Hướng dẫn đầy đủ về USB4 từ tốc độ 40Gbps, băng thông động đến kết nối một cáp đầy đủ chức năng
Kể từ khi USB4 ra đời, chúng tôi đã đăng tải rất nhiều bài viết và liên kết để chia sẻ thông tin liên quan. Tuy nhiên, mức độ phổ biến của nó đã lên đến mức mọi người ở khắp mọi nơi đều tìm hiểu về thị trường USB4. Bắt đầu từ kỷ nguyên USB 1.0 ban đầu 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, với hình dạng và thiết kế giao diện bao gồm USB Type-A, USB Type-B và USB Type-C phổ biến nhất hiện nay, v.v. USB4 không chỉ có tốc độ truyền tải 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 và sạc hầu hết mọi thiết bị hiệu quả hơn. Nếu điện thoại, máy tính, màn hình, máy in, v.v. của bạn đều hỗ trợ USB4, thì về mặt lý thuyết, bạn chỉ cần một cáp dữ liệu hỗ trợ USB4 để kết nối các thiết bị, giúp văn phòng tại nhà trở nên thuận tiện hơn rất nhiều. Bạn không còn cần phải mua nhiều loại cáp chuyển đổi giao diện nữa. Do đó, USB4 có thể giúp chế độ làm việc của chúng ta đa dạng và tiện lợi hơn. Ngoài ra, một tính năng đáng chú ý khác của USB4 là nó dự kiến sẽ được ứng dụng trong các thiết bị biên hỗ trợ điện toán trí tuệ nhân tạo.
01 USB4 so với USB3.2
USB 3.2 là một tiêu chuẩn mới được tổ chức USB-IF công bố. Trên thực tế, nó đã được giới thiệu từ tháng 9 năm 2017. Về mặt kỹ thuật, USB 3.2 là một 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.Loại CSơ đồ được thiết lập trong kỷ nguyên USB 3.1, không còn hỗ trợ giao diện Loại A và Loại B. Cả USB4 và USB3.2 đều sử dụng giao diện Loại C, nhưng USB4 phức tạp hơn nhiều. USB4 hỗ trợ truyền và nhận đồng thời dữ liệu từ máy chủ đến máy chủ, PCI Express® (PCIe®), âm thanh/video DisplayPort và dữ liệu USB thông qua cùng một giao diện Loại C trên cùng một liên kết. Hai máy chủ USB4 có thể trao đổi các gói dữ liệu IP thông qua đường hầm máy chủ đến máy chủ; truyền 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 khi sử dụng USB3.2. Ngoài ra, truyền qua đường hầm PCIe có thể cung cấp băng thông cao, độ trễ thấp và đạt 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 tới 20 Gbps và40 Gbpsvà mỗi kênh có thể có tốc độ dữ liệu khoảng 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 Thunderbolt3, 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 chạy ở tốc độ5 Gbps (USB3.0) or 10 Gbps (USB3.1)trong khi hai kênh USB3.2 chạy ở tốc độ 10 Gbps.
Về độ bền, các thành phần chịu lực của giao diện Type-C chủ yếu là vỏ kim loại bên ngoài, chắc chắn hơn và ít bị hư hỏng hơn. Kênh dữ liệu trung tâm được bảo vệ bởi lớp vỏ hình vòng cung, giúp nó khó bị hư hỏng. Các yêu cầu thiết kế chỉ ra rằngUSB Type-CCó 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 sử dụng ít nhất 10 năm.
02 Triển khai nhanh chóng USB4
Sau khi giao thức USB 3.2 được chính thức phát hành, tổ chức USB đã nhanh chóng công bố thông số kỹ thuật của USB 4 trong một thời gian ngắn. Không giống như các tiêu chuẩn trước đây nhưUSB 3.2, vốn dựa trên giao thức riêng của USB, USB 4 không còn áp dụng các thông số kỹ thuật USB ở mức cơ bản nữa mà thay vào đó là giao thức Thunderbolt 3 mà Intel đã công bố đầy đủ. Đây là thay đổi lớn nhất trong quá trình phát triển USB trong vài thập kỷ qua. Khi sử dụng đầu nối Type-C để kết nối, chức năng của USB 4 thay thế chức năng của USB 3.2, và USB 2.0 có thể chạy đồng thời. USB 3.2 Enhanced SuperSpeed vẫn là cơ sở hạ tầng cơ bản để 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 kết nối. USB 4 được thiết kế với các đường hầm để cùng 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 máy chủ-máy chủ trong khi truyền dữ liệu đang diễn ra. Ngoài ra, USB 4 đã tăng tốc độ giao tiếp từ 20 Gbps (Gen2x2) của USB 3.2 lên40 Gbps (Gen3x2)trên cùng một kiến trúc hai làn, hai đơn giản.
USB4 không chỉ đạt được USB tốc độ cao (dựa trên USB3) mà còn xác định đường hầm hiển thị dựa trên DisplayPort và đường hầm tải/lưu trữ dựa trên PCIe.
Hiển thị khía cạnh: Giao thức đường hầm hiển thị của USB4 dựa trên DisplayPort 1.4a. Bản thân DP 1.4a hỗ trợ8k ở 60Hz or 4k ở 120HzMáy chủ USB4 cần hỗ trợ DisplayPort trên tất cả các cổng hạ lưu. Nếu bạn sử dụng cổng USB 4 để truyền đồng thời video và dữ liệu, cổng sẽ phân bổ băng thông phù hợp. Do đó, nếu video chỉ cần 20% băng thông để truyền tải màn hình 1080p (cũng là một hub), thì 80% video còn lại có thể được sử dụng để truyền tệp từ ổ SSD ngoài.
Về đường hầm PCIe: Việc hỗ trợ PCIe của máy chủ USB4 là tùy chọn. Các hub USB4 nên hỗ trợ đường hầm PCIe và phải có bộ chuyển mạch PCIe bên trong.
Một phần quan trọng của thông số kỹ thuật USB 4 là khả năng điều chỉnh động lượng tài nguyên khả dụng khi gửi video và dữ liệu qua cùng một kết nối. Vì vậy, giả sử bạn có tối đaUSB 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", tức là khả năng truyền video DisplayPort/HDMI từ cổng Type-C. Tuy nhiên, thông số kỹ thuật 3.x hiện tại không cung cấp phương pháp phân chia tài nguyên hiệu quả. Theo Saunders, chế độ DisplayPort Alt có thể chia chính xác băng thông giữa dữ liệu USB và dữ liệu video thành 50/50, trong khi chế độ HDMI Alt không cho phép sử dụng đồng thời dữ liệu USB.
USB4 định nghĩa chuẩn 40Gbps, cho phép chia sẻ băng thông động, nhờ đó một cáp dữ liệu duy nhất có thể thực hiện nhiều chức năng. Với USB4, bạn có thể đồng thời truyền dữ liệu PCIe và hiển thị trên một đường truyền duy nhất, cùng với các chức năng USB truyền thống, và thậm chí cấp nguồn (qua USB PD) một cách rất tiện lợi. Trong tương lai, hầu hết các thiết bị ngoại vi, dù là mạng tốc độ cao, card đồ họa ngoài, màn hình độ nét cao, thiết bị lưu trữ tốc độ cao dung lượng lớn, hay thậm chí giữa hai máy, đều có thể được kết nối với nhau thông qua giao diện Type-C. Hơn nữa, nếu các thiết bị này triển khai USB4 Hub, bạn cũng có thể kết nối nhiều thiết bị hơn theo chuỗi hoặc nhánh từ các thiết bị này, vô cùng tiện lợi.
Thời gian đăng: 20-10-2025
