ЧТО ЭТО ТАКОЕ И ПОЧЕМУ ЧЕТВЁРКА ЛУЧШЕ ВСЕХ ПРЕДЫДУЩИХ СТАНДАРТОВ?

USB (Universal Serial Bus) — интерфейс для подключения периферийных устройств к вычислительной технике. Кстати, позволяет подключать устройства «на горячую» (т.е. во время работы ПК, без его откл.). Кроме этого, интерфейс обеспечивает не только передачу данных, но и электропитание подключенного устройства (5В).

Отличаются му собой, их основные разновидности

Наиболее часто сегодня в комп. технике на прилавках магазина можно встретить следующие аббревиатуры портов: «USB 2.0», «USB 3.0» (и его разновидности), «USB Type C» (могут быть разными: просто для передачи данных / либо доп. с поддержкой Display Port и зарядки, но об этом ниже).

Скриншот. Диспетчер устройств — контроллеры USB

Можно ли устройства для USB 2. 0 подключать к 3

📌 Обратите внимание, что порты USB 2.0 и 3.0 , т.е. устройства для USB 2.0 можно подключать к 3.0 (и наоборот*). Правда, есть два нюанса:

USB 3. 1 и 3. 2 (Gen 1, Gen 2, Gen 2х2)

📌 В 2013г. появился стандарт USB 3.1 — основное его новшество было в скорости передачи данных (вместо 5 она стала 10 Гбит/с!). Кроме того, появился новый тип геометрии порта — Type C (во-первых, он стал меньше, и его можно разместить даже на телефоне; во-вторых, подключать штекер к нему можно любой стороной).

С этого же года режим передачи по USB 3:

Прим.: стандарт USB 3.1 обратно-совместим с USB 3.0 и USB 2.0.

Скриншот/Фото. U SB Type С и классич. U SB Type A

Скриншот. Таблица — USB 3.2, скорость передачи данных, варианты интерфейса

📌 Важно: с момента выхода стандарта USB 3.2 прошло уже 5 лет, и за это время он набрал высокую популярность — на всех современных телефонах и ноутбуках USB-A всё чаще заменяется на USB-C (в Европе так даже закон собираются выпустить, чтобы обязать производителей всё унифицировать к USB-C // дабы не разводить кучу БП, переходников и т.д.).

Поскольку с USB-C легче и быстрее подключать различное оборудование + он поддерживает более высокие скорости, — он стал основным интерфейсом при использовании USB 3.2 Gen 2.

Стандарты питания по USB 1. 0, 2. 0, 3. 0, 3. 2 (В, Вт, А)

Скриншот. Стандарты питания по USB (В, Вт, А) // Табличка из Википедии

Есть небольшая надежда, что устранить всю возникшую путаницу с USB сможет новый стандарт USB4. Он обеспечивает скорость до 40 Гбит/с + совместимость с Thunderbolt 3 (исп. разъем USB Type C).

 

Скриншот (кликабельно). Таблица от MSI (унифицированная) — обозначение значков USB Type С или как отличить простой порт от порта поддерживающего подкл. монитора

📌 Кстати, большинство устройств, предназначенных для подключения к классическим USB 2.0/3.0 (Type A), можно с помощью переходника (Док-станции) подключить и к USB Type C. Приобрести такие переходники можно в спец. комп. магазинах.

Что такое USB Gen 1, Gen 2 и Gen 2×2? (предыстория от февраля 2019)

Раньше найти USB побыстрее было просто: выбирайте USB 3.0 вместо USB 2.0, и всё. Но теперь вам придётся разобраться в том, чем отличаются USB 3.2 Gen 1, Gen 2 и Gen 2×2 – а также в том, чем отличаются разные типы SuperSpeed.

Раньше маркировка была проще

Давным-давно USB было два основных вида, 2.0 и 3.0. И всё, что вам нужно было о них знать – это то, что 3.0 был быстрее, чем 2.0. Вы могли купить флэшку стандарта USB 2.0, воткнуть её в компьютер с разъёмами USB 3.0, и она подошла бы – просто медленнее, со скоростями 2.0. Ну а если бы вы купили флэшку USB 3.0 и воткнули в разъём 2.0, то также получили бы скорости от 2.0.

Если же вам нужно было достичь максимальной скорости, вы покупали флэшку USB 3.0 и вставляли её в разъём USB 3.0. Всё это было просто и понятно. Но с момента появления USB 3.1 всё поменялось.

USB 3. 1 мутит воду маркировок

Форум по внедрению USB, сокр. U SB-IF (USB Implementers Forum), поддерживает спецификации USB и их выполнение, и отвечает за маркировку кабелей и устройств USB. Когда она ввела USB 3.1, то вместо того, чтобы так всё и оставить, отличая этот вариант от USB 3.0, она решила назвать новый стандарт «USB 3.1 Gen 2». А USB 3.0 задним числом переименовали в USB 3.1 Gen 1.

Чтобы усложнить всё ещё сильнее, собственные имена дали ещё и скоростям передачи. U SB 3.1 Gen 1, изначально известный, как USB 3.0, поддерживает скорость 5 Гбит/с – её назвали SuperSpeed.

Разница между этими двумя вариантами немного сбивала с толку. Но если просто запомнить, что Gen 2 лучше, чем Gen 1, всё будет ОК. Чтобы помочь различать скорости, USB-IF также разработал логотипы, которые производитель может использовать только после получения сертификата, доказывающего соответствие кабеля обещанным спецификациям.

USB 3. 2 – ещё быстрее, ещё запутаннее

В прошлом сентябре USB-IF подробно описал новые возможные скоростные режимы для USB-C и начало спецификации USB 3.2. U SB 3.2 будет способен на скорость в 20 Гбит/с. Это в два раза быстрее, чем у USB 3.1 Gen 2. Если вам интересно, как кабель может так быстро удвоить скорость, не меняя ни размер, ни разъёмы – очень просто. У USB-продуктов, способных на скорость в 20 Гбит/с, есть два канала на 10 Гбит/с. Это похоже на упаковку большего количество провода в такой же кабель.

Как и у предыдущих версий, новый стандарт обратно совместим для базовых вариантов использования – однако увеличения скорости без нового железа вы не получите. Если вы покупаете жёсткий диск, обещающий передачу данных на 20 Гбит/с, и подключаете в имеющийся у вас компьютер, то работать он будет, но медленнее, чем то, на что способны USB-порты вашей машины. Чтобы насладиться всеми преимуществами, вам придётся обновить железо с обоих концов.

На всемирном мобильном конгрессе 2019 года USB-IF объявил о новой схеме маркировки нового стандарта. И опять старую схему собираются переименовать задним числом.

Теперь у нас то, что раньше было USB 3.0, со скоростью 5 Гбит/с, станет USB 3.2 Gen 1. U SB 3.1 Gen 2, со скоростью в 10 Гбит/с, станет USB 3.2 Gen 2.

Новый стандарт на 20 Гбит/с назовут USB 3.2 Gen 2×2, прерывая предсказуемую последовательность. Физически у него есть два канала по 10 Гбит/с, отсюда и 2×2. В названии есть логика, но оно сбивает с толку, и вам нужно разбираться в железе, чтобы понять его смысл.

Изготовители вместо этого должны писать SuperSpeed

USB-IF не хочет загружать пользователей подобными терминами. Вместо этого он хочет, чтобы продукты Gen 1 рекламировались, как SuperSpeed USB. Он предлагает производителям распространять продукты Gen 2 под именем SuperSpeed USB 10 Гбит/с, а Gen 2×2 под именем SuperSpeed USB 20 Гбит/с. Но это не значит, что производители обязаны использовать такие наименования. Они могут использовать номенклатуру Gen 2.2, или, если не хотят проводить проверку на соответствие, просто не использовать логотипы и называть всё это как угодно.

Если производители подчинятся, то вопрос с наименованиями будет решаться довольно легко. Нужно посмотреть, есть ли в названии SuperSpeed, и число после него. Если этого нет, то это самый медленный вариант USB 3.2. Если есть число 10 или 20, то это обещание 10 или 20 Гбит/с. Возможно, было бы лучше, если бы USB-IF назвал самый медленный вариант SuperSpeed USB 5 Гбит/с. Но, по крайней мере, наименование звучит довольно логично.

В теории, делу должны помочь логотипы USB. На изображении выше видно, что SS и 10 обозначают USB-кабель как SuperSpeed, поддерживающий скорость в 10 Гбит/с. К сожалению, USB-IF пока не дал официального логотипа для сертификата SuperSpeed USB 20. Вероятно, логотип будет такой же, только вместо 10 будет 20. Но пока это неизвестно.

Если вы вспомните ранние проблемы с USB-C, то ситуация покажется вам довольно знакомой. Внимательно читайте описание кабелей, покупайте их только у проверенных поставщиков. В прошлом мы рекомендовали кабели Amazon Basics, но даже с ними нужен глаз да глаз. К примеру, вот этот кабель от Amazon Basics формата USB-C обеспечивает только скорости от 2.0. А вот этот кабель, который выглядит почти так же, обеспечивает скорость в 10 Гбит/с, и промаркирован, как USB 3.1 Gen 2. И, естественно, это относится не только к кабелям, а вообще к любому оборудованию с разъёмами USB-C.

К сожалению, путаница с наименованиями остаётся. При покупке USB придётся потратить усилия, чтобы знать, что именно вы получаете.

Текущее положение дел (сентябрь 2019)

Новая спецификация USB утверждена. Скоро можно будет переходить с USB 3.2 Gen 2×2 на USB4 Gen 3×2. Только не надо использовать USB4 Gen 2×2 – она нисколько не быстрее предыдущего поколения. Запутались? Добро пожаловать в USB.

И маркировка – не единственное, что может вас запутать. U SB-кабели, похожие снаружи, часто могут сильно отличаться внутри. А из-за плохого кабеля ваше устройство вообще может сгореть.

Маркировка моделей USB4 (опять!) запутана

Когда-то маркировка USB была простой. Помните USB 2.0 и USB 3.0? Это было удобно. Всё начало усложняться с появлением USB 3.1 и USB 3.2. А теперь USB4 запутывает всё ещё больше – и, да, он называется USB4. Вы не должны называть его USB 4.0.

Форум по внедрению USB, сокр. U SB-IF (USB Implementers Forum), – промышленная группа, управляющая стандартом, — говорит, что USB «предлагает скорости до 40 Гбит/с». Вот только скорости бывают разные. Инженер, знакомый со спецификацией, объяснил это изданию TechRepublic:

После выхода спецификаций можно ожидать новой волны путаницы, — сказал наш источник. – Появится маркировка USB4, однако придётся уточнять, что именно имеется в виду, поскольку у неё будут разные варианты. По определению, USB4 должна быть, по меньшей мере, Gen 2×2, что даст вам 10 Гбит/с * 2, то есть 20 Гбит/с. Также будет USB4 Gen 3×2, по 20 Гбит/с на канал. 20 * 2 даст вам 40 Гбит/с».

В итоге всё запутывается. Стандарта USB 3.0 уже нет – его переименовали задним числом в USB 3.1 Gen 1, а потом в USB 3.2 Gen 1. То, что должно было называться USB 3.1, назвали USB 3.1 Gen 2, а потом USB 3.2 Gen 2. Следующую версию, которая должна была называться USB 3.2, назовут USB 3.2 Gen 2×2, вопреки логической последовательности.

Ситуация с «поколениями» (Gen) USB абсурдно запутана и за ней крайне сложно следить, особенно когда USB-IF постоянно переименовывает предыдущие поколения стандарта.

Не все USB-кабели были созданы равными

Допустим, вы хотите воспользоваться преимуществами скоростей на 40 Гбит/с. Вам нужно будет купить кабель, сертифицированный на 40 Гбит/с. Вы не сможете просто взять любой старый кабель и ожидать, что он будет работать на таких скоростях. Однако сертификация не обязательна. Какие-то несертифицированные кабели тоже смогут правильно работать, и какие-то производители кабелей не озаботятся сертификацией своей продукции.

Однако отличаться могут не только скорости передачи данных. Не каждый кабель может выдавать необходимую мощность. Разные кабели будут заряжать устройства с разной скоростью. Только потому, что у кабеля есть возможность передавать данные на большой скорости, не означает, что он будет быстро заряжать устройства – и наоборот.

Ситуация с кабелями продолжает усложняться. И если мы уже определились с прекрасным разъёмом USB-C, который можно втыкать любой стороной, то остальная часть кабеля стала менее стандартной и более противоречивой.

И даже если кабель со стороны кажется новым, то внутри он может и не быть таким. Многие кабели USB-C внутри, по сути, представляют собой лишь USB 2.0. Они разработаны для зарядки, а не для высоких скоростей. В некоторые кабели встроена поддержка «альтернативных режимов», к примеру, Thunderbolt 3. Это совместный проект Intel и Apple, предлагающий скорость в 40 Гбит/с. Однако такую скорость способны развивать только устройства с Thunderbolt 3 внутри, и чтобы воспользоваться ею, вам нужен кабель с поддержкой Thunderbolt 3.

USB4 немного упрощает эту ситуацию, устраняя необходимость в Thunderbolt 3 и предлагая 40 Гбит/с – но, опять-таки, только если у вас есть устройства, поддерживающие её, и специальный кабель.

Существуют и другие альтернативные режимы, например, HDMI и MHL. Не все USB-кабели были созданы равными.

Плохие кабели USB-C всё ещё существуют

С первых дней существования USB-C на прилавках таятся плохие кабели. Некоторые из таких кабелей могут даже сжечь ваше устройство, если вы подключите их к ноутбуку или какому-то другому зарядному устройству. Сам по себе кабель USB-C должен, по идее, предотвращать получение слишком большой энергии устройством от зарядника.

Но многие производители кабелей не заботятся о правильной схеме работы их продукта. Некоторые кабели позволяют устройствам получать слишком много энергии, когда они подключаются к заряднику через традиционный порт USB-A. Известен случай, когда даже официальный зарядный кабель, поставлявшийся со смартфоном Oppo OnePlus, оказывался плохим. Когда вы заряжали телефон Oppo, всё было нормально, но если вы подключали этот USB-C кабель к другому телефону, тому могло прийтись плохо.

Вы должны не просто взять первый попавшийся кабель для зарядки, но проявить разумную осторожность и изучить этот вопрос. К счастью, процесс сертификации от USB-IF должен помочь гарантировать успех в поисках хорошего кабеля. Ищите отметку о сертификате. Однако не все кабели имеют сертификат. Несертифицированных кабелей полно, и многие из них даже прекрасно работают!

Нам нравятся кабели AmazonBasics – они недорогие, сертифицированные, и явно размечены по скоростям. И да, названия у них могут сбивать с толку, поскольку USB – штука сложная: «AmazonBasics USB Type-C to USB-A Male 3.1 Gen2».

Неудивительно, что Apple до сих пор не может отказаться от Lightning

Apple до сих пор использует на своих iPhone порты Lightning. Эти разъёмы похожи на USB-C, однако они проприетарные. Apple сама делает свои кабели для Lightning, однако их могут делать и другие производители. Есть только один нюанс: Apple должна выдать сертификат на кабель и поставить особый чип, чтобы кабель заработал. В отличие от USB, производители не могут делать ненадёжные кабели, которые вроде бы работают, но с проблемами. У Apple есть право вето благодаря сертификации MFi.

И кабель Lightning бывает только одного вида. У него нет никаких разных «режимов работы», которые бы существовали в одном кабеле, и имели сбивающие с толку названия вроде «Lightning 3.2 Gen 2×2» или «Lightning4».

Как бы это ни раздражало индустрию, но Apple, не отказываясь от кабелей Lightning, реально упростила ситуацию, сделала её менее запутанной. Стандарт USB получает всё лучшее железо, но кабели USB только усложняются и запутывают всех с каждым новым поколением. Зря USB-IF не использовала USB4 как возможность всё упростить.

USB имеет богатую историю. Она началась с 1994 года когда был опубликован стандарт версии 0.7 а сегодня окружает нас везде. Его невозможно игнорировать, поэтому предлагаю немного разобраться, не углубляясь в распиновку.

Если прийти на радио рынок и попросить USB кабель — вам продавец задаст вопрос type‑c или micro? Как будто вариантов всего два. А на практике дело сложнее.

Я помню недалёкие годы, когда сортов USB (дальше по тексту я не буду писать это слово — вся статья про него) было не так много: обычный, квадратный для принтера, микро и мини для телефона для планшета. Всё. Исчерпывающий список. Лет 8 назад так было:

А затем пришёл type‑c и всем понравился, а кому не понравился — смирились так как со временем альтернативы не стало — он везде. По вот сегодня в 2023 году покопавшись в теории и наигравшись на практике с набором док станций я пишу эту статью. Вот сводная таблица видов на 2023 год:

Визуализация форматов разъемов выглядит так:

Type A mini и Type A micro за мои 10 лет в «айти» мне в руки не попадались

Версии 1. 0 и 1. 1 – история

Вышли в 1996 и 1996 годах и имели скорость передачи данных 1,5 Мбит/с и 12 Мбит/с. Купить не б/у в 2023 году невозможно и не рассматриваются, так как не актуальны.

Версия 2

Версия 2.0 вышла в 2000 и встречается в топовых устройствах за сотни тысяч рублей даже спустя 23 года. Основное назначение подключение устройств, не требующих высокой скорости передачи данных, обычно мышки, клавиатуры, программаторы. Зарекомендовали себя отсутствием проблем с драйверами, а такие проблемы в прошлые годы встречались у версии 3.0.

Версии 3. 0 и выше

Версия 3.0 и её модификации — это то самое что сегодня частенько путает обывателя. Так выглядит таблица маркетинговых названий.

Gen 1 vs Gen 2 — ад здесь, по количеству синонимов в таблице можно видеть как сильно налажали маркетологи. И не смотря на то, что они это осознали человечество в 2022 году ждало, что проблема именования будет устранена в 2023, но нет. Она ещё существует, и есть надежда, что в будущем мы будем ориентировать только на скоростные характеристики и перечень поддерживаемых технологий.

Thunderbolt

Аппаратный интерфейс до версии 3 физически не совместимый с USB, а вот с третьей версии приобретший формат type-c и стал набирать популярность. В 2019 году был передан компанией intel разработчикам USB-IF и лег в основу 4 версии. Основное назначение – передача видео сигнала без сжатия в одном кабеле вместе с остальными данными через разъём type-c. Часто встречается в ноутбуках и практически невозможно встретить в персональных компьютерах.

Power delivery (PD)

Стандарт быстрой зарядки, разработанный консорциумом USB в 2015 году и победивший в гонке форматов заряда через кабели с разъемом Type C. Стандарт поддерживает разные напряжения питания, до 100 Вт мощности. Победил он из-за того, что «встроен» в стандарт USB 3.1 и любые устройства, использующие разъем type-c, должны либо поддерживать Power Delivery, либо передача питания не будет поддерживаться большинством остальных устройств.

Будущее четвертой версии скоро настанет. Оно хорошо описано в статье: USB 4: что это такое и почему «четвёрка» лучше всех предыдущих стандартов.

Недавно на Хабре публиковалась новость о том, что USB-IF объявила о спецификации USB4 2.0. Основное достоинство нового стандарта заключается в повышении лимита скорости передачи данных до 80 Гбит/с. Повышение стало возможным благодаря новой аппаратной архитектуре с PAM3 в качестве основы. Ну и ещё один плюс в том, что новый стандарт совместим с USB 1.0, USB 3.2, USB 2.0.

Есть ли и другие плюсы у USB 4? Почему его появление считается событием в мире IT и как разобраться во всём этом многообразии стандартов? Давайте разбираться.

Как появилась «четвёрка»

Всё началось в 2019 году, когда корпорация Intel решила передать свою спецификацию протокола Thunderbolt 3 разработчикам стандарта USB, организации, которая называется USB-IF. Одно из основных достижений этой спецификации ― как раз поддержка USB 4. Правда, она не является обязательной, что может вызывать сложности у пользователя, которому нужен USB-кабель определённого типа. Обычный человек слабо разбирается во всех этих стандартах и совместимостях, а перепутать и взять не тот кабель ― проще простого. Но пока оставим эти сложности, обсудим чуть ниже.

Разработчики USB 4.0, кроме добавления поддержки Thunderbolt 3, поставили перед собой ещё две цели:

В качестве прикладных задач, связанных с этими направлениями работы, было решено добиться возможности одновременного подключения таких устройств, как монитор, накопитель, зарядное устройство и т. п. Соответственно, разработчики решили реализовать селективные настройки параметров хоста в зависимости от характеристик и требований подключаемых устройств.

В результате удалось добиться поддержки нескольких протоколов (USB3, DisplayPort (DP), PCI Express (PCIe)) в рамках одного интерфейса. Каждым подключённым устройством управляет контроллер порта, он же занимается распределением полосы пропускания при подключении нескольких девайсов. Благодаря этому USB4 поддерживает работу одновременно с несколькими мониторами ― но тут многое зависит, конечно, и от характеристик ПК.

Технические особенности стандарта

Согласно спецификации USB 4.0 все устройства, которые с ним совместимы, разделяются на 4 типа:

Что касается периферийных устройств, то это самые разные аксессуары, включая внешний накопитель. У периферийного девайса будет один входящий порт (UFP). Хаб и док-станция ― сильно похожие по реализации подключения устройства, которые отличаются тем, что док-станция позволяет подключать девайсы и другие интерфейсы, не только USB. Ну а хост ― это ноутбук или десктопный ПК.

USB 4 ― достаточно «умный» стандарт, чтобы учитывать, какую скорость требуют девайсы, которые подключены одновременно. Например, внешний накопитель и монитор. Стандарт спокойно справляется с грамотным распределением ресурсов.

Конечно, добиться появления единого стандарта, который заменит все остальные, не получится, но можно ожидать снижения уровня хаоса в мире USB-кабелей и спецификаций.

Основные характеристики USB 4:

Если обобщить, то таким быстрым, «умным» и универсальным не был до USB 4 ни один другой USB-стандарт. И в этом его основное достоинство.

USB4 2. 0 ― пока что лучше всех

Новая версия стандарта, о которой мы начали говорить в самом начале, совместима с DisplayPort 2.1, с его помощью можно выводить изображение на 4К-монитор с частотой обновления 240 Гц или монитор 10K с частотой обновления 60 Гц без сжатия видео. При этом по кабелю будет подаваться питание для монитора. Возможен ещё один вариант ― передача питания по кабелю через монитор к подключённому к нему ноутбуку для зарядки последнего. Правда, вся эта фантастика станет реальностью не ранее 2023 года.

Как разобраться в многообразии USB-стандартов?

Ранее нейминг протоколов USB был несколько странным. Так, разработчики из USB-IF в 2021 году решили переименовать USB 3.1 Gen 1 в USB 3.2 Gen 1. А вот USB 3.1 Gen 2 теперь стал USB 3.2 Gen 2. Сложно и не очень понятно. Но год спустя представители USB-IF, видимо, решили всё изменить и рационализировать. Названия поколений стандарта теперь будут снабжать скоростными характеристиками. Как это выглядит, можно посмотреть ниже:

Кроме того, чтобы не запутаться в многообразии USB-кабелей, эти же разработчики приняли решение обозначать разные USB-4 кабели по-разному. Ниже ― пример:

К сожалению, для того чтобы утрясти все юридические нормы решения форума  USB-IF, связаться с вендорами электронных устройств и т. п., понадобится время. Так что ранее 2023 года ждать появления этих изменений не стоит.

Что в ближайшем будущем?

Сейчас технология USB очень активно развивается. U SB-IF имеет все необходимые ресурсы для её продвижения и популяризации. Кроме того, сам стандарт USB 4 действительно хорош и способен на многое.

Ещё один положительный момент в том, что USB-C становится самым распространённым типом коннектора для USB 4. Так, к осени 2024 года Евросоюз требует от всех производителей электроники, включая ПК, ноутбуки, смартфоны, наушники, добавления порта USB-C вместо любого другого (как, к примеру, Lightning).

Так что мир электронных устройств постепенно приближается к унификации стандартов как передачи данных, так и зарядных устройств, чего многие из нас ждут довольно давно.