Z każdą nową wersją, porty i złącza USB stają się coraz bardziej funkcjonalne, torując drogę dla mniejszych, lżejszych i bardziej przenośnych urządzeń. Jednakże, jak nowe standardy przynoszą więcej prędkości, mocy i wszechstronności na rynek, przynoszą również złożony asortyment funkcji i możliwości, które należy rozważyć przy podejmowaniu decyzji, który kabel lub urządzenie peryferyjne jest odpowiedni dla danej aplikacji.

Co to jest USB?

W latach 90. ubiegłego wieku biurka biurowe były plątaniną kabli szeregowych, równoległych i zastrzeżonych. Uniwersalna magistrala szeregowa (USB) zmieniła to wszystko, upraszczając łączność z komputerem za pomocą małego, niedrogiego interfejsu: portu/złącza USB typu A (USB-A). Przy miliardach urządzeń USB będących obecnie w codziennym użyciu, USB jest dominującym interfejsem przewodowym dla laptopów, tabletów i telefonów.

USB ewoluował poprzez serię standardów (patrz tabela 1), które określają sposób łączenia, komunikacji i zasilania komputerów, urządzeń mobilnych i peryferyjnych. Najnowsza wersja to USB4 i, podobnie jak poprzednie, stanowi kolejny skok naprzód pod względem szybkości przesyłania danych, rozdzielczości wideo i mocy.

Rodzaje portów i złączy USB

W komputerach, tabletach i urządzeniach peryferyjnych zazwyczaj można znaleźć co najmniej jeden z tych trzech różnych typów portów USB. W nowszych urządzeniach, USB-C jest preferowany ze względu na jego mały rozmiar, szybki transfer danych i możliwość przenoszenia do 100W mocy. Kable USB-C mogą również przenosić wideo o wysokiej rozdzielczości 4K i 8K. Lightning jest podobny w funkcji do USB-C, ale używa innego złącza.

Aby zrozumieć szybkość transferu danych USB, trzeba wiedzieć co nieco o konstrukcji złącza USB-C. Złącze USB Type-C ma cztery pary pinów zwanych "ścieżkami", które wysyłają (TX) i odbierają (RX) dane (patrz wyróżnione piny na rys. 1 poniżej). USB 3.0 (5 Gb/s) i USB 3.1 (10 Gb/s) wykorzystują jeden pas TX i jeden pas RX, w zależności od orientacji złącza. USB 3.2 wykorzystuje wszystkie cztery pasy, aby osiągnąć szybkość transmisji danych 20 Gb/s.

Konwencja nazewnictwa przyjęta ostatnio dla USB 3.2 obejmuje prędkość x pasów. Na przykład, USB 3.2 Gen 1x2 oznacza 5 Gb/s x 2 pasy, co daje prędkość połączenia 10 Gb/s.

Co nowego w USB4?

USB 4 (oficjalnie "USB4" bez spacji) jest ważną aktualizacją, nie tylko ze względu na nowe możliwości, jakie oferuje, ale także dlatego, że pomaga rozwiązać problem zamieszania wokół nazewnictwa USB 3.x oraz, w przeważającej części, zapewnia użytkownikom przewidywalne i spójne doświadczenie. Protokół USB4 wymaga kabla USB-C do USB-C.

Szybkość transferu danych do 40Gbps: Urządzenia USB4 są zobowiązane do obsługi 20 Gb/s (2,4 GB/s). Opcjonalnie mogą obsługiwać 40 Gb/s (4,8 GB/s), jeśli użyją krótszego 0,8-metrowego kabla Gen 3.

Różnorodne protokoły danych i wyświetlania: USB4 obsługuje USB 3.2, PCIe i DisplayPort 1.4a dzięki technice zwanej tunelowaniem protokołu. DisplayPort i Thunderbolt 3 są również obsługiwane w trybie Alt Mode.

Kompatybilność wsteczna z USB 3.2, USB 2.0 i Thunderbolt 3: USB4 zachowuje kompatybilność z poprzednimi wersjami specyfikacji USB, a dzięki fundamentom Thunderbolt 3 obsługuje także tryb Alt Mode TB3.

Optymalizacja przepustowości wideo i danych: USB 3.2 przydziela stałą przepustowość dla danych lub wideo lub, w trybie DP Alt Mode, w 100% dla wideo. USB4 dynamicznie przydziela pasmo dla wideo i danych w oparciu o rzeczywiste potrzeby.

Ładowanie z mocą 100 W: Wszystkie urządzenia USB4 obsługują USB Power Delivery. Gdy urządzenie jest podłączone do portu USB4, USB PD negocjuje "umowę" na dostarczenie energii, bezpiecznie dostarczając do 100 W (5A/20V).

Co to jest tunelowanie protokołów?

Kiedy urządzenia rozmawiają ze sobą, robią to za pomocą protokołu. Jeśli oba urządzenia posługują się tym samym protokołem i rozumieją go, połączenie może zostać nawiązane. Koncepcyjnie, Protocol Tunneling tworzy "rurę" z jednym protokołem i używa jej do przesyłania danych w innym protokole. USB4 Protocol Tunneling tworzy tunel USB-C, przez który mogą być przesyłane dane DisplayPort lub PCIe. USB4 Protocol Tunneling jest podobny do Alt Mode, ale nie wymaga kontrolera DP lub PCIe.

Czy Apple będzie wspierać USB4?

Nowe MacBooki i Mac Mini firmy Apple będą pierwszymi urządzeniami wykorzystującymi własne procesory Apple Silicon oparte na architekturze Arm, więc wsparcie dla USB4 budziło pewne wątpliwości. Jednak Apple udało się zaimplementować obsługę zarówno USB4 jak i Thunderbolt 3 na czas wprowadzenia produktów na rynek.

Standardy USB

Twoje połączenia USB staną się jeszcze szybsze! Na rynku pojawiły się produkty zgodne ze standardem Thunderbolt™ 3. Ta najnowsza generacja oferuje zarówno dostarczanie energii, jak i dwukierunkowy transfer danych z prędkością do 4x większą niż USB 3.2 Gen 2 i może stworzyć niespotykane dotąd możliwości obliczeniowe dla urządzeń osobistych.

Czy USB-C obsługuje USB 2.0?
Może, ale najpierw wyjaśnijmy różnicę między USB-C a USB. USB-C to fizyczne złącze i pomimo nazwy, nie oznacza ono wsparcia dla żadnej konkretnej wersji standardu USB. W rzeczywistości, złącze USB-C może być używane do podłączania urządzeń peryferyjnych wykorzystujących inne standardy interfejsu, takie jak Thunderbolt 3.

Kupując kable USB-C, pamiętaj, aby sprawdzić moc ładowania i obsługiwaną szybkość transmisji danych USB. Kabel ładujący obsługujący USB 2.0 może być dłuższy niż kable USB 3.x i USB4, ale jest ograniczony do prędkości transferu danych 480 Mb/s i nie obsługuje trybów alt.

Standardy złączy USB

USB Typ-A
Standardowe, uniwersalne złącze, które można znaleźć praktycznie w każdym komputerze stacjonarnym i starszych laptopach, a także w telewizorach, konsolach do gier i odtwarzaczach multimedialnych. Chociaż złącza USB 3.0 Type-A (niebieskie) mają więcej wewnętrznych pinów, współczynnik kształtu jest taki sam, więc może działać w każdym porcie Type-A, nawet USB 1.1. Transfer danych będzie jednak odbywał się z prędkością starszej generacji.

USB Typ-B
Najczęściej używany do podłączania drukarek i zewnętrznych dysków twardych do komputerów stacjonarnych, port typu B ma w rzeczywistości dwie różne konfiguracje. Jedna jest specyficzna dla protokołów prędkości USB 1.1 i 2.0, podczas gdy druga jest przeznaczona do użytku z USB 3.0 i późniejszymi specyfikacjami.

USB Mini-B
Złącze Mini-B jest najczęściej używane przez przenośne urządzenia elektroniczne, takie jak aparaty cyfrowe, odtwarzacze MP3 i niektóre telefony komórkowe, i tylko z prędkościami USB 1.1 i 2.0. Istnieją zarówno czteropinowe, jak i pięciopinowe wersje złącza Mini-B.

USB Micro-B
Złącze Micro-B ma jedną konfigurację dla USB 2.0 i inną dla USB 3.0 i nowszych. Złącze Micro-B znajduje się w wielu popularnych modelach smartfonów z systemem Android™ i zewnętrznych dyskach twardych.

USB Typ-C
Opracowany z myślą o obsłudze urządzeń o mniejszej, cieńszej i lżejszej obudowie. Typ-C jest wystarczająco smukły dla smartfona lub tabletu, a jednocześnie wystarczająco wytrzymały dla komputera przenośnego. W wielu nowych laptopach zrezygnowano z portów USB-A i RJ45 Ethernet na rzecz USB-C jako jedynego portu do przesyłania wideo, sieci, danych i ładowania. To skłoniło inne protokoły, w tym Thunderbolt™ 3, DisplayPort, MHL i HDMI, do przyjęcia USB-C jako standardowego złącza źródłowego.

Alternate Modes pozwalają pinom danych na złączu USB Type-C przenosić inne rodzaje sygnałów. Na przykład tryb DisplayPort Alt Mode (zwany również DP Alt Mode) umożliwia podłączenie za pomocą kabla USB-C laptopa lub tabletu z obsługą DP bezpośrednio do telewizora lub monitora komputerowego z portem USB-C.

Na najbardziej podstawowym poziomie, standardy USB po prostu pozwalają hostowi, takiemu jak komputer lub tablet, komunikować się z urządzeniami peryferyjnymi i innymi. Jednak wraz z rozwojem specyfikacji, USB stało się czymś więcej niż zwykłym interfejsem danych. Poniżej przedstawiono najnowsze funkcje USB dostępne w wielu dzisiejszych urządzeniach. Urządzenie może obsługiwać jedną lub więcej z tych funkcji:

Power Delivery

Przez pojedynczy kabel USB-C można dostarczyć do 100W mocy, eliminując potrzebę stosowania osobnej kostki zasilającej. Jest to szczególnie przydatne w przypadku urządzeń peryferyjnych, które pobierają większe ilości energii, takich jak zewnętrzny dysk twardy. Jednak nie wszystkie urządzenia i porty obsługują USB Power Delivery; w razie wątpliwości należy zapoznać się z tabelą specyfikacji urządzenia lub instrukcją obsługi. Więcej informacji na temat ładowania przez USB można znaleźć w naszym elementarzu Ładowanie przez USB.