Сравнение общих интерфейсов кабеля данных: USB 3 против USB 4 против Thunderbolt 3 против Thunderbolt 4

Эти типы интерфейсов и портов различаются в зависимости от данных, видео, мощности, функциональности и поддержки. В этой статье будут рассмотрены типы интерфейсов кабеля передачи данных. Уточните разницу между портом, интерфейсом и протоколом. Мы стремимся предоставить достаточно информации для выбора подходящего интерфейса для передачи данных.

Разработка интерфейсов кабеля передачи данных

Порты передачи данных и технологии интерфейсов быстро изменились с момента появления компьютеров. Интерфейс кабеля передачи данных начался с последовательных, PS/2 и параллельных портов и до усовершенствованного разъема Type-C, который работает на всех устройствах. Давайте рассмотрим предысторию интерфейсов USB и немного истории, чтобы понять USB-кабель интерфейсы.

Компания-основатель USB

Intel представила первый USB (Universal Serial Bus) в 1995 году. Позже такие компании, как Compaq, Digital Equipment Corporation, IBM, Intel, Microsoft, NEC и Nortel, объединили усилия, чтобы сделать USB доступным для каждого компьютера. Эти компании также стали основателями Форума разработчиков USB (USB-IF).

USB-IF — некоммерческая организация, которая определяет и обеспечивает реализацию процедур передачи для электронного оборудования по всему миру. Основной целью является стандартизация интерфейса USB для однородного подхода к проектированию производителями компьютеров и электронных устройств. USB-IF также занимается программами соответствия и стандартами обслуживания.

История USB-порта, интерфейса и протокола

Начиная с дизайна однонаправленного порта USB-A, некоторые изменения в дизайне интерактивного порта были внесены USB-IF до появления порта Type-C. Мы должны знать разницу между портом, интерфейсом и протоколом, чтобы понимать, что означает интерфейс кабеля данных:

Что такое USB-порт?

Порт USB — это физическая форма разъема, который соединяет устройства. Физическая форма претерпела несколько изменений со времен USB-A. Давайте рассмотрим детали:

• USB-A: USB-A — это первая форма разъема, представленная для интерфейса USB. Это необратимый прямоугольный разъем, используемый в компьютерах, ноутбуках, телевизорах и другой электронике. Это самая популярная форма USB на сегодняшний день.
• USB-C: Среди всех портов USB, форма Type-C продержалась более десятилетия, в основном благодаря своему минималистичному дизайну и всеобъемлющим возможностям. Мы можем видеть порты Type-C в смартфонах, планшетах, ноутбуках, компьютерах, устройствах IoT и в каждом устройстве, которому требуется подключение для передачи данных или зарядки. Главной особенностью является его удобный овальный разъем с реверсивным дизайном.
• Микро-USB: Это широко используемый порт-коннектор благодаря своей необратимой, но несимметричной конструкции. Пользователи могут легко увидеть правильное направление вставки благодаря закругленному верху и плоскому низу.
• USB-B: Порт USB-B похож на USB-A по подключению и характеристикам. Единственное отличие — это форма порта. Он квадратной формы со скошенными верхними углами.Скошенные края делают соединитель необратимым.
• Мини-USB: Проблема с необратимыми разъемами заключается в том, что пользователям сложно найти правильное направление вставки. Mini-USB имеет трапециевидную форму.

Что такое USB-интерфейс?

Порт USB может иметь похожую форму, но может отличаться количеством контактов и скоростью передачи данных. Как пользователи, важно понимать интерфейсы USB и их отличительные факторы, чтобы не было узкого места в скорости передачи данных между устройствами.

В настоящее время существует 10 интерфейсов USB, которые используют проектировщики ввода/вывода. Производители используют их в устройствах в зависимости от требований. Некоторые интерфейсы обеспечивают высокоскоростное соединение, но их кабели передачи данных и порты имеют более высокую стоимость производства. Устройства, которым не требуется высокоскоростная передача данных для передачи питания, могут использовать интерфейсы с более низкой скоростью передачи данных, но иметь низкую стоимость производства. Вот 10 интерфейсов USB с их характеристиками:

Интерфейс	Дата выпуска	Максимальная скорость передачи данных	Количество портов PIN	Функции
USB 1.0	Может 1996	12 Мбит/с	4	Первая спецификация USB поддерживает как низкоскоростные, так и полноскоростные устройства
USB 2.0	Апрель 2000	480 Мбит/с	4	Увеличенная скорость передачи данных, поддержка устройств plug-and-play
USB3.0	Ноябрь 2008 г.	5 Гбит/с	9	Новый режим SuperSpeed ​​с увеличенной скоростью передачи данных, новая конструкция разъема
USB 3.1 1-го поколения	Июль 2013	5 Гбит/с	9	Также известен как USB 3.0 SuperSpeed
USB 3.2 Gen 1	Июль 2017	5 Гбит/с	9	Объединяет USB 3.1 Gen 1 и USB 3.0 в единый стандарт
USB3.2 Ген 2	Июль 2017	10 Гбит/с	9	Новый режим SuperSpeed+ с увеличенной скоростью передачи данных
USB4	Маршировать 2019	40 Гбит/с	24	Удваивает скорость передачи данных USB 3.2 Gen 2, поддерживает Thunderbolt 3
Удар молнии 2	февраль 2011	20 Гбит/с	20	Увеличенная скорость передачи данных, поддержка двух дисплеев 4K или одного дисплея 5K
Удар молнии 3	Июнь 2015	40 Гбит/с	20	Удваивает скорость передачи данных Thunderbolt 2, поддерживает два дисплея 4K с частотой 60 Гц или один дисплей 5K с частотой 60 Гц
Удар молнии 4	Маршировать 2020	40 Гбит/с	20	Удваивает минимальную пропускную способность PCIe, поддерживает док-станции и устройства Thunderbolt 3

Что такое USB-протокол?

Контроллер активирует определенные протоколы в зависимости от типа устройства, подключенного к порту USB. Каждый протокол может иметь свои преимущества и недостатки. Вот некоторые из самых популярных протоколов, которые используют USB:

• Массовая, прерываемая, управляющая и изохронная передача: Массовая передача активируется после подключения USB-устройства передачи данных. Она идеально подходит для массовой передачи данных, но имеет малое время отклика. Для клавиатур и мышей передача прерываний обеспечивает малое время отклика, но имеет низкую способность передачи данных. Разработчики используют протокол управления для перечисления и настройки устройств. Изохронная передача является наиболее сложным типом USB-протокола, и она может передавать данные в реальном времени, такие как аудио и видео.
• Порт дисплея: Это протокол передачи видео, который может передавать аудио. Основная цель — обеспечить подключение монитора для отображения, поддерживающего высокие разрешения, частоты обновления и глубины цвета.
• HDMI-выход: Это стандартный протокол для подключения потребительских устройств, таких как телевизоры, игровые консоли и проигрыватели Blu-ray. Использование аудио вместе с передачей видео является его наиболее распространенным применением.
• МХЛ: Аббревиатура — Mobile High-Definition Link. Протокол доступен в смартфонах и планшетах для вывода аудио/видео на мониторы и телевизоры. Однако для совместимости и работы требуется специальный кабель.

В таблице ниже приведены все типы USB, порты, интерфейсы и протоколы.

Тип USB-порта	Форма порта	Доступные интерфейсы	Поддерживаемые протоколы
USB-A и USB-B		USB 1.0, USB 2.0, USB 3.0, USB 3.1 Gen 1, USB 3.2 Gen 1, USB 3.2 Gen 2x2 (20 Гбит/с)	Массовая передача, передача с прерыванием, передача управления, изохронная передача
Мини-USB		USB 1.0, USB 2.0	Никаких серьезных изменений
Микро-USB		USB 1.0, USB 2.0, USB 3.0	Никаких серьезных изменений
USB-C		USB 2.0, USB 3.0, USB 3.1 Gen 1, USB 3.1 Gen 2, USB 3.2 Gen 1, USB 3.2 Gen 2, USB 4.0, Thunderbolt 3, Thunderbolt 4	Добавлена ​​поддержка DisplayPort, MHL, HDMI (только Thunderbolt 3 и Thunderbolt 4)

Основные характеристики аппаратного интерфейса

В настоящее время существует 10 интерфейсов USB, и их число увеличивается. Каждый интерфейс обратно совместим, если кабель данных может быть подключен к конструкции порта USB. Пользователи могут использовать максимальные данные, видео, питание, поддержку и другие функции интерфейса, если они обеспечат правильный порт подходящим кабелем. Вот разбивка отдельных функций USB:

1. Скорость передачи данных

Скорость передачи данных зависит от интерфейса. Некоторые порты USB имеют ограниченную скорость передачи данных по сравнению с другими. Поэтому вы найдете интерфейс USB-A с максимальной скоростью передачи данных 10 Гбит/с. Напротив, порт Type-C с интерфейсом Thunderbolt может достигать скорости передачи данных до 40 Гбит/с. При покупке электронного устройства и кабеля для передачи данных всегда проверяйте, что они имеют правильный интерфейс, чтобы обеспечить требуемую скорость передачи данных.

На данный момент существуют оптические кабели Thunderbolt, которые поддерживают высокоскоростную передачу данных для своих пользователей. Сопротивление проводника внутри кабеля ограничивает кабель данных. Обычно они имеют большой диаметр и короткую длину. Оптические кабели Thunderbolt являются лучшими для передачи данных на большие расстояния. Они могут доставлять данные на большую длину в 150 дюймов.

2. Видеопередача

Возможность передачи видео через интерфейсы USB позволяет производителям ноутбуков, планшетов и смартфонов использовать меньшую по сравнению с другими конструкциями порт USB-C. Кабели DisplayPort или HDMI требующие большего разъема.

3. Передача мощности

Возможность передачи питания через USB позволяет устройствам получать питание через один кабель и подключение к данным. Различные возможности передачи питания зависят от типа и возможностей разъема.Вот два порта и их возможности передачи электроэнергии:

• USB-A: Четыре (4) контакта интерфейса, USB 1.0 и USB 2.0, могут питать устройства с возможностью передачи мощности 5 Вт. Девять (9) контактов интерфейсов USB-A, а именно USB 3.0, USB 3.1 Gen 1, USB 3.2 Gen 1 и USB 3.2 Gen 2, могут обеспечивать мощность 4,5 Вт. Учитывая современные требования к зарядке и питанию устройств, пропускная способность порта USB-A низкая.
• Тип-C: Порты с конструкцией Type-C могут иметь до 24 контактов в одном разъеме. Это обеспечивает превосходную передачу данных и возможность подачи питания. Один порт USB Type-C может обеспечивать мощность до 100 Вт. Большинство современных смартфонов, планшетов, ноутбуков, IoT и других устройств переходят на порты Type-C, используя их универсальность.

4. Поддерживаемость оборудования

Интерфейсы и порты USB есть везде, будь то электробритва, зубная щетка или устройство для приготовления молочной пены из вашей утренней рутины или смартфон, ноутбук, планшет или компьютер для любой части дня. Их универсальность и стандартизированный дизайн позволяют производителям электроники использовать их практически в любом устройстве.

Геймеры, использующие ноутбуки в качестве игровой станции, могут использовать интерфейс Thunderbolt 4 с интерфейсом USB-C для подключения внешних графических карт и устройств, требующих подключения PCIe. Современные компьютеры используют линии PCIe от ЦП или материнской платы с портом для быстрой передачи данных. Пользователи могут регулировать количество линий, используемых портом, с помощью настроек BIOS. Порт USB-C открыл новые горизонты для инноваций дизайнеров и производителей.

5. Масштабируемость функций

USB-подключения превзошли все другие средства связи. Телевизоры, аудиосистемы, устройства хранения данных, графические карты, мониторы, клавиатуры, мыши, веб-камеры и другие устройства могут использовать USB для передачи питания, видео, аудио или данных. Смартфоны быстро переходят на порт USB-C, и даже iPhone переходит на порт USB-C из-за его широкого использования и стандартизированной конструкции, что сокращает отходы.

Сценарии использования

Перезаряжаемая и питаемая электроника теперь использует USB-порты в своей конструкции. Технология, которая началась с компьютеров, теперь используется в устройствах для ухода, бытовой технике, медицинском оборудовании, телевизорах, динамиках и многом другом. Возможности использования интерфейса, поддерживающего питание, видео, аудио и передачу данных, практически безграничны.Вот некоторые устройства, использующие для работы различные интерфейсы:

Использование USB A

• Клавиатура и мышь
• Принтер или сканеры
• Кабель USB A «папа-папа» для внешнего жесткого диска
• USB-флеш-накопитель
• Зарядка смартфона с помощью USB-зарядного устройства
• Медицинские приборы

Использование USB-C

• Ноутбук к монитору
• Смартфон к телевизору
• Внешний жесткий диск к компьютеру
• Зарядка ноутбука с помощью зарядного устройства USB-C
• Использование внешней видеокарты с ноутбуком

Использование USB 4

• Подключение ноутбука к монитору высокого разрешения
• Подключение внешнего запоминающего устройства к компьютеру
• Использование внешней видеокарты с ноутбуком
• Подключение ноутбука к монитору, клавиатуре, мыши и другим устройствам

Использование Thunderbolt 3 или 4

• Подключение ноутбука к монитору высокого разрешения
• Подключение внешнего запоминающего устройства к компьютеру
• Использование внешней видеокарты с ноутбуком
• Подключение ноутбука к монитору, клавиатуре, мыши и другим устройствам
• Подключение нескольких устройств к ноутбуку с помощью последовательного соединения

Краткое содержание

Каждый порт USB, интерфейс и протокол имеет уникальное и общее применение. Как пользователи, мы должны быть умными при покупке USB-устройства или кабеля для передачи данных. Устройство должно поддерживать новейшие технологии и обеспечивать адекватный интерфейс/порт для максимальной производительности. После рассмотрения всех типов мы можем обобщить следующие порты и интерфейсы:

• USB-C: Это самая долговечная форма порта для USB. Применение этого типа благодаря его реверсивной конструкции выходит за рамки компьютеров. Устройства IoT, планшеты, смартфоны и бытовая техника могут использовать его конструкцию небольшого порта и мощность подачи питания 100 Вт. Возможность поддержки интерфейса Thunderbolt 4 позволяет ему передавать данные со скоростью 40 Гбит/с.
• USB-A: Самая старая и первая конструкция порта была USB-A. Благодаря простоте конструкции себестоимость производства низкая. Это самая бюджетная конструкция порта с поддержкой передачи данных до 10 Гбит/с и мощностью 4,5 Вт.
• USB-4: Это новейший интерфейс для передачи данных USB. Используя 24-контактный разъем Type-C, он может обеспечить скорость 20 Гбит/с и мощность 100 Вт.
• Тандерболт 3 и 4: Thunderbolt — всеобщий любимец, прежде всего, из-за его возможности передавать видео, аудио, питание и данные. Он может обеспечивать мощность 100 Вт и поддерживать новейшие протоколы отображения, такие как HDMI, DisplayPort и MHL. Пользователи могут увеличить разрешение экрана до 4K @ 120 Гц, настроить два экрана с 4K @ 60 Гц или один экран 8K @ 60 Гц.

Так зачем ждать? Посмотрите КАБЕЛЬНОЕ ВРЕМЯ Сертифицированный Intel кабель Thunderbolt 4 USB C - USB C, поддерживающий дисплей 8K 60 Гц.Кабель имеет обратную совместимость и скорость передачи данных до 40 Гбит/с. Начните заряжать свое устройство на мощности 100 Вт с помощью высококлассного кабеля передачи данных.

Часто задаваемые вопросы

1. Является ли интерфейс USB C обратимым?

Да, порт USB-C или Type-C — это реверсивный разъем, выпущенный в 2014 году. С тех пор он стал главным приоритетом для любого электронного устройства. Существует множество интерфейсов для типов USB-C. Он может поддерживать скорость передачи данных 20 Гбит/с до 40 Гбит/с с использованием 20- или 24-контактного разъема. Новейший протокол Thunderbolt 4 порта USB-C поддерживает передачу видео, аудио, данных и питания. Он может усиливать мощность до 100 Вт через свой порт.

2. Можно ли одновременно передавать данные и заряжать устройство при использовании подключения USB C или Thunderbolt 3?

Да, оба этих соединения поддерживают USB PD (Power Delivery). Они могут передавать данные и одновременно заряжать подключаемое устройство. Однако для обеспечения подключения вам понадобится совместимый кабель с правильным количеством соединительных контактов. Соединение Thunderbolt 3 USB-C может обеспечивать мощность 100 Вт и скорость передачи данных 40 Гбит/с.

3. Какова максимальная скорость передачи данных USB 4?

USB4 — это новейший интерфейс, стандартизированный USB-IF. Это быстрый, надежный, универсальный интерфейс подключения с максимальной скоростью передачи данных 40 Гбит/с. Важно отметить, что USB 4 — это интерфейс, требующий 24-контактного разъема USB-C для обеспечения такой высокоскоростной передачи данных. Обязательно выберите высококачественный кабель, такой как КАБЕЛЬНОЕ ВРЕМЯ Кабель USB4 для достижения максимальной скорости.

4. Насколько быстрой может быть передача данных по USB C?

Порт USB-C — это наиболее широко используемый дизайн порта для передачи видео, аудио, данных и питания. Последний интерфейс в дизайне USB C — Thunderbolt 4. С Thunderbolt 4 пользователи могут достичь скорости передачи данных 40 Гбит/с. Все, что вам нужно, — это точный кабель данных с 24-контактным разъемом.

5. Совместимо ли зарядное устройство USB C со всеми зарядными устройствами USB?

Да, каждое зарядное устройство USB-C может заряжать устройство с портом Type-C. Однако ноутбуку может потребоваться мощность зарядки 100 Вт, тогда как аппарату для измерения артериального давления может потребоваться всего 3,5 Вт. Существуют стандарты зарядки, такие как QC, AFC, SCP и т. д. для разных смартфонов. Убедитесь, что приобретаемое вами зарядное устройство является фирменным продуктом, а не подделкой.