USB接口3USB4Thunderbolt和USBC您需要知道的一切

隨著各種各樣的USB和Thunderbolt術(shù)語浮出水面，以及即將推出的新版本，清理混亂可能成為一個問題。這是您需要了解的有關(guān)USB 3，USB 4，Thunderbolt 3和Thunderbolt 4的信息。

對于大多數(shù)用戶而言，有兩種通用的多功能連接家族：USB和Thunderbolt。兩者都有其優(yōu)點和缺點，并具有許多特征，但是，這兩種技術(shù)樹在很大程度上有很大不同。

如果您不繼續(xù)閱讀，這里是您的主要收獲：術(shù)語“ USB-C”本身并沒有為連接器的物理特性指定任何用于數(shù)據(jù)，充電或視頻的內(nèi)容。但是，如您所料，USB 3，USB 4，Thunderbolt 3，Thunderbolt 4背后有很多細(xì)節(jié)，以及它們與USB-C連接器的關(guān)系。

USB，USB 2.0，USB 3.0，USB 3.1，USB 3.2

USB(通用串行總線)標(biāo)準(zhǔn)最初于1996年發(fā)布，是這兩種連接類型中的較舊版本，由兩種公司(包括IBM，Microsoft，Intel等)創(chuàng)建，并由USB Implementers Forum維護。

USB的目的是創(chuàng)建一種可在多種不同設(shè)備上運行的標(biāo)準(zhǔn)，將多種技術(shù)統(tǒng)一到一種，正如其名稱所示。電纜將以特定的規(guī)定方式使用特定類型的連接器和電纜中的電線，并且除少數(shù)情況外，在整個線路上將大體相同。

這種對少量堅固連接器的依賴意味著用戶可以更輕松地管理多個設(shè)備，而不必?fù)?dān)心端口用完，在計算機上尋找正確的端口，甚至不必尋找正確的電纜。在大多數(shù)情況下，這涉及將稱為USB Type-A的連接器插入計算機，我們將在后面討論。

USB還使電源可以與設(shè)備同時提供，這有助于減少用戶在設(shè)置中需要管理的電纜數(shù)量。

USB以1.5Mb / s和12Mb / s的數(shù)據(jù)速率開始。在“低速”和“全速”變體中，速率在發(fā)布時以驚人的速度增長，盡管“全速”版本在技術(shù)上已成為一部分USB 1.1。但是，后續(xù)更新提高了傳輸速度，以適應(yīng)消費者和企業(yè)用戶的需求。

在2001年，USB 2.0發(fā)行了第三層速度，稱為“ High Speed”，將帶寬提高到480Mb / s，是USB 1.1實施速度的40倍。

對于用戶而言至關(guān)重要的是，USB 2.0連接向后兼容USB 1變體，這允許使用兩種不同標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備繼續(xù)通信，盡管數(shù)據(jù)速率較低。在以后的版本中，保持連接與早期迭代向后兼容的概念使計算機用戶更容易地連接硬件，而不必?fù)?dān)心它不兼容。

具有藍色元素的USB Type-A連接器通常表示對USB 3.0的支持

USB 3.0以所謂的“ SuperSpeed”成為了千兆時代。USB 3.0于2011年推出時以5Gb / s的數(shù)據(jù)速率開始。作為標(biāo)準(zhǔn)的一部分，對USB 3.0所需的連接器進行了小改動，包括通常使用藍色的插頭和插座以表明兼容性。盡管速度非?？?，但最重要的USB Type-A仍向后兼容早期版本。

2014年的USB 3.1出現(xiàn)了兩種變體，第1代保持USB 3.0的SuperSpeed模式和5Gbps數(shù)據(jù)速率，而第2代使用所謂的“ SuperSpeed +”，并將有效最大數(shù)據(jù)速率提高了一倍，達到10Gbps。同時，推出了新的連接器USB Type-C，它是USB Type-A的USB 3.1和USB 3.0的替代選擇，但直到下一代才真正使用。

2017年宣布推出USB 3.2，保留了對SuperSpeed和SuperSpeed +的支持，但還增加了另外兩種傳輸模式，可提供高達10Gbps和20Gbps的連接速度。此外，由于采用連接器的標(biāo)準(zhǔn)更改，要達到20Gbps的速度，必須使用USB-C連接。

為了進一步混淆問題，USB實施者論壇在2019年進行了品牌更名活動。

USB 3.0和USB 3.1分別被賦予了USB 3.2 Gen 1和USB 3.2 Gen 2的新技術(shù)名稱，而所謂的USB 3.2成為USB 3.2 Gen 2x2。每個產(chǎn)品還獲得了SuperSpeed USB，SuperSpeed USB 10Gbps和SuperSpeed USB 20Gbps的市場名稱。

目前，使用USB的現(xiàn)代硬件在很大程度上依賴于USB 3.0和USB 3.1，盡管USB 3.2硬件在2019年開始出現(xiàn)，并且在2020年出現(xiàn)更多。

如前所述，如果您不采取任何措施，那么所有USB-C本身就是在使用哪種物理連接器。本身沒有其他修飾符的“ USB-C”完全沒有說明充電，數(shù)據(jù)速度或其他任何方面。

Thunderbolt，Thunderbolt 2

Thunderbolt由蘋果與英特爾合作開發(fā)，是USB的替代產(chǎn)品，于2011年投放市場，但最初于2009年被Intel展示為Light Peak，并在Mac Pro上運行。與USB相比，Thunderbolt旨在提供可觀的優(yōu)勢，包括將PCIe和DisplayPort硬件的數(shù)據(jù)通道復(fù)用在一起，即將數(shù)據(jù)與視頻混合，以及兩個通道中每個通道的10Gbps快速數(shù)據(jù)速率，總計20Gbps。

Thunderbolt的原始版本依賴于Mini DisplayPort連接，Mac設(shè)備上的端口可用于Thunderbolt或用作Mini DisplayPort。

Apple的Thunderbolt電纜，其中使用了Mini DisplayPort連接器。

Apple的Thunderbolt電纜，其使用的接口與Mini DisplayPort相同。

Thunderbolt的重要組成部分是將菊花鏈設(shè)備連接在一起，原始的Thunderbolt能夠處理多達6個兼容設(shè)備。由于具有處理數(shù)據(jù)和視頻信號的能力，Thunderbolt還允許顯示器成為該鏈的一部分，如果不支持菊花鏈，它通常會終止該鏈。

兩年后，Thunderbolt 2推出了，它支持DisplayPort 1.2，這意味著它可以在監(jiān)視器上處理4K分辨率的視頻。與USB一樣，Thunderbolt 2也向后兼容Thunderbolt 1。

Thunderbolt 2的主要變化是它如何處理通道。由于啟用了通道聚合，Thunderbolt 2能夠合并兩個10Gbps通道，從而實現(xiàn)高達20Gbps的數(shù)據(jù)速率，而不是兩個10Gbps通道，從而增加了單個連接的最大理論帶寬。

雷靂3

Thunderbolt 3 比 Thunderbolt 2 高出很多，原因很多。原則上，主要好處是將帶寬增加到40Gbps，這相當(dāng)于四個PCIe 3.0通道，八個DisplayPort 1.2通道和多個USB 3.1通道。

除了增加帶寬外，該連接還使得可以使用一對以60Hz運行的4K顯示器或一個5K分辨率的顯示器?？捎玫拇罅繋掃€意味著它可以以其他方式使用，例如與eGPU機箱配合使用，以使外部圖形卡可以改善所連接計算機的圖形處理能力。

Apple的Thunderbolt 3 Pro電纜使用USB Type-C連接器和黑色編織設(shè)計。

Apple的Thunderbolt 3 Pro電纜使用USB Type-C連接器和黑色編織設(shè)計。

由于Thunderbolt 3使用USB Type-C連接器，因此使用Thunderbolt 3的設(shè)備通常還支持使用Type-C連接器的USB硬件。這些設(shè)備將以與其使用的USB標(biāo)準(zhǔn)相同的速度運行，而不是Thunderbolt 3的更快速度。

通過使用USB Type-C連接器，Thunderbolt 3設(shè)備還可以利用其功率傳輸功能，使高達100W的功率通過電纜傳輸?shù)狡渌布τ贛acBook用戶，這在使用Thunderbolt 3擴展塢時非常方便，因為從擴展塢到MacBook Pro的一根電纜可以為筆記本計算機充電，同時仍提供所有預(yù)期的數(shù)據(jù)功能，而無需為MacBook配備單獨的電源線。

但是，并非所有的Thunderbolt 3電纜都相等。使用Thunderbolt 3，短而無源的電纜每秒可傳輸40吉比特，而長而無源的電纜僅每秒可傳輸20吉比特。為了在更長的距離上保持全速運行，您需要一根有源電纜。并且，最大充電功率可能會有所不同，具體取決于制造商。我們不會像以前那樣深入研究這一點。

通過使用適配器，Thunderbolt 3端口和硬件將繼續(xù)保持向后兼容的傳統(tǒng)，盡管速度較慢，但??仍可用于Thunderbolt 3連接。

連接-USB-A，USB-C和其他

盡管USB可以使用許多不同的連接類型(如Mini和Micro)，但Apple用戶實際上只需要考慮三個主要的標(biāo)準(zhǔn)版本。它們具有簡單的命名結(jié)構(gòu)：Type-A，Type-B和Type-C。

自推出以來，Type-A被稱為細(xì)長矩形連接器，可插入Mac，PC或USB集線器，而Type-B用于外圍設(shè)備或設(shè)備端。雖然可以將B型連接器換成與擴展連接器花名冊不同的類型，但A型始終留在一端。

USB 3.0的推出也為改變主要的Type-A和Type-B連接器提供了機會，在連接器中添加了更多引腳，并增加了導(dǎo)線以傳輸更多數(shù)據(jù)。盡管B型將其設(shè)計更改為更高，但A型在物理上保持不變，但在新位置增加了額外的引腳，使其能夠與未使用它們的端口和連接器一起使用，從而保持向后兼容性。

為了向消費者表明它們是用于USB 3.0連接的，A型和B型端口和連接器在非Apple設(shè)備上通常被涂成藍色，從而與端口所使用的通常的黑色區(qū)分開。

閃電，USB C型和USB A型電纜，以及MacBook Pro的Thunderbolt 3端口

閃電，USB C型和USB A型電纜，以及MacBook Pro的Thunderbolt 3端口

與USB 3.1及更高版本兼容的Type-C對連接器的設(shè)計進行了更改，以在混合中引入更多的觸點和線對。與Type-A相比，早期的連接允許某種程度的物理向后兼容性，而Type-C根本不提供該功能。

USB Type-C設(shè)計的一部分是，它消除了Type-A帶來的公眾痛苦，因為有時他們不得不在嘗試盲目地將其上下顛倒插入時將電纜翻轉(zhuǎn)過來。對于Type-C，連接器可在兩個方向上工作。

USB Type-C的規(guī)范還包括改進的Power Delivery規(guī)范，可以利用更高的功率。在“電源傳送”下，USB Type-C連接可以提供高達100瓦的電源，使其能夠為MacBook等硬件充電，同時還使用電纜進行數(shù)據(jù)傳輸。

該列表僅真正涵蓋了Mac或PC中使用的USB連接器，而沒有涵蓋另一端正在使用的USB連接器。在早期，Mini USB和Micro USB連接器的品種有所不同，盡管自USB 3.0推出以來它們已大幅貶值，但Micro USB B或Micro-B SuperSpeed除外。

隨著USB Type-C的引入，由于其緊湊的尺寸和相對的前瞻性，設(shè)備生產(chǎn)商已從使用Micro USB變種轉(zhuǎn)向使用Type-C。

關(guān)于連接器的討論只有在沒有提到連接器不一定必須用于USB連接的情況下才能完成，但眾所周知，與它們一起使用。對于Type-C，它在Thunderbolt 3中發(fā)現(xiàn)了另一種用途。

未來-USB 4實際上就是Thunderbolt 3

USB IF在2019年宣布已完成其USB 4標(biāo)準(zhǔn)。盡管看上去并不不同尋常，但該公告出人意料地表明，下一代USB 4實際上將進行Thunderbolt 3，盡管有一些細(xì)微調(diào)整。

與Thunderbolt 3一樣，USB 4將使用Type-C連接器，吞吐量高達40Gbps，功率輸出高達100W，支持4K和5K顯示器，并向后兼容USB 3.2和USB 2。

USB 4將繼續(xù)使用USB Type-C連接，還將支持Thunderbolt 3。

USB 4將繼續(xù)使用USB Type-C連接，還將支持Thunderbolt 3。

至關(guān)重要的是，盡管它在技術(shù)上是可選的，但它還將包括對Thunderbolt 3本身的支持?？梢詫⒃O(shè)備設(shè)置為不包含對標(biāo)準(zhǔn)的支持，但是鑒于其優(yōu)點，硬件供應(yīng)商似乎不太可能禁用它。

作為對早期USB的進一步升級，USB4還支持PCIe隧道和DisplayPort 1.4a，可以幫助利用更高的吞吐量。但是，如果主機或設(shè)備中不支持PCIe隧道，則用于非顯示目的的最大帶寬限制為20Gbps。

雖然USB 4于2019年推出，但設(shè)備供應(yīng)商開始包括對新USB標(biāo)準(zhǔn)的支持通常需要大約兩年的時間。COVID-19效應(yīng)允許，首批使用USB 4的設(shè)備可能會在2020年底或2021年上市。

更多的未來-Thunderbolt 4是Thunderbolt 3，但更好

Thunderbolt 4于2020年推出，是英特爾在Thunderbolt 3的基礎(chǔ)上進行改進的舉措。與從Thunderbolt 2到Thunderbolt 3的轉(zhuǎn)變不同，Thunderbolt 4不會提供40Gbps的吞吐量，但是它將得到改進。

首先，該標(biāo)準(zhǔn)將增加對Thunderbolt 3認(rèn)證的最低視頻和數(shù)據(jù)要求。Thunderbolt 4設(shè)備必須能夠處理至少兩個4K顯示屏或一個8K屏幕，而不是支持一個4K顯示屏，而對存儲的PCIe支持必須能夠支持32Gbps傳輸(從16Gbps開始)。

英特爾的改進清單Thunderbolt 4超過了Thunderbolt 3，USB 4和USB 3。

英特爾的改進清單Thunderbolt 4超過了Thunderbolt 3，USB 4和USB 3。

Thunderbolt 4也將支持最多具有四個Thunderbolt 4端口的擴展塢，并且在外圍設(shè)備和計算機都連接到擴展塢時可以通過觸摸鍵盤或鼠標(biāo)喚醒計算機。

對于那些擔(dān)心電纜問題的人，Thunderbolt 4將使長達2米的無源電纜能夠以最高效率運行40Gbps連接。在安全方面，作為最低規(guī)范的一部分，需要增加針對物理直接內(nèi)存訪問(DMA)攻擊的保護。

關(guān)于何時上市，英特爾將在2020年晚些時候推出Thunderbolt 4控制器8000系列，并在Tiger Lake處理器中對其進行支持，首批支持Thunderbolt 4的計算機和配件也有望在年底之前交付。 2020年。

考慮到蘋果已從英特爾處理器轉(zhuǎn)向蘋果芯片，盡管人們懷疑蘋果是否會在其未來的Mac中包括對Thunderbolt 4的支持，但蘋果在7月證實將繼續(xù)支持Thunderbolt技術(shù)。該公司在英特爾發(fā)布Thunderbolt 4規(guī)范后的一份聲明中說：“我們?nèi)匀恢铝τ赥hunderbolt的未來，并將在Mac上支持Apple Silicon。”

這不能保證Thunderbolt 4會很快在Mac或MacBook中提供，但是它確實建議對該技術(shù)的支持將包括在將來的Apple產(chǎn)品中，盡管預(yù)計何時才能出現(xiàn)。

注意電纜

USB和Thunderbolt 3都使用USB Type-C連接已為想要獲取電纜以將其設(shè)備連接在一起的消費者帶來了一個問題。消費者可以假設(shè)工程之一將是完全足夠為其他電纜，但AppleInsider網(wǎng)站已經(jīng)反復(fù)解釋，這是不正確的。

首先，雖然某些Thunderbolt 3電纜可以用作USB 3.1 Type-C電纜，但并不是每條Thunderbolt 3電纜都可以。相反，USB 3.1 Type-C電纜將永遠(yuǎn)不會用作Thunderbolt 3電纜。

Thunderbolt 3和USB 2.0 Type-C Apple充電電纜的集合

一組Thunderbolt 3和USB 2.0 Type-C Apple充電電纜-每個都有不同的性能特征。

的確，盡管現(xiàn)代控制器可能允許故障回復(fù)，這將使Thunderbolt 3外設(shè)能夠以較低的速度在USB 3.2 Type-C電纜上運行，但并不能保證完全可以使用該功能。

使無源電纜和有源電纜的問題進一步復(fù)雜化。無源Thunderbolt 3電纜幾乎始終與USB 3.1 Type-C外設(shè)完全兼容，但是在遠(yuǎn)距離處數(shù)據(jù)速率會降??低，通常在兩米長的距離內(nèi)將Thunderbolt 3吞吐量降低至20Gbps。

有源電纜包括收發(fā)器，這些收發(fā)器可以調(diào)節(jié)通過電纜的數(shù)據(jù)，這可以使電纜運行更長的時間而不會造成相同的吞吐量損失。但是，此類有源電纜不太可能提供USB 3.1 Type-C兼容性。

電纜的通過功率甚至可能有所不同。盡管Thunderbolt 3和USB 3.2都可以提供高達100W的功率輸出，但是任何給定的電纜可能都無法處理那么多的功率，并且只能低至15W。

因此，當(dāng)您購買電纜時，請知道要購買什么。而且，在購買后，想出自己的方法來標(biāo)記電纜，以便了解其特性，因為如上圖所示，您將無法一目了然地分辨出什么。