Hướng dẫn toàn diện về USB4: Từ tốc độ 40Gbps, băng thông động đến kết nối một cáp đầy đủ chức năng.
Kể từ khi USB4 xuất hiện, chúng tôi đã đăng tải rất nhiều bài viết và liên kết để chia sẻ thông tin liên quan. Tuy nhiên, sự phổ biến của nó cao đến mức mọi người ở khắp mọi nơi đều hỏi về thị trường USB4. Bắt đầu từ thời kỳ đầu của USB 1.0 với giao diện truyền dữ liệu 1.5Mbps, USB đã trải qua nhiều thế hệ. Đã có nhiều thông số kỹ thuật như USB 1.0, USB 2.0 và USB 3.0, và các hình dạng giao diện và sơ đồ thiết kế bao gồm USB Type-A, USB Type-B, và hiện nay phổ biến nhất là USB Type-C, v.v. USB4 không chỉ có tốc độ truyền nhanh hơn mà còn có khả năng tương thích tốt hơn (hỗ trợ tương thích ngược, tức là tương thích với các phiên bản thấp hơn). Nó có thể kết nối hầu hết các thiết bị hiệu quả hơn và sạc chúng. Nếu điện thoại, máy tính, màn hình, máy in, v.v. của bạn đều hỗ trợ USB4, thì về lý thuyết, bạn chỉ cần một cáp dữ liệu hỗ trợ USB4 để kết nối các thiết bị, giúp công việc tại nhà trở nên thuận tiện hơn rất nhiều. Bạn không còn cần phải mua nhiều loại cáp chuyển đổi giao diện khác nhau nữa. Do đó, USB4 có thể làm cho phương thức làm việc của chúng ta đa dạng và tiện lợi hơn. Ngoài ra, một tính năng đáng chú ý khác của USB4 là nó được kỳ vọng sẽ được ứng dụng trong các thiết bị biên hỗ trợ điện toán trí tuệ nhân tạo.
01 So sánh USB4 và USB3.2
USB 3.2 là một tiêu chuẩn mới được tổ chức USB-IF phát hành. Trên thực tế, nó đã được giới thiệu từ tháng 9 năm 2017. Về mặt kỹ thuật, USB 3.2 là một sự cải tiến và bổ sung cho USB 3.1. Thay đổi cốt lõi là tốc độ truyền dữ liệu đã được tăng lên 20 Gbps, và giao diện vẫn tuân theo tiêu chuẩn cũ.Loại CChuẩn USB được thiết lập từ thời USB 3.1, hiện không còn hỗ trợ giao diện Type-A và Type-B. Cả USB4 và USB3.2 đều sử dụng giao diện Type-C, nhưng USB4 phức tạp hơn nhiều. USB4 hỗ trợ truyền và nhận đồng thời dữ liệu giữa các máy chủ, PCI Express® (PCIe®), âm thanh/video DisplayPort và dữ liệu USB thông qua cùng một giao diện Type-C trên cùng một liên kết. Hai máy chủ USB4 có thể trao đổi gói dữ liệu IP thông qua đường hầm giữa các máy chủ; truyền tải qua đường hầm DisplayPort và USB có nghĩa là âm thanh, video, dữ liệu và nguồn điện có thể được truyền qua cùng một giao diện, nhanh hơn nhiều so với sử dụng USB3.2. Ngoài ra, truyền tải qua đường hầm PCIe có thể cung cấp băng thông cao, độ trễ thấp và đạt được thông lượng cao cho lưu trữ dung lượng lớn, trí tuệ nhân tạo biên và các trường hợp sử dụng khác.
USB4 tích hợp hai kênh truyền và nhận vào một giao diện USB-C duy nhất, với tốc độ lên đến 20 Gbps và40 Gbpsvà mỗi kênh có thể có tốc độ dữ liệu xấp xỉ 10 Gbps hoặc 20 Gbps. Đối với các nhà phát triển chip, dữ liệu này rất quan trọng. Họ cần biết rằng ở chế độ Thunderbolt 3, tốc độ dữ liệu trên mỗi kênh truyền và nhận là 10,3125 Gbps hoặc 20,625 Gbps. Ở chế độ USB truyền thống, chỉ có một kênh truyền/nhận hoạt động ở tốc độ...5 Gbps (USB 3.0) or 10 Gbps (USB3.1)Trong khi đó, hai kênh USB 3.2 hoạt động ở tốc độ 10 Gbps.
Về độ bền, các bộ phận chịu lực của giao diện Type-C chủ yếu là vỏ kim loại bên ngoài, chắc chắn hơn và ít bị hư hại hơn. Kênh dữ liệu trung tâm được bảo vệ bởi một lớp vỏ hình vòng cung, khiến nó khó bị hư hỏng. Các yêu cầu thiết kế chỉ ra rằng...USB Type-CNó có thể chịu được hơn 10.000 lần cắm và rút mà không bị hư hỏng. Nếu tính toán dựa trên 3 lần cắm và rút mỗi ngày, giao diện USB Type-C có thể được sử dụng trong ít nhất 10 năm.
02 Triển khai USB4 nhanh chóng
Sau khi giao thức USB 3.2 được chính thức phát hành, tổ chức USB đã nhanh chóng công bố các thông số kỹ thuật của USB 4 trong một thời gian ngắn. Không giống như các tiêu chuẩn trước đây như...USB 3.2Các thế hệ trước, dựa trên giao thức riêng của USB, USB 4 không còn áp dụng các thông số kỹ thuật của USB ở cấp độ cơ bản mà thay vào đó áp dụng giao thức Thunderbolt 3 do Intel công bố đầy đủ. Đây là thay đổi lớn nhất trong sự phát triển của USB trong vài thập kỷ qua. Khi sử dụng đầu nối Type-C để kết nối, các chức năng của USB 4 thay thế các chức năng của USB 3.2, và USB 2.0 có thể hoạt động đồng thời. USB 3.2 Enhanced SuperSpeed vẫn là cơ sở hạ tầng cơ bản cho việc truyền "dữ liệu USB" trên đường truyền vật lý USB 4. Sự khác biệt lớn nhất giữa USB 4 và USB 3.2 nằm ở chỗ USB 4 hướng đến kết nối. USB 4 được thiết kế với các đường hầm để truyền dữ liệu từ nhiều giao thức trên một giao diện vật lý duy nhất. Do đó, tốc độ và dung lượng của USB 4 có thể được chia sẻ động. USB 4 có thể hỗ trợ các giao thức hiển thị khác hoặc giao tiếp giữa máy chủ với máy chủ trong khi quá trình truyền dữ liệu đang diễn ra. Ngoài ra, USB 4 đã tăng tốc độ truyền thông từ 20 Gbps (Gen2x2) của USB 3.2 lên...40 Gbps (Gen3x2)trên cùng một kiến trúc hai làn, hai mặt phẳng.
USB4 không chỉ đạt được tốc độ USB cao (dựa trên USB3), mà còn định nghĩa các đường dẫn hiển thị dựa trên DisplayPort và các đường dẫn tải/lưu trữ dựa trên PCIe.
Khía cạnh hiển thị: Giao thức đường hầm hiển thị của USB4 dựa trên DisplayPort 1.4a. Bản thân DP 1.4a hỗ trợ8K ở tần số 60Hz or Độ phân giải 4K ở tần số 120HzThiết bị chủ USB4 cần hỗ trợ DisplayPort trên tất cả các cổng đầu ra. Nếu bạn sử dụng cổng USB4 để truyền đồng thời video và dữ liệu, cổng sẽ phân bổ băng thông tương ứng. Do đó, nếu video chỉ cần 20% băng thông để điều khiển màn hình 1080p của bạn (cũng là một hub), thì 80% băng thông còn lại có thể được sử dụng để truyền tệp từ ổ SSD ngoài.
Về đường hầm PCIe: Việc hỗ trợ PCIe bởi các thiết bị chủ USB4 là tùy chọn. Các hub USB4 cần hỗ trợ đường hầm PCIe và cần có một bộ chuyển mạch PCIe bên trong.
Một phần quan trọng của tiêu chuẩn USB 4 là khả năng tự động điều chỉnh lượng tài nguyên có sẵn khi truyền video và dữ liệu qua cùng một kết nối. Vì vậy, giả sử bạn có tối đa...USB 4 40 Gbpsvà đang sao chép các tệp lớn từ ổ SSD ngoài và xuất ra màn hình 4K. Giả sử nguồn video yêu cầu khoảng 12,5 Gbps. Trong trường hợp này, USB 4 sẽ phân bổ 27,5 Mbps còn lại cho ổ đĩa sao lưu.
USB-C giới thiệu "chế độ thay thế", cho phép truyền video DisplayPort/HDMI từ cổng Type-C. Tuy nhiên, thông số kỹ thuật 3.x hiện tại chưa cung cấp phương pháp tốt để phân chia tài nguyên. Theo Saunders, chế độ thay thế DisplayPort có thể phân chia chính xác băng thông giữa dữ liệu USB và dữ liệu video theo tỷ lệ 50/50, trong khi chế độ thay thế HDMI không cho phép sử dụng đồng thời dữ liệu USB.
USB4 định nghĩa một tiêu chuẩn 40Gbps, cho phép chia sẻ băng thông động để một cáp dữ liệu duy nhất có thể thực hiện nhiều chức năng. Với USB4, có thể truyền đồng thời dữ liệu PCIe và dữ liệu hiển thị trên một đường truyền duy nhất, cùng với các chức năng USB truyền thống, và thậm chí còn có thể cung cấp nguồn điện (thông qua USB PD) một cách rất tiện lợi. Trong tương lai, hầu hết các thiết bị ngoại vi, cho dù đó là mạng tốc độ cao, card đồ họa rời, màn hình độ phân giải cao, thiết bị lưu trữ tốc độ cao dung lượng lớn, hay thậm chí là giữa các máy tính với nhau, đều có thể được kết nối thông qua giao diện Type-C. Hơn nữa, nếu các thiết bị này tích hợp USB4 Hub, bạn cũng có thể kết nối thêm nhiều thiết bị khác theo chuỗi hoặc nhánh từ các thiết bị này, điều này cực kỳ tiện lợi.
Thời gian đăng bài: 20/10/2025
