מבוא ל-USB 4
USB4 היא מערכת ה-USB שצוינה במפרט USB4. פורום מפתחי USB פרסם את גרסה 1.0 ב-29 באוגוסט 2019. השם המלא של USB4 הוא Universal Serial Bus Generation 4. הוא מבוסס על טכנולוגיית העברת הנתונים "Thunderbolt 3" שפותחה במשותף על ידי אינטל ואפל. מהירות העברת הנתונים של USB4 יכולה להגיע עד 40 ג'יגה-ביט לשנייה, שהיא כפולה ממהירות USB 3.2 (Gen2×2) האחרון שיצא.
בניגוד לתקני פרוטוקול USB קודמים, USB4 דורש מחבר USB-C וזקוק לתמיכה של USB PD לאספקת חשמל. בהשוואה ל-USB 3.2, הוא מאפשר יצירת מנהרות DisplayPort ו-PCI Express. ארכיטקטורה זו מגדירה שיטה לשיתוף דינמי של קישור יחיד במהירות גבוהה עם מספר סוגי התקני קצה, שיכולים להתמודד בצורה הטובה ביותר עם העברת נתונים לפי סוג ויישום. מוצרי USB4 חייבים לתמוך בתפוקה של 20 ג'יגה-ביט/שנייה ויכולים לתמוך בתפוקה של 40 ג'יגה-ביט/שנייה. עם זאת, עקב העברת מנהרות, בעת העברת נתונים מעורבים, גם אם הנתונים מועברים בקצב של 20 ג'יגה-ביט/שנייה, קצב העברת הנתונים בפועל עשוי להיות גבוה יותר מזה של USB 3.2 (USB 3.1 Gen 2).
USB4 מחולק לשתי גרסאות: 20Gbps ו-40Gbps. המכשירים עם ממשק USB4 הזמינים בשוק עשויים להציע את מהירות ה-40Gbps של Thunderbolt 3 או גרסה מופחתת של 20Gbps. אם ברצונך לרכוש מכשיר עם מהירות השידור הגבוהה ביותר, כלומר 40Gbps, מומלץ לבדוק את המפרט לפני ביצוע הרכישה. עבור תרחישים הדורשים העברה במהירות גבוהה, בחירת כבל USB 3.1 C ל-C המתאים היא קריטית מכיוון שהוא המוט המרכזי להשגת קצב של 40Gbps.
אנשים רבים מבולבלים לגבי הקשר בין USB4 ל-Thunderbolt 4. למעשה, גם Thunderbolt 4 וגם USB4 בנויים על סמך הפרוטוקול הבסיסי של Thunderbolt 3. הם משלימים זה את זה ותואמים. הממשקים כולם הם מסוג Type-C, והמהירות המקסימלית היא 40 ג'יגה-ביט לשניהם.
ראשית, כבל ה-USB4 שאנו מתייחסים אליו הוא תקן השידור של USB, שהוא מפרט פרוטוקול הקשור לביצועים ויעילות של שידור USB. ניתן להבין את USB4 כ"דור הרביעי" של מפרט זה.
פרוטוקול שידור ה-USB הוצע ופותח במשותף על ידי מספר חברות, כולל Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC ו-Nortel בשנת 1994. הוא שוחרר כגרסת USB V0.7 ב-11 בנובמבר 1994. מאוחר יותר, חברות אלו הקימו ארגון ללא מטרות רווח לקידום ולתמוך ב-USB בשנת 1995, בשם USB Implementers Forum, שהוא ה-USB-IF המוכר, ו-USB-IF הוא כיום ארגון התקינה של USB.
בשנת 1996, USB-IF הציע רשמית את מפרט USB1.0. עם זאת, קצב השידור של USB1.0 היה רק 1.5 מגה-ביט לשנייה, זרם הפלט המרבי היה 5V/500mA, ובאותה תקופה, היו מעט מאוד התקנים היקפיים שתמכו ב-USB, כך שיצרני לוחות אם כמעט ולא תכננו ממשקי USB ישירות על לוח האם.
▲USB 1.0
בספטמבר 1998, USB-IF פרסמה את מפרט USB 1.1. קצב השידור הוגדל הפעם ל-12 מגה-ביט לשנייה, וכמה פרטים טכניים ב-USB 1.0 תוקנו. זרם הפלט המרבי נותר 5V/500mA.
באפריל 2000 הוצג תקן USB 2.0, עם קצב העברה של 480 מגה-ביט לשנייה, שהם 60 מגה-ביט לשנייה. זהו פי 40 מזה של USB 1.1. זרם הפלט המרבי הוא 5V/500mA, והוא מאמץ עיצוב בעל 4 פינים. USB 2.0 עדיין בשימוש עד היום וניתן לומר שהוא תקן ה-USB בעל האורך הרב ביותר.
החל מ-USB 2.0, USB-IF הפגינו את "כישרונם הייחודי" בשינוי שם.
ביוני 2003, תוכנית USB-IF שינה את שם המפרטים והסטנדרטים של USB, כאשר USB 1.0 שינה את שם התקן לגרסת USB 2.0 Low-Speed, את USB 1.1 את שם התקן לגרסת USB 2.0 Full-Speed, ואת שם התקן USB 2.0 לגרסת USB 2.0 High-Speed.
עם זאת, לשינוי זה הייתה השפעה מועטה על המצב הנוכחי באותה תקופה, מכיוון ש-USB 1.0 ו-1.1 למעשה עזבו את הבמה ההיסטורית.
בנובמבר 2008, קבוצת מקדמי USB 3.0, המורכבת מענקיות תעשייה כמו אינטל, מיקרוסופט, HP, טקסס אינסטרומנטס, NEC ו-ST-NXP, השלימה את תקן USB 3.0 ופרסמה אותו בפומבי. השם הרשמי שניתן היה "SuperSpeed". קבוצת מקדמי USB אחראית בעיקר על פיתוח וניסוח תקני סדרת USB, והתקנים יועברו בסופו של דבר לניהול USB-IF.
קצב ההעברה המרבי של USB 3.0 מגיע ל-5.0 ג'יגה-ביט לשנייה, שהם 640 מגה-בייט לשנייה. זרם הפלט המרבי הוא 5 וולט/900 מיליאמפר. הוא תואם לחלוטין ל-2.0 ותומך בהעברת נתונים דו-צדדית מלאה (כלומר, ניתן לקבל ולשלוח נתונים בו זמנית, בעוד ש-USB 2.0 הוא חצי דו-צדדי), כמו גם בעל יכולות ניהול צריכת חשמל טובות יותר ותכונות נוספות.
USB 3.0 מאמץ עיצוב של 9 פינים. 4 הפינים הראשונים זהים לאלה של USB 2.0, בעוד ש-5 הפינים הנותרים תוכננו במיוחד עבור USB 3.0. לכן, ניתן לקבוע אם מדובר ב-USB 2.0 או USB 3.0 לפי הפינים.
ביולי 2013 שוחרר USB 3.1, עם מהירות העברה של 10 ג'יגה-ביט לשנייה (1280 מגה-בייט לשנייה), בטענה שהוא SuperSpeed+, ומתח אספקת החשמל המרבי המותר הועלה ל-20V/5A, שהם 100W.
השדרוג של USB 3.1 בהשוואה ל-USB 3.0 היה גם הוא ברור מאוד. עם זאת, זמן קצר לאחר מכן, USB-IF שינה את שם USB 3.0 ל-USB 3.1 Gen1, ואת שם USB 3.1 ל-USB 3.1 Gen2.
שינוי השם הזה גרם לצרות לצרכנים מכיוון שסוחרים חסרי מצפון רבים סימנו מוצרים רק כתומכים ב-USB 3.1 באריזה מבלי לציין אם מדובר ב-Gen1 או Gen2. למעשה, ביצועי השידור של השניים שונים למדי, וצרכנים עלולים ליפול בטעות למלכודת. לכן, שינוי השם הזה היה צעד רע עבור רוב הצרכנים.
בספטמבר 2017 יצא USB 3.2. במסגרת USB Type-C, הוא תומך בשני ערוצים של 10 ג'יגה-ביט לשנייה להעברת נתונים, עם מהירות של עד 20 ג'יגה-ביט לשנייה (2500 מגה-בייט לשנייה), וזרם הפלט המרבי עדיין 20 וולט/5 אמפר. היבטים אחרים עברו שיפורים קלים.
▲תהליך שינוי שם ה-USB
עם זאת, בשנת 2019, USB-IF הגיעו עם שינוי שם נוסף. הם שינו את שם USB 3.1 Gen1 (שהיה ה-USB 3.0 המקורי) ל-USB 3.2 Gen1, את שם USB 3.1 Gen2 (שהיה ה-USB 3.1 המקורי) ל-USB 3.2 Gen2, ואת שם USB 3.2 ל-USB 3.2 Gen 2×2.
עכשיו ועתיד: קפיצת הדרך של USB4
כעת, משהגענו ל-USB4, בואו נבחן את השדרוגים והשיפורים של תקן הפרוטוקול החדש הזה. ראשית, מכיוון שמדובר בשדרוג בין-דורי מ-"3" ל-"4", השיפור חייב להיות משמעותי.
בהתבסס על כל המידע שאספנו, התכונות החדשות של USB4 מסוכמות כדלקמן:
1. מהירות שידור מקסימלית של 40 ג'יגה-ביט לשנייה:
באמצעות שידור דו-ערוצי, מהירות השידור המקסימלית התיאורטית של USB4 אמורה להגיע ל-40 ג'יגה-ביט לשנייה, זהה לזו של Thunderbolt 3 (המכונה "Thunderbolt 3" להלן).
למעשה, ל-USB4 יהיו שלוש מהירויות העברה: 10 ג'יגה-ביט לשנייה, 20 ג'יגה-ביט לשנייה ו-40 ג'יגה-ביט לשנייה. לכן, אם אתם רוצים לקנות מכשיר עם מהירות ההעברה הגבוהה ביותר, כלומר 40 ג'יגה-ביט לשנייה, כדאי שתבדקו את המפרט לפני הרכישה.
2. תואם לממשקי Thunderbolt 3:
חלק מהתקני USB4 (לא כולם) יכולים להיות תואמים גם לממשקי Thunderbolt 3. כלומר, אם למכשיר שלכם יש ממשק USB4, ייתכן שתוכלו גם לחבר התקן Thunderbolt 3 חיצונית. עם זאת, אין זה חובה. האם הוא תואם או לא תלוי בגישת יצרן המכשיר.
3. יכולת הקצאת משאבי רוחב פס דינמית:
אם אתם משתמשים ביציאת USB4 ובמקביל משתמשים בה לחיבור צג והעברת נתונים, היציאה תקצה את רוחב הפס המתאים בהתאם למצב. לדוגמה, אם הווידאו דורש רק 20% מרוחב הפס כדי להפעיל צג 1080p, אזי ניתן להשתמש ב-80% הנותרים של רוחב הפס למשימות אחרות. זה לא היה אפשרי ב-USB 3.2 ובתקופות קודמות. לפני כן, מצב העבודה של ה-USB היה לסירוגין.
4. כל התקני USB4 יתמכו ב-USB PD
USB PD הוא USB Power Delivery (העברת חשמל באמצעות USB), שהוא אחד מפרוטוקולי הטעינה המהירה המרכזיים כיום. הוא גובש גם על ידי ארגון USB-IF. מפרט זה יכול להשיג מתחים וזרמים גבוהים יותר, כאשר העברת ההספק המרבית מגיעה עד 100W, וניתן לשנות את כיוון העברת ההספק באופן חופשי.
על פי תקנות USB-IF, הצורה הסטנדרטית של ממשק הטעינה הנוכחי של USB PD צריכה להיות USB Type-C. בממשק USB Type-C, ישנם שני פינים, CC1 ו-CC2, המשמשים לערוצי תצורת תקשורת PD.
5. ניתן להשתמש רק בממשק USB Type-C
עם התכונה הנ"ל, טבעי שנוכל גם לדעת ש-USB4 יכול לפעול רק דרך מחברי USB Type-C. למעשה, לא רק USB PD, אלא גם בתקנים עדכניים אחרים של USB-IF, הוא ישים רק ל-Type-C.
6. יכול להיות תואם לאחור עם פרוטוקולים קודמים
ניתן להשתמש ב-USB4 יחד עם התקני ופורטים מסוג USB 3 ו-USB 2. כלומר, הוא יכול להיות תואם לאחור לתקני פרוטוקול קודמים. עם זאת, USB 1.0 ו-1.1 אינם נתמכים. נכון לעכשיו, הממשקים המשתמשים בפרוטוקול זה כמעט נעלמו מהשוק.
כמובן, כאשר מחברים התקן USB4 ליציאת USB 3.2, הוא לא יכול לשדר במהירות של 40 ג'יגה-ביט לשנייה. וממשק ה-USB 2 הישן לא יהפוך למהיר יותר רק בגלל שהוא מחובר לממשק USB4.
זמן פרסום: 21 ביולי 2025
