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一文看懂:USB4.0 和 USB3.0 有什么区别?建议收藏

作者:安企神软件 | 日期:2023-12-28 10:21:01

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一文看懂:USB4.0 和 USB3.0 有什么区别?建议收藏

一文看懂:USB4.0 和 USB3.0 有什么区别?建议收藏

如今购买主板、机箱或者笔记本电脑,往往有“全能USB4 TYPE-C接口”,成为一项加分项,而一些机器的“USB3 C口”则往往被视为略微不足。那么,USB4和USB3,到底有什么不同呢?

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1、“4 VS 3”之争由来已久

自 1996 年发布 USB 1.0 以来,USB 接口规格已发展了好几种。如今,大多数消费设备都采用了这样或那样的 USB 接头。

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每隔几年,就会有新的 USB 规范发布,这些规范都是在前代规范的基础上发展而来的。然而,由于接口的特性,新版本与旧版本相比有哪些不同并不总是一目了然。

USB4 也称 USB 4(最早曾经称为USB 4.0),是最新一代通用串行总线标准。它于 2019 年 8 月发布,以 Thunderbolt 3 也就是雷电3规范为基础,英特尔于同年对 Thunderbolt 3 规范免收版权费用。因此,Thunderbolt 4雷电4 和 USB4 非常相似。它规定使用 USB-C 连接器作为接口标准,并提供了多项改进,包括更快的数据传输速度和更好的产品命名。

USB4以 USB 3.2 2x2 的优势为基础,保留了 USB-C 连接,但规定最低吞吐量为 20 Gbps,并有可能实现双倍吞吐量。它还提高了与 Thunderbolt 标准的兼容性,允许对 DisplayPort 和 PCIExpress 进行隧道连接,以便通过 USB 更好地支持更高分辨率的显示器,并强制要求使用 USB Power Delivery。

USB 3 又称超高速USB(Super Speed USB,SS USB),是USB通用串行总线标准的第三个主要版本。第一个 USB 3.0 规范于 2008 年 11 月发布,随后被 USB 3.1(2013 年)和 USB 3.2(2017 年)所取代。USB 3 可能相当令人困惑,整个标准经历几次迭代后,产生了巨大的性能参数上的变化。

用一张表来概括,两者在大方向上的不同就是这样的,当然下面我们也会详细阐述。

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2、接口:统一对多样

USB4 是第一个要求使用特定连接器也就是接口标准进行操作的主要 USB 标准,因此,除了 USB C 到 C 连接线外,其他任何连接线都无法达到 USB4 的传输速度。

另一方面,USB 3.2 规范并不强制要求使用单一接口标准。相反,它使用四种不同类型的 USB 插头和插座:超高速 Type-A(比 USB 2.0 版本多五个插针)、超高速 Type-B 连接器、USB 3.0 Micro-B 和 USB-C。

但是,虽然USB3的接口支持多样,但速度较高的 USB 3.2 Gen 1 x 2 和 Gen 2 x 2标准,还是需要功能齐全的 USB C 到 C 电缆才能实现满载满速操作。

3、传输速度:3快,但USB4更快

USB 3.2 Gen 2x2 是速度最快的 USB 3 变体,最高速度可达 20 Gbps,是 USB4 的最低速度。USB4 2.0 的数据传输速度最高可达 120Gbps,即使是目前USB4 1.0的满血速度也有40Gbps。

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USB4 还引入了数据隧道技术,允许多个数据和显示协议有效共享可用总线带宽。这样,在发送混合数据时,即使吞吐量与 USB 3.2 相同,传输速率也会更快。

因此,可以看出一些厂商的话术来了。很多笔记本厂商,喜欢用“5 Gbps 高速USB3”或者“10Gbps 高速USB3”来指代USB3.0或者3.1 Gen2,给人一种错觉,但实际上,在它们前面还有更快的USB3.2 GEN2。

4、电力输出:最大输出能力近似

第一个 Power Delivery 规范(USB PD 1.0)可通过六个固定功率配置文件提供高达 100W 的功率。Power Delivery 2.0 引入了更灵活的规则,而 USB PD 3.1 则将可通过 USB 电缆提供的最大功率提高到 240W。

USB4 和 USB 3 都支持高达 240W 的功率传输,因为 电力功率传输是 USB-C 接口的一项功能,而不是协议 。您只需要一条高质量、功能齐全的 USB C 到 C 连接线,就能充分发挥 USB PD 的潜力。

在电力功率输出方面,USB 3 和 USB4 PD 之间的主要区别在于,USB4 的最小功率输出从 3.0W 提高到 7.5W,但最大功率输出保持不变,仍为 240W。

兼容性:USB4多了个雷电3兼容

向后兼容性对 USB 标准非常重要(这也是理所应当的),新版本在设计上可以与旧版本兼容。

USB 3 和 USB 4 向后兼容之前的规格。但USB4 增加了与 Thunderbolt 3 的兼容性,不过这主要是可选功能,也是USB4的一大亮点功能,这意味着雷电3承接的“全能接口”作用,对于USB4也同样适用。

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遗憾的是,USB4 设备的数据传输速度会有所不同。尤其是那些尚未通过 USB-IF 验证的设备,它们中的很多都会出现这种情况。

最基本的 USB4 外设将提供 10 Gbps 的数据传输速度,其官方模式名称为 USB4 Gen 2x1。经 USB-IF 认证的最低规格设备将使用 USB4 20 Gbps 的名称,并贴有相应的标签,上面有 USB 徽标,旁边有一个清晰的 20。它将正式使用 USB4 Gen 2x2 模式来达到这一速度。一小部分设备可在单通道上使用 USB 4 Gen 3x1 模式,从而提供 20 Gbps 的带宽,但没有 USB-IF 的 USB4 20 Gbps 标签。功能最强大的设备将贴有 USB4 40Gbps 标签(一个 USB 徽标,旁边有一个 40),并将使用 USB4 Gen 3 x 2 提供高达 40Gbps 的带宽。

经 USB-IF 认证的 40Gbps USB4 电缆

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5、显示输出能力:USB4优势巨大

USB4在提高带宽能力同时,也优化了视频信号传输能力。与雷电3/4一样巨大的带宽还可通过 DisplayPort Alt Mode 2.0 协议支持更高分辨率。这使它能够以高达 60Hz 的频率输出和显示高达 8K 的分辨率和 HDR10 色彩。

USB4 还支持 DisplayPort 1.4 和 PCI-Express 隧道技术,可利用智能带宽管理充分利用多用途连接。例如,如果使用 USB4 连接向 4K 显示器输出,但同时还想使用同一连接进行数据传输,那么主机系统可以为数据传输分配最大可用带宽,而不会妨碍 4K 视频流。这比传统的 DP Alt 模式所允许的 50/50 分配更加细微,应该比前几代 USB 连接更加高效和通用。

6、命名约定:官方命名规则不敌“X.0”

除了官方产品名称外,USB 规格一直都有一个面向客户的营销名称。USB 1.0 是 "全速"(Full Speed),USB 2.0 被命名为 "高速"(High Speed),而 USB 3.0 则引入了 "超高速"(SuperSpeed)品牌用词。

现在,USB 组织使用 "USB XGbps "语法命名,其中 X 表示传输速度,单位为 Gb/s。在传输速率旁边还可以加上功率,以表示 Power Delivery 等级。

不过,大家似乎更喜欢使用USB X.0的传统说法。

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7、认证要求:USB4不止是线序标准这么简单

USB4 引入了一套最低标准,制造商必须满足这些标准才能将其产品标为 USB4。首先,它强制要求使用 Type-C 连接器接口标准。它还要求支持 DisplayPort 替代模式、双通道操作和 Thunderbolt 3雷电3。

相比之下,USB3没有其他强制功能要求。

8、成本:USB4仍然略高,USB3已经到处都是

USB4 先进的功能和相对较新的特性意味着提供 USB4 的电缆和设备将比 USB 3 昂贵。不过,随着 USB4 的普及和生产成本的降低,USB4 的价格可能会越来越亲民。尽管如此,USB4 仍能提供与 Thunderbolt 4 几乎相同的功能,而价格却比雷电4便宜得多。因此,这都是相对而言的。

USB 3 是经济实惠的选择,它以更低廉的价格提供高性能。但是,注意一定要选择USB3 20Gbps产品为优先,而对于传统的5Gbps版本接口,除了兼容旧设备外,已经越来越多的不满足大家需求了——毕竟这是一个NVME固态移动硬盘开始普及的时代了!


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