Все що вам потрібно знати про стандарти USB 3, USB 4, Thunderbolt і USB-C

Більшість користувачів так чи інакше стикалися з такими стандартами як USB і Thunderbolt. Обидва цих стандарти мають досить різну конструкцію, свої недоліки і плюси. І, в залежності від потрібного результату бажано знати, який саме стандарт підтримується на вашому пристрої або який кабель потрібен для максимально комфортного користування.

USB (USB 1.1, USB 2.0, USB 3.0, USB 3.1, USB 3.2)

Стандарт USB з'явився в 1996 році. Він був створений групою компаній, що складається з IBM, Microsoft, Intel і інших. На сьогоднішній час стандарт USB повільно здає позиції самого популярного роз'єму, поступово витісняючись USB-C.

Стандарт USB створювався для того, щоб спільні пристрої могли взаємодіяти між собою, об'єднуючи безліч технологій в одну. USB також дозволяв подавати струм до підключеного пристрою (виробляти зарядку), таким чином частково знімалася потреба в спеціальних зарядних блоках.

Починав USB зі швидкості передачі даних 1,5 Мбіт / с і 12 Мбіт / с на момент випуску ці швидкості вважалися неможливими. Однак подальші оновлення збільшили швидкість передачі, щоб відповідати потребам споживачів і корпоративних користувачів.

У 2001 році був випущений USB 2.0 з третім рівнем швидкості, який отримав назву «High Speed», який збільшив пропускну здатність до 480 Мбіт / с, що в 40 разів вище за швидкість реалізації першого USB.

Справжнім проривом став стандарт USB 3.0, випущений в 2011 році і отримав назву «SuperSpeed». USB 3.0 забезпечував швидкість передачі до 5 Гбіт / с. Для того, щоб візуально позначити підтримку цього стандарту виробники внесли деякі правки в дизайн своїх пристроїв: вони почали розробляти входи з підтримкою USB 3.0 синього кольору.

У 2014 році стандарт знову оновили. З'явився USB 3.1 і він відрізнявся тим, що мав цілих 2 покоління. Перша генерація зберегла швидкість передачі даних 5 Гбіт / с, яка була в USB 3.0. Друга генерація фактично подвоїла швидкість передачі даних до 10 Гбіт / с.

Приблизно в цей же час з'явився новий роз'єм USB Type-C, що став ідеальною альтернативою для USB Type-A для USB 3.1 і USB 3.0. Проте щоб набрати популярності інтерфейсу USB Type-C знадобилося ще дуже багато часу.

Починаючи з 2017 року з'явився стандарт USB 3.2. Фактично він зберіг можливість передачі даних зі швидкістю до 10 Гбіт / с, але також дозволяв використовувати швидкість до 20 Гбіт / с. Для досягнення швидкості 20 Гбіт / с користувачам необхідно було використовувати з'єднання USB-C через зміни певних стандартів, в яких використовувався роз'єм.

В даний час дуже багато розробників активно використовують саме USB 3.0 і USB 3.1. Незважаючи на те, що стандарт USB 3.2 з'явився ще в 2019 році, стандарту потрібно близько 2 років щоб потрапити. Але кабелі та інші пристрої з USB 3.2 на протязі цього року активно додавалися в загальний каталог.

Thunderbolt і Thunderbolt 2

Розроблений у співпраці між Apple і Intel, Thunderbolt з'явився в 2011 році. Передбачалося, що Thunderbolt стане альтернативою USB.

У порівнянні з USB, Thunderbolt пропонує значні переваги, включаючи будову на PCI Express (PCIe) і DisplayPort, більш компактні розміри (в порівнянні з USB) і високу швидкість передачі даних до 40 Гбіт / с.

Вихідна версія Thunderbolt покладалася на з'єднання Mini DisplayPort, при цьому порти на пристроях Mac могли використовуватися або для Thunderbolt, або як Mini DisplayPort. До інтерфейсу з підтримкою Thunderbolt можна підключити до шести сумісних пристроїв в гірляндного ланцюжку.

Два роки по тому був представлений Thunderbolt 2, який приніс з собою підтримку DisplayPort 1.2, це дозволило стандарту обробляти відео з роздільною здатністю 4K і передавати його на монітор. Thunderbolt 2 сумісні з Thunderbolt першої генерації. Але аксесуари і кабелі з Thunderbolt першої генерації не підтримують деякі нові можливості Thunderbolt 2.

Ключовим зміною в Thunderbolt 2 було те, як він обробляв канали. Завдяки включенню агрегації каналів Thunderbolt 2 зміг об'єднати два канали 10 Гбіт / с, забезпечуючи швидкість передачі даних до 20 Гбіт / с замість двох каналів 10 Гбіт / с, збільшуючи максимальну пропускну здатність для окремих підключень.

Thunderbolt 3

Thunderbolt 3 був кроком вперед у порівнянні з Thunderbolt 2 по ряду причин. Основною перевагою стало збільшення пропускної здатності до 40 Гбіт / с, що відповідає чотирьом смугам PCIe 3.0, восьми смугах DisplayPort 1.2 і кількох смугах USB 3.1. Крім цього Thunderbolt 3 також дозволив використовувати пару дисплеїв 4K з частотою 60 Гц або один дисплей з роздільною здатністю 5K. Доступна величезна пропускна здатність також означає, що її можна використовувати і іншими способами, наприклад, з корпусами eGPU, щоб дозволити зовнішньої відеокарти поліпшити графічну обробку підключеного комп'ютера.

Thunderbolt 3 фактично використовує роз'єм USB Type-C. Саме тому більшість аксесуарів підтримують Thunderbolt 3, також зазвичай включають підтримку USB-C. Але не всі аксесуари та девайси з USB-C підтримують можливості Thunderbolt 3.

Використовуючи Thunderbolt 3 млжна скористатися можливостями подачі живлення, дозволяючи передавати до 100 Вт потужності через кабель до іншого обладнання. Для користувачів MacBook це зручно при використанні док-станції Thunderbolt 3. Таким чином користувач може одночасно заряджати свій MacBook і передавати файли.

USB-A, USB-C і інші

Хоча USB може використовувати досить багато різних типів підключення, таких як Mini і Micro, насправді існує тільки три переважаючих стандартних версії, які користувачі Apple повинні враховувати. У них проста структура іменування: Type-A, Type-B і Type-C.

З моменту появи Type-A був відомий як тонкий прямокутний роз'єм, який підключається до Mac, ПК або USB-концентратора. У свою чергу Type-B використовувався для підключення аксесуарів.

Type-C, який працює з USB 3.1 і більш пізніми поколіннями, вніс зміни в конструкцію роз'єму, щоб додати значно більше точок контакту і пар проводів. Продуманий дизайн USB-C також дозволяє привернути пристрій і підключити його, чого не зробиш при використанні роз'єму USB-A.

Стандарт USB Type-C також включає поліпшену специфікацію Power Delivery, яка може використовувати переваги більш високої потужності. У режимі Power Delivery з'єднання USB Type-C можуть забезпечувати потужність до 100 Вт, що дозволяє заряджати MacBook, а також використовувати кабель для передачі даних.

У більш ранніх поколіннях були роз'єми Mini USB і Micro USB в різних варіантах, хоча вони в значній мірі знецінилися з моменту появи USB 3.0, за винятком Micro USB B або Micro-B SuperSpeed.

З введенням USB Type-C виробники пристроїв переходять від використання варіантів Micro USB на користь Type-C через його компактні розміри і відносну стійкість. Думаю, що всім у кого були старі телефони знайомо як швидко псуються кабелі з роз'ємами Micro USB через додаткові «зубчики».

USB 4 — той же Thunderbolt 3

У 2019 USB IF оголосила про завершення розробки свого стандарту USB 4. Оголошення несподівано показало, що наступним поколінням USB 4 буде Thunderbolt 3, хоча і з невеликими змінами.

Як і Thunderbolt 3, USB 4 буде використовувати роз'єм Type-C, мати пропускну здатність до 40 Гбіт / с, потужність до 100 Вт, підтримку дисплеїв 4K і 5K і зворотну сумісність з USB 3.2 і USB 2. Що важливо, він також буде включати підтримку самого Thunderbolt 3, хоча це технічно необов'язково.

Як подальше оновлення у порівнянні з попередніми поколіннями USB, USB 4 підтримує PCIe і DisplayPort 1.4a, що може допомогти використовувати переваги більш високої пропускної здатності. Однак, якщо на хості або пристрої відсутня підтримка тунелювання PCIe, максимальна пропускна здатність для цілей без відображення обмежена 20 Гбіт / с.

Хоча USB 4 був представлений в 2019 році, виробники тільки починають впроваджувати цю технологію в життя. Цілком ймовірно, що перші пристрої використовують USB 4 надійдуть в продаж або в кінці 2020 року або в 2021 році.

Thunderbolt 4 — це Thunderbolt 3?

Запущений у 2020 році, Thunderbolt 4 — це спроба Intel поліпшити Thunderbolt 3. На відміну від переходу з Thunderbolt 2 на Thunderbolt 3, Thunderbolt 4 не змінить пропускну здатність 40 Гбіт / с, але спосіб її досягнення буде покращено.

Для початку стандарт підвищить мінімальні вимоги до відео і даними в порівнянні з вимогами сертифікації Thunderbolt 3. Замість того щоб підтримувати одного дисплея 4K пристрій Thunderbolt 4 має підтримувати роботу як мінімум двох дисплеїв 4K або одного екрану 8K, в той час як підтримка PCIe для зберігання даних повинна підтримувати передачу даних зі швидкістю 32 Гбіт / с, а не 16 Гбіт / с.

Thunderbolt 4 також буде включати підтримку док-станцій з чотирма портами Thunderbolt 4 і бонусом у вигляді можливості вивести комп'ютер із сплячого режиму дотиком до клавіатури або миші, коли до док-станції підключені і периферійні пристрої, і комп'ютер.

Для тих, хто турбується про кабелі, Thunderbolt 4 дозволить з'єднанням зі швидкістю 40 Гбіт / с працювати з максимальною ефективністю із пасивними кабелями довжиною до 2 метрів. Що стосується безпеки, є додатковий захист від атак з прямим фізичним доступом до пам'яті (DMA), яка потрібна як частина мінімальної специфікації.

Intel представить серію контролерів Thunderbolt 4 8000 пізніше в 2020 році, а також включить підтримку цього стандарту в процесорах Tiger Lake. Очікується, що перші комп'ютери і аксесуари, що підтримують Thunderbolt 4 почнуть поставлятися до кінця 2020 року.

Були величезні сумніви щодо того, чи будуть нові Mac підтримувати Thunderbolt 4 через перехід компанії Apple на власні процесори Apple Silicon. Але на щастя обидві компанії дійшли згоди і ми можемо сподіватися на майбутні MacBook з Thunderbolt 4.

Вся справа в кабелях

Вам потрібно звертати увагу на кабелі, які ви купуєте до пристроїв сумісним з Thunderbolt 3 і USB-C. Як ми вже писали вище, не всі кабелі USB-C підтримують можливості Thunderbolt 3. Хоча всі кабелі Thunderbolt 3 підтримують можливості USB-C.

Ускладнює ситуацію також наявність пасивних і активних кабелів. Пасивні кабелі не мають в своїй конструкції додаткового чіпа для підвищення продуктивності. В активних кабелях такий чіп є. Зазвичай ці дані зазначені на коробці або в характеристиках кабелю.

Щоб не наплутати до стандартів завжди уважно підбирайте кабелю до своїх девайсів і аксесуарам. Звертайте увагу на примітки або уточнюйте сумісності у фахівців.