USB4是指什么？與USB 3.2有什么區(qū)別？？
在了解USB4和USB 3.2之前，需要先梳理一下USB的發(fā)展歷程。
USB的演變
USB的演變
USB是一種傳輸數(shù)據(jù)的協(xié)議規(guī)范，也是一種接口技術(shù)規(guī)范。1996年由美國的Intel、微軟、康柏、DEC和IBM，日本的NEC，加拿大的北方電信公司等七家業(yè)界巨頭組成的非盈利組織USB標(biāo)準(zhǔn)化組織（USB Implement Forum，簡稱USB-IF）推出了USB 1.0，之后推出了速度更快的USB 1.1和USB 2.0。2008年，由Intel，蘋果，惠普，微軟，瑞薩電子，意法半導(dǎo)體和德州儀器等組成的USB 3.0 Promoter Group行業(yè)技術(shù)聯(lián)盟發(fā)布了USB 3.0，然后轉(zhuǎn)移給了USB-IF來管理和維護。2013年到2019之間，Intel等大公司聯(lián)合的USB 3.0 Promoter Group相繼推出了USB 3.1、USB 3.2和USB4協(xié)議規(guī)范，在USB-IF官網(wǎng)上發(fā)布和更新。
從USB的演變圖中可以看出，USB從最開始推出的USB 1.0到USB4共經(jīng)歷了24年。最明顯的改進就是帶寬的增加，在USB 2.0及之前主要支持低速(1.5Mbps)、高速(12Mbps)和全速(480Mbps)。到了USB 3.0開始進入超速模式，而且每升級一次，帶寬就翻倍，從最開始的5Gbps到了目前的40Gbps。
USB接口按照規(guī)范分為USB1.0、USB 1.1、USB2.0、USB 3.0。我們經(jīng)常說的USB2.0接口和USB 3.0接口就是按照USB規(guī)范來分類的。2013年USB 3.0改名為USB 3.1 Gen 1，同時推出了10Gbps帶寬的USB 3.1 Gen 2，兩者統(tǒng)稱為USB 3.1。到了2017年，USB 3.1 Gen 1和USB 3.1 Gen 2分別改名為USB 3.2 Gen 1和USB 3.2 Gen 2。同時加入了帶寬為10Gbps的USB 3.2 Gen 1x2和帶寬為20Gbps的USB 3.2 Gen 2x2，這4個統(tǒng)稱USB 3.2。至此進入了USB 3.2時代，而USB 3.0的名字已經(jīng)成為歷史。總之，USB 2.0還保留著，而USB 3.0目前已經(jīng)被USB-IF協(xié)會改名為USB 3.2 Gen 1了，而且還多了USB 3.2 Gen 2、USB 3.2 Gen 1x2和USB 3.2 Gen 2x2。其中USB 3.2 Gen 1x2和USB 3.2 Gen 2x2表示USB 3.2 Gen 1和USB 3.2 Gen 2的雙通道模式，而USB 3.2 Gen 1和USB 3.2 Gen 2是單通道模式。單通道和雙通道是指什么意思呢？說明之前，來看下面的圖。
USB接口按照型號分為Type-A，Type-B和Type-C三種。Standard-A屬于Type-A，Micro-B屬于Type-B。從上圖看出，USB 3.1接口及之前，除了Type-C，還有Type-A和Type-B這兩種型號，而到了USB 3.2接口就只支持Type-C了。這就與USB接口的單通道模式和雙通道有關(guān)，下面進行介紹。
USB Type-C母座
上圖為USB Type-C母座，共有兩個通道，即高速通道0和高速通道1，我們稱之為Lane 0 Adapter和Lane 1 Adapter。即通道0適配器和通道1適配器 。這里的適配器可以當(dāng)做信號轉(zhuǎn)換器來理解。USB是全雙工通信，每一臺通道有兩個差分對，一臺用于發(fā)送，一臺用于接收。即差分對TX1+和TX1-用于發(fā)送數(shù)據(jù)，差分對RX2+和RX2-用于接收數(shù)據(jù)，兩個差分對組成高速通道0，即Lane 0 Adapter。同理，差分對RX2+和RX2-用于接收數(shù)據(jù)，差分對TX2+和TX2-用于發(fā)送數(shù)據(jù)，兩個差分對組成高速通道1，即Lane 1 Adapter。 與Lane 0 Adapter和Lane 0 Adapter相連的通道稱為Lane 0和Lane 1。
單通道模式
單通道傳輸USB 數(shù)據(jù)
單通道模式就是只有l(wèi)ane 0和lane 1其中之一來傳輸USB數(shù)據(jù)，另一臺用作其他用途。比如USB 3.2 Gen 1和USB 3.2 Gen 2，都是通過單通道來傳輸數(shù)據(jù)的。其中USB 3.2 Gen 1的傳輸速度為5Gbps，因為單通道是發(fā)送和接收同時進行，所以傳輸速度指的是發(fā)送或者接收中的一臺的速度。就拿lane 0來說，有TX1+、TX1-和RX2+、RX2-這兩個差分對，lane 0的傳輸速度指的就是TX1+、TX1-差分通道的速度為5Gbps，或者說是RX2+、RX2-差分通道的速度為5Gbps，用lane 1的傳輸數(shù)據(jù)時，速度同理。USB 3.2 Gen 2的傳輸速度為10Gbps，在USB 3.2 Gen 1基礎(chǔ)上翻倍了，其實就是說USB 3.2 Gen 2通過lane 0的發(fā)送或者接收的差分通道傳輸速度翻倍為10Gbps，同理用lane 1傳輸數(shù)據(jù)時，發(fā)送或者接收的差分通道傳輸速度也是10Gbps。
雙通道模式
雙通道傳輸USB數(shù)據(jù)
雙通道模式就是lane 0和lane 1都用來傳輸USB數(shù)據(jù)。比如USB 3.2的USB 3.2 Gen 1x2和USB 3.2 Gen 2x2，USB4的USB4 Gen2x2和USB4 Gen3x2，都是通過雙通道來傳輸數(shù)據(jù)的。如何判斷是單通道模式，或是雙通道模式？“Gen”后面數(shù)字如果帶有“x2”字樣就表示雙通道模式，如果沒有“x2”字樣或者寫的是"x1"字樣，就表示單通道模式。同一臺USB版本規(guī)范，雙通道模式傳輸速度是單通道傳輸速度的2倍。比如USB 3.2 Gen 1x2的傳輸速度是USB 3.2 Gen 1傳輸速度的兩倍，因為USB 3.2 Gen 1傳輸數(shù)據(jù)只用了一臺5Gps的通道 ，而USB 3.2 Gen 1x2傳輸數(shù)據(jù)用了兩個5Gps的通道，所以傳輸速度就變?yōu)榱?0Gbps。單通道傳輸?shù)腢SB 3.2 Gen 2 的傳輸速度是在同樣單通道傳輸?shù)腢SB 3.2 Gen 1(5Gbps)基礎(chǔ)上翻倍了，變成了10Gbps，同理，雙通道傳輸?shù)腢SB 3.2 Gen 2x2的傳輸速度自然就變成了USB 3.2 Gen 2的2倍，即20Gbps。USB4的USB4 Gen2x2是雙通道傳輸，維持了USB 3.2 Gen 2x2同樣的傳輸速度20Gbps。USB4的USB4 Gen3x2也是雙通道傳輸，在USB4 Gen2x2基礎(chǔ)上翻倍，變成了40Gbps。上面提到過，從USB 3.2開始就只支持USB Type-C接口，而不再支持Type-A和Type-B接口了。這是為啥呢？因為從USB 3.2開始定義了USB數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾p通道模式，即兩組差分對用來發(fā)送，兩組差分對用來接收，需要4組差分對，只有USB Type-C接口能提供4組差分線。單通道模式是一組差分對用來發(fā)送，一組差分對用來接收。Type-A和Type-B接口只能提供2對差分線，只適用于單通道模式。總之，因為引入了雙通道傳輸USB數(shù)據(jù)的模式，所以使得USB 3.2及之后的USB4都只能支持USB Type-C接口。
USB4的誕生
在介紹USB4之前就不得不提一下Intel和蘋果公司合作推出的雷電協(xié)議。雷電協(xié)議是組合協(xié)議，整合了DisplayPort協(xié)議(簡稱DP)和PCI-Express協(xié)議(簡稱PCIe)而成。先后推出了雷電1和雷電2協(xié)議，但都反響平平。后來推出了雷電3協(xié)議（Thunderbolt 3，簡稱TBT3），傳輸速度達到了40Gbps。Intel這次選擇將協(xié)議交給了USB-IF協(xié)會。2019，USB-IF在USB 3.2的基礎(chǔ)上整合了雷電3協(xié)議（簡稱TBT3），推出了USB4 Gen 2x2和USB4 Gen 3x2。這次改名和以往不同的是依然保留了USB 3.2的名字。USB4就是在原先USB 3.2傳輸速度基礎(chǔ)上進行了倍增，達到了40Gbps，也就是USB4 Gen 3x2的速度。USB4同時支持USB 3.2和TBT3的傳輸。總之，USB4=USB 3.2+TBT3。USB4和USB 3.2一樣，也有單通道模式和雙通道模式。USB4接口和USB 3.2接口一樣，都支持搭載USB PD快充協(xié)議。
USB4的帶寬分配
USB4整合了多個協(xié)議，可以同時支持更多設(shè)備，其中就涉及到帶寬的分配，從下圖可以看出USB4最多分配22Gbps的帶寬用于數(shù)據(jù)傳輸，最少18G的帶寬用于支持顯示。可以鏈接一臺分辨率為5120x2880(5k)，刷新率60Hz，色深30bit的顯示器，剩下18Gbps的帶寬用于傳輸數(shù)據(jù)；也可以鏈接兩個分辨率4096x2160(4k)，刷新率60Hz，色深30bit的視頻，剩下8Gbps的帶寬用于傳輸數(shù)據(jù)。
上面的圖片來自英特爾的雷電3官網(wǎng)。
USB4的應(yīng)用
USB4的應(yīng)用如下:
1、USB4如果只傳輸USB 3.2數(shù)據(jù)，可以占用20Gbps帶寬。如果接支持USB 3.2 Gen 2x2的移動硬盤，速度明顯會比我們過去用的USB 3.0快很多。
2、USB4可以輸出超清視頻和數(shù)據(jù)，比如可以接雙4k 60Hz顯示器或單個5k 60Hz顯示器，還因為支持PCIe協(xié)議，可以外接顯卡、固態(tài)硬盤，擴展塢等。
3、USB4高速通道如果只傳輸視頻，可以占用80Gbps的帶寬，支持到DP 2.0。可以進行8k 60Hz分辨率，30bit顏色深度的超清顯示。
4、USB4支持USB PD快充，最高可以達到100W功率充電。
USB4和USB 3.2的差異
在說明USB4與USB 3.2的差異之前，有必要說明一下DisplayPort通道的定義，和USB通道的定義有所區(qū)別，兩者不能混淆。下面介紹DisplayPort通道的定義。
DisplayaPort通道的定義
前面提到對于USB來說，每一臺通道有兩個差分對，一臺用于發(fā)送，一臺用于接收。PCIe也一樣是全雙工通信，會同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，通道的定義也符合這一點。
DisplayaPort傳輸視頻對于通道的定義與USB不一樣，對于主機來說，因為它只有發(fā)送，沒有接收，所以每一臺通道就是一臺差分對。本文為了區(qū)分DisplayPort與USB關(guān)于通道描述，防止兩者混淆，在描述DisplayPort通道時，后面加上括號標(biāo)注是DP,如2 Lane(DP)。如下圖所示，DisplayPort在USB Type-C接口定義上有2 lane(DP)和4 lane(DP)兩種情況。
2 lane DP+USB 3.2
上圖是2 lane(DP)的定義，對于DisplayPort來說，差分對RX2+和RX2-與差分對TX2+和TX2-都是用來發(fā)送視頻數(shù)據(jù)的，這點與USB數(shù)據(jù)的傳輸不同，所以差分對RX2+和RX2-與差分對TX2+和TX2-分別叫做lane 0(DP)和lane 1(DP)。剩下的差分對TX1+和TX1-與差分對RX1+和RX1-分別用作USB 3.2的發(fā)送和接收，稱為USB的通道。
4 lane DP
上圖是4 lane(DP)的定義，對于DisplayPort來說，差分對RX2+和RX2-與差分對TX2+和TX2-以及差分對TX1+和TX1-與差分對RX1+和RX1-都是用來發(fā)送視頻數(shù)據(jù)的，所以它們分別叫做lane 0(DP)、lane 1(DP)、lane 2(DP)和lane3(DP)。
總之，造成DisplayPort通道的定義和USB以及PCIe對于通道的定義的不相同是有原因的。就是DisplayPort的傳輸只有一臺方向，對于視頻源來說是發(fā)送，對于顯示器來說是接收，所以一臺差分對就是一臺通道。而USB和PCIe是雙向的，既有發(fā)送，也有接收，所以一臺發(fā)送的差分對和一臺接收的差分對組成一臺通道。
接下來說USB4和USB 3.2的數(shù)據(jù)傳輸。
USB 3.2數(shù)據(jù)傳輸
目前介紹USB 3.2數(shù)據(jù)傳輸方式。USB 3.2的傳輸模式有兩種：
1、USB 3.2數(shù)據(jù)和2 Lane(DP)的DP 1.4視頻數(shù)據(jù)同時傳輸；
2、4 Lane(DP)的DP 1.4視頻數(shù)據(jù)傳輸。
如圖，Lane 0 Adapter通道用于傳輸USB 3.2數(shù)據(jù)，速度可以選擇5Gbps和10Gbps兩種。Lane 1 Adapter用于傳輸2 Lane(DP)的DP 1.4視頻數(shù)據(jù)，可以傳輸4K 60Hz 30位色深的視頻，由于另外2 Lane(DP)用于USB傳輸，所以這個視頻分辨率還不是DP 1.4的最高分辨率。
如圖，Lane 0 Adapter通道和Lane 1 Adapter通道用于傳輸4 Lane(DP)的DP 1.4視頻數(shù)據(jù)，可以傳輸?shù)?K 120Hz 30位色深的視頻。
USB4的數(shù)據(jù)傳輸
USB4的傳輸模式也有兩種：
1、USB4雙通道傳輸USB 3.2、DP 1.4和PCIe 3.0數(shù)據(jù)；
2、USB4的雷電3(簡稱TBT3)模式。
如圖，USB4中Lane 0 Adapter通道和Lane 1 Adapter通道用于傳輸USB 3.2數(shù)據(jù)，可以選擇5Gbps和10Gbps。同時還傳輸DP 1.4和PCIe 3.0數(shù)據(jù)。
如圖，是USB4中的雷電3模式(簡稱TBT3)，Lane 0 Adapter通道和Lane 1 Adapter通道用于同時傳輸DP 1.2和PCIe 3.0數(shù)據(jù)。
下面看一下USB4和USB 3.2的差異對比。
USB4和USB 3.2的對比
USB 3.2和USB4的對比
1、傳輸帶寬：USB 3.2最大是20Gbps，而USB4最大是40Gbps。
2、傳輸協(xié)議：USB 3.2主要通過USB協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)，或者通過DP Alt Mode(替代模式)來配置USB和DP。而USB4通過隧道技術(shù)將USB 3.2，DP和PCIe協(xié)議封裝成數(shù)據(jù)包，同時發(fā)送。
3、DP的傳輸：都能支持DP 1.4。USB 3.2通過DP Alt Mode(替代模式)來配置輸出；而USB4除了可以通過DP Alt Mode(替代模式)來配置輸出，還可以通過USB4隧道協(xié)議數(shù)據(jù)包來提取出DP數(shù)據(jù)。
4、PCIe的傳輸：USB 3.2不支持PCIe，USB4才支持。通過USB4隧道協(xié)議數(shù)據(jù)包來提取出PCIe數(shù)據(jù)。
5、TBT3的傳輸：USB 3.2不支持，USB4是支持的，就是通過USB4隧道協(xié)議數(shù)據(jù)包來提取PCIe和DP數(shù)據(jù)。
6、Host to Host：主機和主機之間通信，USB3.2不支持，USB4支持。主要是USB4支持PCIe協(xié)議才能支持這個功能。
注:隧道技術(shù)可以看作是將不同協(xié)議的數(shù)據(jù)整合到一起的技術(shù) ，通過數(shù)據(jù)包頭來區(qū)分類型。
USB 3.2中，傳輸DisplayPort視頻和USB 3.2數(shù)據(jù)是在不同的通道適配器傳輸?shù)模赨SB4中，DisplayPort視頻、USB 3.2數(shù)據(jù)和PCIe數(shù)據(jù)是可以在同一臺通道傳輸?shù)模@是兩者最大的差異。可以看下圖來加深理解。
上面的圖片來自英特爾的雷電3官網(wǎng)。
USB4通道可以想象成可以通行各種類型車輛的車道，USB數(shù)據(jù)，DP數(shù)據(jù)和PCIe數(shù)據(jù)想象成不同的車。同一臺車道有不同的車排成隊在有序行駛，USB4同一臺通道傳輸不同類型的數(shù)據(jù)也是這個原理。USB3.2，DP和PCIe數(shù)據(jù)先匯聚在一起，通過同一臺通道發(fā)送出去，到對方的設(shè)備，然后再分離出3種不同類型的數(shù)據(jù)來。
以上就是本次的內(nèi)容分享，關(guān)于USB4和USB 3.2，如果有疑問或者有想討論的問題，歡迎在下方留言。
逃家小兔pp 1天前 持續(xù)關(guān)注中！辛苦了！[棒]
別拿人當(dāng)豆包 1天前 太硬核了，我大概總結(jié)了一下一張表，不知道對不對我來 wolai：不僅僅是完美的云端筆記
襯人心酸桐花思雨離弦的歌離弦的 1天前 USB4 有Gen2和Gen3兩種,文中講解USB且沒有做區(qū)分的部分,需要說明是默認(rèn)Gen2還是Gen3
zhengxinfeng 1天前 [贊][贊][贊]資深行家 看完了表示還有困惑 需要慢慢消化
kexinwy 1天前 感謝認(rèn)同！！！除了USB方面的，計劃后面還會分享USB PD快充、QC快充、HDMI、DisplayPort等相關(guān)的內(nèi)容，有興趣的話歡迎繼續(xù)關(guān)注。
cfzhjd 1天前 大體上是對的，市場常見稱呼就不好說了，官方標(biāo)準(zhǔn)稱呼，可以參考USB網(wǎng)Front Page | USB-IF。以后應(yīng)該會統(tǒng)一采用官方標(biāo)準(zhǔn)稱呼的。
USB的演變
USB的演變
USB是一種傳輸數(shù)據(jù)的協(xié)議規(guī)范，也是一種接口技術(shù)規(guī)范。1996年由美國的Intel、微軟、康柏、DEC和IBM，日本的NEC，加拿大的北方電信公司等七家業(yè)界巨頭組成的非盈利組織USB標(biāo)準(zhǔn)化組織（USB Implement Forum，簡稱USB-IF）推出了USB 1.0，之后推出了速度更快的USB 1.1和USB 2.0。2008年，由Intel，蘋果，惠普，微軟，瑞薩電子，意法半導(dǎo)體和德州儀器等組成的USB 3.0 Promoter Group行業(yè)技術(shù)聯(lián)盟發(fā)布了USB 3.0，然后轉(zhuǎn)移給了USB-IF來管理和維護。2013年到2019之間，Intel等大公司聯(lián)合的USB 3.0 Promoter Group相繼推出了USB 3.1、USB 3.2和USB4協(xié)議規(guī)范，在USB-IF官網(wǎng)上發(fā)布和更新。
從USB的演變圖中可以看出，USB從最開始推出的USB 1.0到USB4共經(jīng)歷了24年。最明顯的改進就是帶寬的增加，在USB 2.0及之前主要支持低速(1.5Mbps)、高速(12Mbps)和全速(480Mbps)。到了USB 3.0開始進入超速模式，而且每升級一次，帶寬就翻倍，從最開始的5Gbps到了目前的40Gbps。
USB接口按照規(guī)范分為USB1.0、USB 1.1、USB2.0、USB 3.0。我們經(jīng)常說的USB2.0接口和USB 3.0接口就是按照USB規(guī)范來分類的。2013年USB 3.0改名為USB 3.1 Gen 1，同時推出了10Gbps帶寬的USB 3.1 Gen 2，兩者統(tǒng)稱為USB 3.1。到了2017年，USB 3.1 Gen 1和USB 3.1 Gen 2分別改名為USB 3.2 Gen 1和USB 3.2 Gen 2。同時加入了帶寬為10Gbps的USB 3.2 Gen 1x2和帶寬為20Gbps的USB 3.2 Gen 2x2，這4個統(tǒng)稱USB 3.2。至此進入了USB 3.2時代，而USB 3.0的名字已經(jīng)成為歷史。總之，USB 2.0還保留著，而USB 3.0目前已經(jīng)被USB-IF協(xié)會改名為USB 3.2 Gen 1了，而且還多了USB 3.2 Gen 2、USB 3.2 Gen 1x2和USB 3.2 Gen 2x2。其中USB 3.2 Gen 1x2和USB 3.2 Gen 2x2表示USB 3.2 Gen 1和USB 3.2 Gen 2的雙通道模式，而USB 3.2 Gen 1和USB 3.2 Gen 2是單通道模式。單通道和雙通道是指什么意思呢？說明之前，來看下面的圖。
USB接口按照型號分為Type-A，Type-B和Type-C三種。Standard-A屬于Type-A，Micro-B屬于Type-B。從上圖看出，USB 3.1接口及之前，除了Type-C，還有Type-A和Type-B這兩種型號，而到了USB 3.2接口就只支持Type-C了。這就與USB接口的單通道模式和雙通道有關(guān)，下面進行介紹。
USB Type-C母座
上圖為USB Type-C母座，共有兩個通道，即高速通道0和高速通道1，我們稱之為Lane 0 Adapter和Lane 1 Adapter。即通道0適配器和通道1適配器 。這里的適配器可以當(dāng)做信號轉(zhuǎn)換器來理解。USB是全雙工通信，每一臺通道有兩個差分對，一臺用于發(fā)送，一臺用于接收。即差分對TX1+和TX1-用于發(fā)送數(shù)據(jù)，差分對RX2+和RX2-用于接收數(shù)據(jù)，兩個差分對組成高速通道0，即Lane 0 Adapter。同理，差分對RX2+和RX2-用于接收數(shù)據(jù)，差分對TX2+和TX2-用于發(fā)送數(shù)據(jù)，兩個差分對組成高速通道1，即Lane 1 Adapter。 與Lane 0 Adapter和Lane 0 Adapter相連的通道稱為Lane 0和Lane 1。
單通道模式
單通道傳輸USB 數(shù)據(jù)
單通道模式就是只有l(wèi)ane 0和lane 1其中之一來傳輸USB數(shù)據(jù)，另一臺用作其他用途。比如USB 3.2 Gen 1和USB 3.2 Gen 2，都是通過單通道來傳輸數(shù)據(jù)的。其中USB 3.2 Gen 1的傳輸速度為5Gbps，因為單通道是發(fā)送和接收同時進行，所以傳輸速度指的是發(fā)送或者接收中的一臺的速度。就拿lane 0來說，有TX1+、TX1-和RX2+、RX2-這兩個差分對，lane 0的傳輸速度指的就是TX1+、TX1-差分通道的速度為5Gbps，或者說是RX2+、RX2-差分通道的速度為5Gbps，用lane 1的傳輸數(shù)據(jù)時，速度同理。USB 3.2 Gen 2的傳輸速度為10Gbps，在USB 3.2 Gen 1基礎(chǔ)上翻倍了，其實就是說USB 3.2 Gen 2通過lane 0的發(fā)送或者接收的差分通道傳輸速度翻倍為10Gbps，同理用lane 1傳輸數(shù)據(jù)時，發(fā)送或者接收的差分通道傳輸速度也是10Gbps。
雙通道模式
雙通道傳輸USB數(shù)據(jù)
雙通道模式就是lane 0和lane 1都用來傳輸USB數(shù)據(jù)。比如USB 3.2的USB 3.2 Gen 1x2和USB 3.2 Gen 2x2，USB4的USB4 Gen2x2和USB4 Gen3x2，都是通過雙通道來傳輸數(shù)據(jù)的。如何判斷是單通道模式，或是雙通道模式？“Gen”后面數(shù)字如果帶有“x2”字樣就表示雙通道模式，如果沒有“x2”字樣或者寫的是"x1"字樣，就表示單通道模式。同一臺USB版本規(guī)范，雙通道模式傳輸速度是單通道傳輸速度的2倍。比如USB 3.2 Gen 1x2的傳輸速度是USB 3.2 Gen 1傳輸速度的兩倍，因為USB 3.2 Gen 1傳輸數(shù)據(jù)只用了一臺5Gps的通道 ，而USB 3.2 Gen 1x2傳輸數(shù)據(jù)用了兩個5Gps的通道，所以傳輸速度就變?yōu)榱?0Gbps。單通道傳輸?shù)腢SB 3.2 Gen 2 的傳輸速度是在同樣單通道傳輸?shù)腢SB 3.2 Gen 1(5Gbps)基礎(chǔ)上翻倍了，變成了10Gbps，同理，雙通道傳輸?shù)腢SB 3.2 Gen 2x2的傳輸速度自然就變成了USB 3.2 Gen 2的2倍，即20Gbps。USB4的USB4 Gen2x2是雙通道傳輸，維持了USB 3.2 Gen 2x2同樣的傳輸速度20Gbps。USB4的USB4 Gen3x2也是雙通道傳輸，在USB4 Gen2x2基礎(chǔ)上翻倍，變成了40Gbps。上面提到過，從USB 3.2開始就只支持USB Type-C接口，而不再支持Type-A和Type-B接口了。這是為啥呢？因為從USB 3.2開始定義了USB數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾p通道模式，即兩組差分對用來發(fā)送，兩組差分對用來接收，需要4組差分對，只有USB Type-C接口能提供4組差分線。單通道模式是一組差分對用來發(fā)送，一組差分對用來接收。Type-A和Type-B接口只能提供2對差分線，只適用于單通道模式。總之，因為引入了雙通道傳輸USB數(shù)據(jù)的模式，所以使得USB 3.2及之后的USB4都只能支持USB Type-C接口。
USB4的誕生
在介紹USB4之前就不得不提一下Intel和蘋果公司合作推出的雷電協(xié)議。雷電協(xié)議是組合協(xié)議，整合了DisplayPort協(xié)議(簡稱DP)和PCI-Express協(xié)議(簡稱PCIe)而成。先后推出了雷電1和雷電2協(xié)議，但都反響平平。后來推出了雷電3協(xié)議（Thunderbolt 3，簡稱TBT3），傳輸速度達到了40Gbps。Intel這次選擇將協(xié)議交給了USB-IF協(xié)會。2019，USB-IF在USB 3.2的基礎(chǔ)上整合了雷電3協(xié)議（簡稱TBT3），推出了USB4 Gen 2x2和USB4 Gen 3x2。這次改名和以往不同的是依然保留了USB 3.2的名字。USB4就是在原先USB 3.2傳輸速度基礎(chǔ)上進行了倍增，達到了40Gbps，也就是USB4 Gen 3x2的速度。USB4同時支持USB 3.2和TBT3的傳輸。總之，USB4=USB 3.2+TBT3。USB4和USB 3.2一樣，也有單通道模式和雙通道模式。USB4接口和USB 3.2接口一樣，都支持搭載USB PD快充協(xié)議。
USB4的帶寬分配
USB4整合了多個協(xié)議，可以同時支持更多設(shè)備，其中就涉及到帶寬的分配，從下圖可以看出USB4最多分配22Gbps的帶寬用于數(shù)據(jù)傳輸，最少18G的帶寬用于支持顯示。可以鏈接一臺分辨率為5120x2880(5k)，刷新率60Hz，色深30bit的顯示器，剩下18Gbps的帶寬用于傳輸數(shù)據(jù)；也可以鏈接兩個分辨率4096x2160(4k)，刷新率60Hz，色深30bit的視頻，剩下8Gbps的帶寬用于傳輸數(shù)據(jù)。
上面的圖片來自英特爾的雷電3官網(wǎng)。
USB4的應(yīng)用
USB4的應(yīng)用如下:
1、USB4如果只傳輸USB 3.2數(shù)據(jù)，可以占用20Gbps帶寬。如果接支持USB 3.2 Gen 2x2的移動硬盤，速度明顯會比我們過去用的USB 3.0快很多。
2、USB4可以輸出超清視頻和數(shù)據(jù)，比如可以接雙4k 60Hz顯示器或單個5k 60Hz顯示器，還因為支持PCIe協(xié)議，可以外接顯卡、固態(tài)硬盤，擴展塢等。
3、USB4高速通道如果只傳輸視頻，可以占用80Gbps的帶寬，支持到DP 2.0。可以進行8k 60Hz分辨率，30bit顏色深度的超清顯示。
4、USB4支持USB PD快充，最高可以達到100W功率充電。
USB4和USB 3.2的差異
在說明USB4與USB 3.2的差異之前，有必要說明一下DisplayPort通道的定義，和USB通道的定義有所區(qū)別，兩者不能混淆。下面介紹DisplayPort通道的定義。
DisplayaPort通道的定義
前面提到對于USB來說，每一臺通道有兩個差分對，一臺用于發(fā)送，一臺用于接收。PCIe也一樣是全雙工通信，會同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，通道的定義也符合這一點。
DisplayaPort傳輸視頻對于通道的定義與USB不一樣，對于主機來說，因為它只有發(fā)送，沒有接收，所以每一臺通道就是一臺差分對。本文為了區(qū)分DisplayPort與USB關(guān)于通道描述，防止兩者混淆，在描述DisplayPort通道時，后面加上括號標(biāo)注是DP,如2 Lane(DP)。如下圖所示，DisplayPort在USB Type-C接口定義上有2 lane(DP)和4 lane(DP)兩種情況。
2 lane DP+USB 3.2
上圖是2 lane(DP)的定義，對于DisplayPort來說，差分對RX2+和RX2-與差分對TX2+和TX2-都是用來發(fā)送視頻數(shù)據(jù)的，這點與USB數(shù)據(jù)的傳輸不同，所以差分對RX2+和RX2-與差分對TX2+和TX2-分別叫做lane 0(DP)和lane 1(DP)。剩下的差分對TX1+和TX1-與差分對RX1+和RX1-分別用作USB 3.2的發(fā)送和接收，稱為USB的通道。
4 lane DP
上圖是4 lane(DP)的定義，對于DisplayPort來說，差分對RX2+和RX2-與差分對TX2+和TX2-以及差分對TX1+和TX1-與差分對RX1+和RX1-都是用來發(fā)送視頻數(shù)據(jù)的，所以它們分別叫做lane 0(DP)、lane 1(DP)、lane 2(DP)和lane3(DP)。
總之，造成DisplayPort通道的定義和USB以及PCIe對于通道的定義的不相同是有原因的。就是DisplayPort的傳輸只有一臺方向，對于視頻源來說是發(fā)送，對于顯示器來說是接收，所以一臺差分對就是一臺通道。而USB和PCIe是雙向的，既有發(fā)送，也有接收，所以一臺發(fā)送的差分對和一臺接收的差分對組成一臺通道。
接下來說USB4和USB 3.2的數(shù)據(jù)傳輸。
USB 3.2數(shù)據(jù)傳輸
目前介紹USB 3.2數(shù)據(jù)傳輸方式。USB 3.2的傳輸模式有兩種：
1、USB 3.2數(shù)據(jù)和2 Lane(DP)的DP 1.4視頻數(shù)據(jù)同時傳輸；
2、4 Lane(DP)的DP 1.4視頻數(shù)據(jù)傳輸。
如圖，Lane 0 Adapter通道用于傳輸USB 3.2數(shù)據(jù)，速度可以選擇5Gbps和10Gbps兩種。Lane 1 Adapter用于傳輸2 Lane(DP)的DP 1.4視頻數(shù)據(jù)，可以傳輸4K 60Hz 30位色深的視頻，由于另外2 Lane(DP)用于USB傳輸，所以這個視頻分辨率還不是DP 1.4的最高分辨率。
如圖，Lane 0 Adapter通道和Lane 1 Adapter通道用于傳輸4 Lane(DP)的DP 1.4視頻數(shù)據(jù)，可以傳輸?shù)?K 120Hz 30位色深的視頻。
USB4的數(shù)據(jù)傳輸
USB4的傳輸模式也有兩種：
1、USB4雙通道傳輸USB 3.2、DP 1.4和PCIe 3.0數(shù)據(jù)；
2、USB4的雷電3(簡稱TBT3)模式。
如圖，USB4中Lane 0 Adapter通道和Lane 1 Adapter通道用于傳輸USB 3.2數(shù)據(jù)，可以選擇5Gbps和10Gbps。同時還傳輸DP 1.4和PCIe 3.0數(shù)據(jù)。
如圖，是USB4中的雷電3模式(簡稱TBT3)，Lane 0 Adapter通道和Lane 1 Adapter通道用于同時傳輸DP 1.2和PCIe 3.0數(shù)據(jù)。
下面看一下USB4和USB 3.2的差異對比。
USB4和USB 3.2的對比
USB 3.2和USB4的對比
1、傳輸帶寬：USB 3.2最大是20Gbps，而USB4最大是40Gbps。
2、傳輸協(xié)議：USB 3.2主要通過USB協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)，或者通過DP Alt Mode(替代模式)來配置USB和DP。而USB4通過隧道技術(shù)將USB 3.2，DP和PCIe協(xié)議封裝成數(shù)據(jù)包，同時發(fā)送。
3、DP的傳輸：都能支持DP 1.4。USB 3.2通過DP Alt Mode(替代模式)來配置輸出；而USB4除了可以通過DP Alt Mode(替代模式)來配置輸出，還可以通過USB4隧道協(xié)議數(shù)據(jù)包來提取出DP數(shù)據(jù)。
4、PCIe的傳輸：USB 3.2不支持PCIe，USB4才支持。通過USB4隧道協(xié)議數(shù)據(jù)包來提取出PCIe數(shù)據(jù)。
5、TBT3的傳輸：USB 3.2不支持，USB4是支持的，就是通過USB4隧道協(xié)議數(shù)據(jù)包來提取PCIe和DP數(shù)據(jù)。
6、Host to Host：主機和主機之間通信，USB3.2不支持，USB4支持。主要是USB4支持PCIe協(xié)議才能支持這個功能。
注:隧道技術(shù)可以看作是將不同協(xié)議的數(shù)據(jù)整合到一起的技術(shù) ，通過數(shù)據(jù)包頭來區(qū)分類型。
USB 3.2中，傳輸DisplayPort視頻和USB 3.2數(shù)據(jù)是在不同的通道適配器傳輸?shù)模赨SB4中，DisplayPort視頻、USB 3.2數(shù)據(jù)和PCIe數(shù)據(jù)是可以在同一臺通道傳輸?shù)模@是兩者最大的差異。可以看下圖來加深理解。
上面的圖片來自英特爾的雷電3官網(wǎng)。
USB4通道可以想象成可以通行各種類型車輛的車道，USB數(shù)據(jù)，DP數(shù)據(jù)和PCIe數(shù)據(jù)想象成不同的車。同一臺車道有不同的車排成隊在有序行駛，USB4同一臺通道傳輸不同類型的數(shù)據(jù)也是這個原理。USB3.2，DP和PCIe數(shù)據(jù)先匯聚在一起，通過同一臺通道發(fā)送出去，到對方的設(shè)備，然后再分離出3種不同類型的數(shù)據(jù)來。
以上就是本次的內(nèi)容分享，關(guān)于USB4和USB 3.2，如果有疑問或者有想討論的問題，歡迎在下方留言。
逃家小兔pp 1天前 持續(xù)關(guān)注中！辛苦了！[棒]
別拿人當(dāng)豆包 1天前 太硬核了，我大概總結(jié)了一下一張表，不知道對不對我來 wolai：不僅僅是完美的云端筆記
襯人心酸桐花思雨離弦的歌離弦的 1天前 USB4 有Gen2和Gen3兩種,文中講解USB且沒有做區(qū)分的部分,需要說明是默認(rèn)Gen2還是Gen3
zhengxinfeng 1天前 [贊][贊][贊]資深行家 看完了表示還有困惑 需要慢慢消化
kexinwy 1天前 感謝認(rèn)同！！！除了USB方面的，計劃后面還會分享USB PD快充、QC快充、HDMI、DisplayPort等相關(guān)的內(nèi)容，有興趣的話歡迎繼續(xù)關(guān)注。
cfzhjd 1天前 大體上是對的，市場常見稱呼就不好說了，官方標(biāo)準(zhǔn)稱呼，可以參考USB網(wǎng)Front Page | USB-IF。以后應(yīng)該會統(tǒng)一采用官方標(biāo)準(zhǔn)稱呼的。
