ما هو USB4؟ كيف تعمل الواجهة الجديدة على زيادة السرعات ودعم الشاشات والمزيد

فقط أطلق عليه USB4 على الأرض :سيشهد عام 2021 موجة كبيرة من الأجهزة التي تتميز بمعيار USB جديد يتجاوز السرعة المعتادة. USB4 ، أحدث إصدار من USB ، يلغى المساحة (إنه ليس "USB 4" - المزيد عن ذلك في لحظة) ويضع أوراقًا حول بعض الارتباك الغامض الذي يمثل USB 3. بالإضافة إلى السرعات الجديدة ، فإنه يضيف فروقًا دقيقة جديدة لتوافق الجهاز والشحن عبر المنفذ.

من أين يأتي USB4؟ جزئيًا ، من مواصفات USB السابقة ؛ جزئيًا ، من واجهة أخرى. يستفيد USB4 من بروتوكول Thunderbolt 3 لتقديم سرعات تصل إلى ضعف سرعة إصدار USB الذي يحل محله. بالإضافة إلى عرض النطاق الترددي الأكبر ، يمكن لـ USB4 نقل بيانات الملفات والفيديو وتحديد أولوياتها من خلال أنابيبها بشكل أكثر كفاءة مما يمكن أن تقوم به عمليات تكرار USB السابقة. ويوفر USB4 توافقًا مع الإصدارات السابقة مع جميع أجهزة الاتصال القديمة بالكمبيوتر على منافذها المادية:أجهزة Thunderbolt 3 و USB 3.2 و USB 2.0.

USB4 مهيأ للانتشار بسرعة في عام 2021 ، لكن المراقبين المتحمسين لسوق أجهزة الكمبيوتر يعرفون أنه موجود بالفعل بطريقة محدودة. وصلت أجهزة الكمبيوتر الأولى المزودة بوصلة USB4 قرب نهاية عام 2020 ، ويمكنك أن تتوقع رؤية العديد من أجهزة الكمبيوتر المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المكتبية المجهزة بها في عام 2021 ، إلى جانب الأجهزة الطرفية التي يطلق عليها اسم USB4.

على الرغم من أن USB4 يجب أن يساعد في إزالة بعض الالتباس الناتج عن العديد من نكهات USB 3 وألقابها المتعددة والمتغيرة ("USB 3.2 Gen 2x2" ... بجدية ، أيها الأشخاص؟) ، فإن المعيار الجديد ليس واضحًا تمامًا ، قصة مقاس واحد يناسب الجميع. إليك ما تحتاج لمعرفته حول USB4 الذي يحل محل USB 3.2 باعتباره الكلب الأفضل في Universal Serial Bus kennel.

سرعة الالتقاط:ذروة جديدة تبلغ 40 جيجابت في الثانية

شيء رئيسي واحد يجب ملاحظته مقدمًا:منتدى USB Implementers (يفتح في نافذة جديدة) (USB-IF) يصمم USB4 ، بالفعل ، كـ "USB4" ، مع عدم وجود مسافة بين "USB" و "4." نخبرك بهذا للمساعدة على الأرجح في عمليات البحث عبر الإنترنت المتعلقة بالمصطلح. إذا فشل البحث عن المصطلح "USB 4" في إظهار نتائج مرضية ، فقد تساعد إزالة المسافة.

يشمل USB4 مواصفات Thunderbolt 3 ، والتي تتوافق الآن مع أعلى سرعة نقل لتلك المواصفات ، وهي 40 جيجابت في الثانية. هذا هو ضعف سرعة الذروة (20 جيجابت في الثانية) من أسرع إصدار من الجيل السابق من USB ، المسمى بشكل مشكوك فيه USB 3.2 Gen 2x2. هذا الإصدار من USB لم يتم امتصاصه كثيرًا ؛ يدعمها عدد قليل فقط من محركات أقراص الحالة الصلبة الخارجية فائقة السرعة (مثل Seagate FireCuda Gaming SSD و SanDisk Extreme Pro Portable SSD v2) ، ولا تزال منافذ USB 3.2 Gen 2x2 المتوافقة قليلة ومتباعدة.

لتجديد المعلومات حول مكان وجود USB ، وكيف تغيرت الأسماء ، وأين تتجه ، إليك ورقة غش سهلة الاستخدام لجميع إصدارات USB التي لا تزال ذات صلة اليوم بأجهزة الكمبيوتر القديمة والجديدة ...

نظرًا لأن كل طرح USB يبدو ملزمًا تعاقديًا بزرع البعض درجة الارتباك ، إليك USB4:لن يدعم كل جهاز USB4 عمليات النقل بسرعة 40 جيجابت في الثانية. ستوفر بعض منتجات USB4 سرعة قصوى تبلغ 20 جيجابت في الثانية فقط. يمكنك أن تتوقع أن تستخدم المنتجات منخفضة التكلفة سرعة أبطأ فقط ، ولكنك ستحتاج إلى التحقق من مواصفات جهاز USB4 محدد لمعرفة إمكانيات USB4 التي يوفرها. سيكون لدى صانعي الأجهزة مجموعة متنوعة من الشعارات تحت تصرفهم لتوضيح إمكانات USB4 ...

بعبارات بسيطة ، لمعرفة اختلاف السرعة مع USB4 ، ستحتاج إلى البحث عن "20" أو "40" في الشعار الموجود على المربع أو ورقة مواصفات الجهاز الذي تفكر فيه.

شيء واحد يجب ملاحظته هو أنه حتى الإصدار منخفض السرعة (20 جيجابت في الثانية) من USB4 سيوفر سرعات نقل أسرع من معظم تطبيقات USB 3.2. على الرغم من أن USB 3.2 (آخر عائلة شاملة لمواصفات USB في أجهزة الكمبيوتر والأجهزة الطرفية الحديثة) يحتوي على حد أقصى للنطاق الترددي يبلغ 20 جيجابت في الثانية في متغير USB 3.2 Gen 2x2 ، فإن USB 3.2 أيضًا له نكهات منخفضة السرعة. وهذه كثيرة أكثر شيوعًا ، بسرعات قصوى تبلغ 5 جيجابت في الثانية فقط (USB 3.2 Gen 1) أو 10 جيجابت في الثانية (USB 3.2 Gen 2).

حول هذا الزواج بين USB و Thunderbolt ...

لطالما كان Thunderbolt بروتوكولًا مملوكًا لشركة Intel يتطلب شريحة خاصة به ومتخصصة ورسوم ملكية مدفوعة لشركة Intel ، مما يعني أن Thunderbolt لم يحقق أبدًا التبني العالمي الذي تتمتع به USB. تميل إلى الظهور فقط في أجهزة الكمبيوتر المتطورة. الآن ، في أحدث تحركاتها في Thunderbolt ، عكست Intel مسارها وفتحت Thunderbolt أمام صانعي الرقائق الآخرين لاستخدامه دون أخذ حصته. (راجع كتابنا التمهيدي عن Thunderbolt 4 لمزيد من المعلومات ، بالإضافة إلى الشرح الخاص بنا حول Thunderbolt 3 مقابل USB-C.)

يستخدم كل من USB4 و Thunderbolt 3 نفس الموصل المادي - USB Type-C (المعروف أيضًا باسم USB-C) - مما يجعل هذا التزاوج مناسبًا بشكل طبيعي. يتميز موصل USB-C البيضاوي بميزتين مقارنة بمنافذ USB من النوع A "الكلاسيكية" (المنافذ المستطيلة ذات الطراز الأقدم). على سبيل المثال ، تكون منافذ USB-C أصغر حجمًا ، مما يسمح بالتكامل مع أجهزة الكمبيوتر المحمولة الأقل سمكًا والأجهزة الأكثر إحكاما. من ناحية أخرى ، لا يوجد أعلى أو أسفل مع موصل USB-C. يمكنك توصيل كبل USB-C بمنفذ USB-C في كلتا الحالتين ، مما يزيل الإحباط من تخمين الطريقة الصحيحة عند محاولة توصيل جهاز USB بجهاز الكمبيوتر.

يعني هذا الاتحاد بين USB4 و Thunderbolt 3 أيضًا أن أجهزة الكمبيوتر الجديدة المزودة بمنافذ USB4 يمكن توفر التوافق مع أجهزة Thunderbolt 3 الحالية ، والتي محتملة أخبار جيدة للاعبين الذين لديهم وحدة معالجة رسومات خارجية على وجه الخصوص. ولكن لماذا نؤكد على كلمة "يمكن" ، ونقول فقط أخبار جيدة "محتملة"؟ نظرًا لأن دمج توافق Thunderbolt 3 في تنفيذ منفذ USB4 يعد اختياريًا حسب المواصفات.

نتوقع انتشار توافق Thunderbolt 3 على نطاق واسع بين أجهزة كمبيوتر USB4 ، حيث لم تعد الشركات المصنعة بحاجة إلى دفع عشور لشركة Intel لتضمينها. ومع ذلك ، إذا كنت تتسوق لشراء كمبيوتر محمول جديد لإقرانه ، على سبيل المثال ، Thunderbolt 3 eGPU ، فسيكون من الجيد التحقق من مواصفات الكمبيوتر المحمول لضمان التوافق قبل وضع أي افتراضات.

التعامل مع إشارات الفيديو مع العقول والقوة

بالإضافة إلى العمل مع Intel على إضافة مواصفات Thunderbolt 3 إلى USB4 ، عمل USB-IF مع جمعية معايير إلكترونيات الفيديو (VESA) لزيادة إمكانات العرض إلى USB4. الجزء ذي الصلة من مواصفات USB4 هو دعم DisplayPort Alt Mode 2.0 ، والذي يوفر قدرًا هائلاً من النفقات العامة لتشغيل شاشات عالية الدقة.

مع DisplayPort Alt Mode 2.0 ، يمكن لمنفذ USB4 إرسال ما يصل إلى 80 جيجابت في الثانية من بيانات الإشارة ، مما يسمح لك بتشغيل شاشات DisplayPort 2.0 متعددة بدقة 8K بمعدل تحديث 60 هرتز أو ، في المستقبل البعيد ، شاشة واحدة 16K عند 60 هرتز. (أو شاشات 4K أكثر مما تمتلكه على الأرجح.) هذا ممكن لأن بيانات العرض التي يتم إرسالها أحادية الاتجاه.

على الرغم من ذلك ، لا يقتصر الأمر على عرض النطاق الترددي للفيديو الذي لا نهاية له على ما يبدو الذي تحصل عليه مع USB4. يمكن لـ USB4 تخصيص الموارد عبر الواجهة ، للسماح لك بالقيادة ، على سبيل المثال ، شاشة عالية الدقة تصل إلى 40 جيجابت في الثانية أثناء التعامل مع نقل البيانات من قرص SSD خارجي في نفس الوقت. في الإصدارات السابقة من USB ، كان بإمكانه إرسال الفيديو لأسفل أحد الممرات الخاصة به والبيانات أسفل الآخر لتقسيم 50/50 في أحسن الأحوال. باستخدام USB4 ، يوجد تخصيص ديناميكي للموارد. يمكن مشاركة الممرات بين الفيديو والبيانات ، مما يمنح الشاشة النطاق الترددي الذي تحتاجه ، مما يسمح باستخدام الباقي لنقل البيانات. فكر فقط فيما يمكن أن يقدمه موزع USB4:القدرة على تشغيل جميع شاشات 4K التي يمكن وضعها على مكتبك ، مع ترك الكثير من النطاق الترددي لعمليات نقل البيانات عالية السرعة.

موصى به من قبل المحررين

توصيل الطاقة للجميع

أحد المواصفات لن تحتاج إلى البحث أو البحث عن أجهزة USB4 هي USB Power Delivery (USB PD). يتيح لك USB PD شحن أجهزة USB عبر جهاز الكمبيوتر الخاص بك بدلاً من الحاجة إلى العثور على مقبس الحائط. ستوفر جميع اتصالات USB4 USB PD لشحن أجهزتك.

هذا تغيير عن الوضع القائم. في الوقت الحالي ، توفر بعض منافذ USB 3.2 توصيل الطاقة ، والبعض الآخر لا يوفر ذلك. باستخدام USB4 ، يمكنك شحن هاتفك على أي منفذ USB4 على جهاز كمبيوتر محمول ، ولن تحتاج إلى البحث عن منفذ أو منافذ USB محددة قادرة على PD مع شعار lightning-bolt الصغير. (إذا اختار صانع أجهزة الكمبيوتر بالفعل تضمين الشعارات في المقام الأول.) ربما يكون هذا - التخمين في إمكانات الطاقة لمنفذ USB غير محدد - ثاني أكبر مصدر إزعاج لـ USB بعد التخمين الخاطئ دائمًا للطريقة التي ستصل إليها عندما محاولة توصيل شيء ما بمنفذ USB من النوع A.

يمكن أن يوفر USB PD ما يصل إلى 100 واط من الطاقة ، مما يوفر طاقة أكثر من كافية لشحن (واردة) معظم أجهزة الكمبيوتر المحمولة بالإضافة إلى شحن (صادر) الأجهزة الأصغر مثل iPhone. بالإضافة إلى ذلك ، يوفر USB PD نفس القدر من الطاقة الذي يمكن للجهاز الذي تقوم بشحنه أن يتعامل معه ، لذلك لا داعي للقلق بشأن زيادة التحميل على بطارية هاتفك وإتلافها.

تاريخ وصول USB4 (تلميح:إنه هنا بالفعل)

لقد ذكرنا أن عددًا قليلاً من أجهزة الكمبيوتر المحمولة التي تدعم USB4 قد تسربت بالفعل. ستوفر معالجات Intel Core من الجيل الحادي عشر "Tiger Lake" ، من بين مزايا أخرى ، دعم USB4 أصلي. لقد مر عدد قليل من أجهزة الكمبيوتر المحمولة Tiger Lake عبر مختبرات الكمبيوتر ، بدءًا من Asus ZenBook 13 (UX325EA) و Dell XPS 13 (9310) في أواخر عام 2020. يمكنك أن تتوقع أن يتلقى كل خط كمبيوتر محمول رئيسي تحديث Tiger Lake في عام 2021.

تم طرح أجهزة M1 MacBook Air و MacBook Pro و Mac mini الجديدة من Apple في نهاية عام 2020 ، وتتميز أيضًا بمنافذ USB4. يمكنك توقع حصول بعض أجهزة Mac الأخرى من Apple على تحديث M1 هذا العام يضيف دعم USB4.

فقط تذكر أنه على الرغم من أن التوافق مع الإصدارات السابقة يعني أن أجهزة USB 3.x الحالية الخاصة بك ستعمل مع كمبيوتر محمول جديد مزود بمنفذ USB4 ، إلا أن هذه الأجهزة القديمة لن تتمكن من نقل البيانات بسرعة 40 جيجابت في الثانية. سيتمكنون من الاتصال بجهاز الكمبيوتر المحمول الجديد الخاص بك ، لكن لن يتمكنوا من تجاوز الحد الأقصى من الإنتاجية لبروتوكول USB القديم الذي يدعمونه.

لم نر حتى الآن محرك أقراص USB4 SSD أو أي جهاز طرفي آخر في البرية ، ولكن محركات الأقراص المحمولة الحالية التي تدعم Thunderbolt 3 يمكن أن توفر سرعات نقل نظرية تصل إلى 40 جيجابت في الثانية - الحد الأقصى للإنتاجية المشتركة للمعيارين - مع جهاز كمبيوتر مزود بمنفذ USB4. مرة أخرى ، على الرغم من ذلك ، ضع في اعتبارك أن التحذير الكبير من السابق:هذا النوع من السرعة القصوى هو احتمال فقط إذا كان الكمبيوتر يوفر نكهة 40 جيجابت في الثانية من USB4 (وليس فقط 20 جيجابت في الثانية) ، ويوفر توافقًا مع الإصدارات السابقة مع Thunderbolt 3.

بحلول نهاية العام ، من المفترض أن يفوق عدد أجهزة USB4 عدد أجهزة Thunderbolt ، وسيكون من الأسهل بكثير مطابقة جهاز كمبيوتر محمول جديد مع محرك أقراص SSD جديد لنقل البيانات بأسرع ما يمكن ، خاصةً إذا كانت محركات أقراص الحالة الصلبة الخارجية تستخدم أجهزة داخلية سريعة تعتمد على PCI Express. هذا ، بالإضافة إلى القدرة على تشغيل شاشة DisplayPort 2.0 عالية الدقة أو أكثر من نفس الواجهة ، تنبئ بعالم جديد من الاتصال السريع — على الأقل ، لأولئك المستعدين للاستثمار في الأنظمة والأجهزة الجديدة التي يمكنها تشغيلها "4".