الدليل الشامل لـ USB4 من سرعة 40 جيجابت في الثانية، ونطاق ترددي ديناميكي، إلى اتصال كابل واحد كامل الوظائف
منذ ظهور USB4، نشرنا العديد من المقالات والروابط لمشاركة المعلومات ذات الصلة. ومع ذلك، فقد بلغت شعبيته حدًا كبيرًا لدرجة أن الناس في كل مكان يسألون عن سوق USB4. بدءًا من عصر USB 1.0 المبكر وواجهة نقل البيانات بسرعة 1.5 ميجابت في الثانية، مر USB بأجيال متعددة. كانت هناك مواصفات متعددة مثل USB 1.0 وUSB 2.0 وUSB 3.0، وشملت أشكال وتصميمات الواجهات USB Type-A وUSB Type-B وUSB Type-C الأكثر شيوعًا حاليًا، إلخ. لا يتميز USB4 بسرعة نقل أسرع فحسب، بل يتميز أيضًا بتوافق أفضل (يدعم التوافق مع الإصدارات الأقدم، أي التوافق مع الإصدارات الأقدم). يمكنه توصيل جميع الأجهزة تقريبًا بكفاءة أكبر وشحنها. إذا كان هاتفك أو جهاز الكمبيوتر أو الشاشة أو الطابعة وما إلى ذلك يدعم USB4، فمن الناحية النظرية، ستحتاج فقط إلى كابل بيانات يدعم USB4 لتوصيل الأجهزة، مما يجعل العمل في المنزل أكثر راحة. لم تعد بحاجة إلى شراء كابلات تحويل واجهة مختلفة. لذلك، يمكن لـ USB4 أن يجعل أسلوب عملنا أكثر تنوعًا وراحة. علاوة على ذلك، هناك ميزة أخرى رائعة لـ USB 4 وهي أنه من المتوقع أن يتم تطبيقه في الأجهزة الطرفية التي تدعم الحوسبة بالذكاء الاصطناعي.
01 USB4 مقابل USB3.2
USB 3.2 هو معيار جديد أصدرته منظمة USB-IF. طُرح في سبتمبر 2017. من الناحية التقنية، يُعد USB 3.2 تحسينًا وتكملةً لمعيار USB 3.1. يتمثل التغيير الأساسي في زيادة سرعة نقل البيانات إلى 20 جيجابت في الثانية، مع استمرار الواجهة في اتباع نفس المعايير.النوع سينظام USB 3.1، الذي أُنشئ في عصر USB 3.1، لم يعد يدعم واجهات النوع A والنوع B. يستخدم كلٌّ من USB4 وUSB3.2 واجهات النوع C، إلا أن USB4 أكثر تعقيدًا بكثير. يدعم USB4 النقل والاستقبال المتزامنين لبيانات المضيف إلى المضيف، وPCI Express® (PCIe®)، والصوت/الفيديو DisplayPort، وبيانات USB عبر نفس واجهة النوع C على نفس الرابط. يمكن لمضيفين USB4 تبادل حزم بيانات IP عبر نفق المضيف إلى المضيف؛ ويعني النقل عبر نفق DisplayPort وUSB إمكانية نقل الصوت والفيديو والبيانات والطاقة عبر نفس الواجهة، وهو أسرع بكثير من استخدام USB 3.2. بالإضافة إلى ذلك، يوفر النقل عبر نفق PCIe نطاقًا تردديًا عاليًا، وزمن وصول منخفضًا، ويحقق إنتاجية عالية للتخزين عالي السعة، والذكاء الاصطناعي الطرفي، وحالات استخدام أخرى.
يدمج USB4 قناتين للإرسال والاستقبال في واجهة USB-C واحدة، بمعدل يصل إلى 20 جيجابت في الثانية و40 جيجابت في الثانيةويمكن أن تتمتع كل قناة بمعدل بيانات يبلغ حوالي 10 أو 20 جيجابت في الثانية. تُعد هذه البيانات بالغة الأهمية لمطوري الرقاقات. فهم بحاجة إلى معرفة أنه في وضع Thunderbolt3، يبلغ معدل البيانات على كل قناة إرسال واستقبال 10.3125 أو 20.625 جيجابت في الثانية. أما في وضع USB التقليدي، فتعمل قناة إرسال/استقبال واحدة فقط بمعدل5 جيجابت في الثانية (USB3.0) or 10 جيجابت في الثانية (USB3.1)في حين تعمل القناتان USB 3.2 بمعدل 10 جيجابت في الثانية.
من حيث المتانة، فإن المكونات الحاملة للقوة لواجهة Type-C هي أساسًا الغلاف المعدني الخارجي، وهو أقوى وأقل عرضة للتلف. قناة البيانات المركزية محمية بغطاء مقوس الشكل، مما يجعلها مقاومة للتلف. تشير متطلبات التصميم إلى أنيو إس بي من النوع سييتحمل أكثر من ١٠٠٠٠ عملية توصيل وفصل دون أي ضرر. بناءً على ٣ عمليات توصيل وفصل يوميًا، يمكن استخدام واجهة USB Type-C لمدة ١٠ سنوات على الأقل.
02 النشر السريع لـ USB4
بعد الإصدار الرسمي لبروتوكول USB 3.2، سارعت منظمة USB إلى الإعلان عن مواصفات USB 4 في غضون فترة وجيزة. وعلى عكس المعايير السابقة مثليو إس بي 3.2، التي كانت تعتمد على بروتوكول USB الخاص، لم يعد USB 4 يعتمد مواصفات USB الأساسية، بل يعتمد بروتوكول Thunderbolt 3 الذي كشفت عنه Intel بالكامل. يُعد هذا أكبر تغيير في تطور USB على مدار العقود القليلة الماضية. عند استخدام موصل Type-C للتوصيل، تحل وظائف USB 4 محل وظائف USB 3.2، ويمكن تشغيل USB 2.0 في الوقت نفسه. لا تزال تقنية USB 3.2 Enhanced SuperSpeed هي البنية التحتية الأساسية لنقل بيانات USB عبر خط USB 4 المادي. يكمن الاختلاف الأكبر بين USB 4 وUSB 3.2 في أن USB 4 موجه نحو الاتصال. صُمم USB 4 بأنفاق لنقل البيانات بشكل مشترك من بروتوكولات متعددة على واجهة مادية واحدة. وبالتالي، يمكن مشاركة سرعة وسعات USB 4 ديناميكيًا. يدعم USB 4 بروتوكولات عرض أخرى أو اتصالًا بين مضيفين أثناء نقل البيانات. بالإضافة إلى ذلك، زاد USB 4 سرعة الاتصال من 20 جيجابت في الثانية (الجيل الثاني × الثاني) من USB 3.2 إلى40 جيجابت في الثانية (الجيل الثالث × الثاني)على نفس المسار المزدوج والهندسة المعمارية المزدوجة البسيطة.
لا يحقق USB4 سرعة USB عالية فحسب (بناءً على USB3)، بل يحدد أيضًا أنفاق العرض بناءً على DisplayPort وأنفاق التحميل/التخزين بناءً على PCIe.
جانب العرض: يعتمد بروتوكول نفق العرض في USB4 على DisplayPort 1.4a. يدعم DP 1.4a نفسه8K عند 60 هرتز or 4K عند 120 هرتزيجب أن يدعم مُضيف USB4 منفذ DisplayPort في جميع المنافذ المُستقبلية. إذا كنت تستخدم منفذ USB 4 لنقل الفيديو والبيانات في آنٍ واحد، فسيُخصص المنفذ عرض النطاق الترددي وفقًا لذلك. لذلك، إذا كان الفيديو يتطلب 20% فقط من عرض النطاق الترددي لتشغيل شاشة 1080p (وهي أيضًا مُوزع)، فيمكن استخدام نسبة 80% المتبقية من الفيديو لنقل الملفات من قرص SSD خارجي.
فيما يتعلق بأنفاق PCIe: دعم PCIe من قِبل مضيفات USB4 اختياري. يجب أن تدعم محاور USB4 أنفاق PCIe، ويجب أن يتوفر مفتاح PCIe داخلي.
من أهم مواصفات USB 4 القدرة على ضبط كمية الموارد المتاحة ديناميكيًا عند إرسال الفيديو والبيانات عبر نفس الاتصال. لذا، لنفترض أن لديك حدًا أقصى قدره40 جيجابت في الثانية USB 4وينسخون ملفات كبيرة من قرص SSD خارجي ويعرضونها على شاشة 4K. لنفترض أن مصدر الفيديو يتطلب سرعة نقل بيانات تبلغ حوالي 12.5 جيجابت في الثانية. في هذه الحالة، سيخصص منفذ USB 4 السرعة المتبقية البالغة 27.5 ميجابت في الثانية لمحرك النسخ الاحتياطي.
يُقدّم USB-C "الوضع البديل"، وهو القدرة على نقل فيديو DisplayPort/HDMI من منفذ Type-C. مع ذلك، لا تُوفّر مواصفات 3.x الحالية طريقةً جيدةً لتقسيم الموارد. ووفقًا لسوندرز، يُمكن للوضع البديل لـ DisplayPort تقسيم النطاق الترددي بدقة بين بيانات USB وبيانات الفيديو إلى 50/50، بينما لا يسمح الوضع البديل لـ HDMI بالاستخدام المتزامن لبيانات USB.
يُحدد USB4 معيارًا بسرعة 40 جيجابت في الثانية، مما يُتيح مشاركة ديناميكية لعرض النطاق الترددي، بحيث يُمكن لكابل بيانات واحد أداء وظائف متعددة. مع USB4، يُمكن نقل البيانات وعرضها في آنٍ واحد عبر منفذ PCIe، بالإضافة إلى وظائف USB التقليدية، بل وتوفير الطاقة (عبر USB PD) بطريقة مريحة للغاية. في المستقبل، يُمكن ربط معظم الأجهزة الطرفية، سواءً كانت شبكات عالية السرعة، أو بطاقات رسومات خارجية، أو شاشات عالية الدقة، أو أجهزة تخزين عالية السرعة ذات سعة كبيرة، أو حتى جهازين، عبر واجهة Type-C. علاوة على ذلك، إذا كانت هذه الأجهزة مزودة بموزع USB4، يُمكنك أيضًا توصيل المزيد من الأجهزة على التوالي أو فروعها، وهو أمر مريح للغاية.
وقت النشر: ٢٠ أكتوبر ٢٠٢٥
