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USB4 VS USB3,到底有什麽不同?

2024-02-07科技

如今購買主機板、機箱或者膝上型電腦,往往有「全能USB4 TYPE-C介面」,成為一項加分項,而一些機器的「USB3 C口」則往往被視為略微不足。那麽,USB4和USB3,到底有什麽不同呢?

1、「4 VS 3」之爭由來已久

自 1996 年釋出 USB 1.0 以來,USB 介面規格已發展了好幾種。如今,大多數消費裝置都采用了這樣或那樣的 USB 接頭。

每隔幾年,就會有新的 USB 規範釋出,這些規範都是在前代規範的基礎上發展而來的。然而,由於介面的特性,新版本與舊版本相比有哪些不同並不總是一目了然。

USB4 也稱 USB 4(最早曾經稱為USB 4.0),是最新一代通用序列匯流排標準。它於 2019 年 8 月釋出,以 Thunderbolt 3 也就是雷電3規範為基礎,英特爾於同年對 Thunderbolt 3 規範免收版權費用。因此,Thunderbolt 4雷電4 和 USB4 非常相似。它規定使用 USB-C 連結器作為介面標準,並提供了多項改進,包括更快的數據傳輸速度和更好的產品命名。

USB4以 USB 3.2 2x2 的優勢為基礎,保留了 USB-C 連線,但規定最低吞吐量為 20 Gbps,並有可能實作雙倍吞吐量。它還提高了與 Thunderbolt 標準的相容性,允許對 DisplayPort 和 PCIExpress 進行隧道連線,以便透過 USB 更好地支持更高分辨率的顯視器,並強制要求使用 USB Power Delivery。

USB 3 又稱超高速USB(Super Speed USB,SS USB),是USB通用序列匯流排標準的第三個主要版本。第一個 USB 3.0 規範於 2008 年 11 月釋出,隨後被 USB 3.1(2013 年)和 USB 3.2(2017 年)所取代。USB 3 可能相當令人困惑,整個標準經歷幾次叠代後,產生了巨大的效能參數上的變化。

用一張表來概括,兩者在大方向上的不同就是這樣的,當然下面我們也會詳細闡述。

2、介面:統一對多樣

USB4 是第一個要求使用特定連結器也就是介面標準進行操作的主要 USB 標準,因此,除了 USB C 到 C 連線線外,其他任何連線線都無法達到 USB4 的傳輸速度。

另一方面,USB 3.2 規範並不強制要求使用單一介面標準。相反,它使用四種不同型別的 USB 插頭和插座:超高速 Type-A(比 USB 2.0 版本多五個插針)、超高速 Type-B 連結器、USB 3.0 Micro-B 和 USB-C。

但是,雖然USB3的介面支持多樣,但速度較高的 USB 3.2 Gen 1 x 2 和 Gen 2 x 2標準,還是需要功能齊全的 USB C 到 C 電纜才能實作滿載滿速操作。

3、傳輸速度:3快,但USB4更快

USB 3.2 Gen 2x2 是速度最快的 USB 3 變體,最高速度可達 20 Gbps,是 USB4 的最低速度。USB4 2.0 的數據傳輸速度最高可達 120Gbps,即使是目前USB4 1.0的滿血速度也有40Gbps。

USB4 還引入了數據隧道技術,允許多個數據和顯示協定有效共享可用匯流排頻寬。這樣,在發送混合數據時,即使吞吐量與 USB 3.2 相同,傳輸速率也會更快。

因此,可以看出一些廠商的話術來了。很多筆記本廠商,喜歡用「5 Gbps 高速USB3」或者「10Gbps 高速USB3」來指代USB3.0或者3.1 Gen2,給人一種錯覺,但實際上,在它們前面還有更快的USB3.2 GEN2。

4、電力輸出:最大輸出能力近似

第一個 Power Delivery 規範(USB PD 1.0)可透過六個固定功率配置檔提供高達 100W 的功率。Power Delivery 2.0 引入了更靈活的規則,而 USB PD 3.1 則將可透過 USB 電纜提供的最大功率提高到 240W。

USB4 和 USB 3 都支持高達 240W 的功率傳輸,因為 電力功率傳輸是 USB-C 介面的一項功能,而不是協定 。您只需要一條高品質、功能齊全的 USB C 到 C 連線線,就能充分發揮 USB PD 的潛力。

在電力功率輸出方面,USB 3 和 USB4 PD 之間的主要區別在於,USB4 的最小功率輸出從 3.0W 提高到 7.5W,但最大功率輸出保持不變,仍為 240W。

相容性:USB4多了個雷電3相容

回溯相容性對 USB 標準非常重要(這也是理所應當的),新版本在設計上可以與舊版本相容。

USB 3 和 USB 4 回溯相容之前的規格。但USB4 增加了與 Thunderbolt 3 的相容性,不過這主要是可選功能,也是USB4的一大亮點功能,這意味著雷電3承接的「全能介面」作用,對於USB4也同樣適用。

遺憾的是,USB4 裝置的數據傳輸速度會有所不同。尤其是那些尚未透過 USB-IF 驗證的裝置,它們中的很多都會出現這種情況。

最基本的 USB4 外設將提供 10 Gbps 的數據傳輸速度,其官方模式名稱為 USB4 Gen 2x1。經 USB-IF 認證的最低規格裝置將使用 USB4 20 Gbps 的名稱,並貼有相應的標簽,上面有 USB 徽標,旁邊有一個清晰的 20。它將正式使用 USB4 Gen 2x2 模式來達到這一速度。一小部份裝置可在單鍊結上使用 USB 4 Gen 3x1 模式,從而提供 20 Gbps 的頻寬,但沒有 USB-IF 的 USB4 20 Gbps 標簽。功能最強大的裝置將貼有 USB4 40Gbps 標簽(一個 USB 徽標,旁邊有一個 40),並將使用 USB4 Gen 3 x 2 提供高達 40Gbps 的頻寬。

經 USB-IF 認證的 40Gbps USB4 電纜

5、顯示輸出能力:USB4優勢巨大

USB4在提高頻寬能力同時,也最佳化了視訊訊號傳輸能力。與雷電3/4一樣巨大的頻寬還可透過 DisplayPort Alt Mode 2.0 協定支持更高分辨率。這使它能夠以高達 60Hz 的頻率輸出和顯示高達 8K 的分辨率和 HDR10 色彩。

USB4 還支持 DisplayPort 1.4 和 PCI-Express 隧道技術,可利用智慧頻寬管理充分利用多用途連線。例如,如果使用 USB4 連線向 4K 顯視器輸出,但同時還想使用同一連線進行數據傳輸,那麽主機系統可以為數據傳輸分配最大可用頻寬,而不會妨礙 4K 視訊流。這比傳統的 DP Alt 模式所允許的 50/50 分配更加細微,應該比前幾代 USB 連線更加高效和通用。

6、命名約定:官方命名規則不敵「X.0」

除了官方產品名稱外,USB 規格一直都有一個面向客戶的行銷名稱。USB 1.0 是 "全速"(Full Speed),USB 2.0 被命名為 "高速"(High Speed),而 USB 3.0 則引入了 "超高速"(SuperSpeed)品牌用詞。

現在,USB 組織使用 "USB XGbps "語法命名,其中 X 表示傳輸速度,單位為 Gb/s。在傳輸速率旁邊還可以加上功率,以表示 Power Delivery 等級。

不過,大家似乎更喜歡使用USB X.0的傳統說法。

7、認證要求:USB4不止是線序標準這麽簡單

USB4 引入了一套最低標準,制造商必須滿足這些標準才能將其產品標為 USB4。首先,它強制要求使用 Type-C 連結器介面標準。它還要求支持 DisplayPort 替代模式、雙鍊結操作和 Thunderbolt 3雷電3。

相比之下,USB3沒有其他強制功能要求。

8、成本:USB4仍然略高,USB3已經到處都是

USB4 先進的功能和相對較新的特性意味著提供 USB4 的電纜和裝置將比 USB 3 昂貴。不過,隨著 USB4 的普及和生產成本的降低,USB4 的價格可能會越來越親民。盡管如此,USB4 仍能提供與 Thunderbolt 4 幾乎相同的功能,而價格卻比雷電4便宜得多。因此,這都是相對而言的。

USB 3 是經濟實惠的選擇,它以更低廉的價格提供高效能。但是,註意一定要選擇USB3 20Gbps產品為優先,而對於傳統的5Gbps版本介面,除了相容舊裝置外,已經越來越多的不滿足大家需求了——畢竟這是一個NVME固態行動硬碟開始普及的時代了!