Подробное руководство по USB4 и Thunderbolt: всё, что нужно знать

Люди, знакомые с историей USB (если вы не в курсе, рекомендуем ознакомиться с нашей статьей), вероятно, заметили, что этот интерфейс развивался нелинейно. USB 1.1 стал настоящим прорывом (версия 1.0 оказалась нежизнеспособной и не получила широкого распространения), — это был универсальный последовательный внешний интерфейс, быстрый и удобный по тем временам. Однако его возможности были намеренно ограничены, чтобы не создавать конкуренцию FireWire, поскольку на самом деле USB мог обеспечить большую производительность, чем ему позволяли изначально. После снятия этих ограничений появилась спецификация USB 2.0, которая сразу же увеличила скорость передачи данных в сорок раз.

Можно было бы добиться увеличения производительности и на два порядка, однако сдерживающим фактором стали первоначальные подходы к работе, которые были заточены под невысокие (на тот момент уже не самые высокие) скорости, простоту и экономичность. Именно поэтому вторая значительная эволюция произошла в рамках USB 3.0 — принципиально отличающегося от предыдущей версии. Первоначально скорость была увеличена в десять раз, хотя было очевидно, что это не конечный рубеж. Постепенно пропускная способность одного канала возросла с 5 до 10 Гбит/с, а затем появилась возможность объединять сразу два канала для подключения к одному устройству (что потребовало разработки нового универсального разъема Type-C, который, впрочем, не предназначен только для этой цели), что позволило достичь 20 Гбит/с. Это снова приблизительно в 40 раз превышает 480 Мбит/с у USB 2.0 — на этом рубеже разработчики вновь столкнулись с ограничениями.

В ситуациях, когда непосредственное устранение ограничения пропускной способности оказывается невозможным, требуется пересмотр фундаментальных основ, подобно тому, как это происходило при переходе с USB 2.0 на USB 3.0. Тогда этот процесс растянулся на несколько лет, вызвав задержки для пользователей, которым скорость 480 Мбит/с стала недостаточной еще в середине десятилетия, и реальное улучшение наступило лишь к его завершению. Однако, проблему USB 3.x можно было бы решить более простыми методами. Один из ключевых разработчиков стандарта, компания Intel, была осведомлена о надвигающемся ограничении и располагала альтернативным решением – Thunderbolt, значительно более быстрым и обладающим потенциалом для модернизации. Этот Thunderbolt уже не только разрабатывался, но и предлагался на рынке. Примечательно, что еще в 2015 году, когда перспективы USB 3.x казались благоприятными, при создании Thunderbolt 3 была предусмотрена частичная совместимость с USB. Оставалось лишь сделать следующий логичный шаг: обеспечить совместимость USB с Thunderbolt и продолжить его развитие на новой основе.

В реальности же события сложились куда менее последовательно. Как мы уже указывали в материале, посвященном истории, термины «USB» и «хаос» можно рассматривать как взаимозаменяемые. Внутренне всё обычно было реализовано технически безупречно, однако внешне возникала сложная терминология, вопросы совместимости и другие ограничения. В результате, на сегодняшний день USB и Thunderbolt продолжают развиваться независимо друг от друга. Современные контроллеры Thunderbolt всегда являются контроллерами USB4, в то время как обратное утверждение не соответствует действительности. Хотя на практике их можно считать эквивалентными, хотя и с некоторыми оговорками. Как мы дошли до жизни такой, и до какой жизни — сейчас разберемся подробнее.

Thunderbolt 3 как предтеча USB4

Первые два десятилетия развития Thunderbolt – это тема, достойная отдельного рассмотрения, которое мы планируем осуществить в будущем. На данный момент нам важно знать лишь два ключевых момента. Во-первых, на протяжении всего времени существования Thunderbolt его пропускная способность превышала показатели USB. Этот интерфейс проектировался с самого начала для обеспечения высоких скоростей, без учета вопросов совместимости. Изначально Intel планировала использовать оптику вместо медной проводники для соединения, но проблема с питанием подключаемых устройств помешала реализации этой идеи. Во-вторых, в Thunderbolt изначально предусматривались не только передача данных, но и вывод видеосигнала высокого разрешения. В целом, Thunderbolt можно представить как объединение технологий PCIe и DisplayPort в едином кабеле для подключения внешних устройств. Единственное общее с USB – это принцип использования внешних устройств и кабелей.

Первоначально эти стандарты имели еще меньше точек соприкосновения: первые версии Thunderbolt (в дальнейшем будем использовать сокращение TB) применяли разъем Mini-DP. Это вполне логично, поскольку видеосигнал по Thunderbolt может передаваться постоянно, поэтому не было необходимости создавать собственный, уникальный разъем, а подходящих альтернатив 15 лет назад не существовало. Однако в 2013 году, в рамках спецификаций USB 3.1, был представлен новый универсальный симметричный разъем Type-C. Симметрия подразумевает не только возможность подключения кабеля любой стороной (что было высоко оценено всеми пользователями), но и то, что на обоих концах кабеля теперь находятся одинаковые разъемы – в отличие от асимметрии раннего USB с его разъемами типов А и B. Большое количество контактов, во многом благодаря симметричности, позволило использовать Type-C не только для USB, сделав его универсальным. В частности, сразу же начали обсуждать возможность передачи видеосигнала при использовании порта в режимах HDMI Alt Mode или DisplayPort Alt Mode.

Разумеется, при создании стандарта разработчики, включая Intel, учитывали собственные разработки. Поэтому появление Thunderbolt 3 в 2015 году на разъеме Type-C не стало неожиданностью: новый разъем был ему подходящим. Однако компания не ограничилась только разъемом, а сделала новый стандарт универсальным: TB3 стал поддерживать протокол USB 3.1 Gen2, который на тот момент считался самым быстрым. Поддержка этого протокола стала обязательной для хостов, но опциональной для периферийных устройств. Более того, изначально контроллеры шестой серии не обладали этой функцией, но в седьмой версии появилась возможность распознавать подключение к USB-хосту и передавать сигнал чипу-компаньону. Мы уже рассматривали принцип работы этой технологии на примере универсальной SSD-коробки с микросхемами Intel JHL7440 и JMicron JMS583. Это решение было дорогостоящим, но представляло собой значительный прогресс, поскольку до появления подобных накопителей пользователям приходилось выбирать между скоростью и универсальностью. TB3 обеспечивал скорость передачи данных 20 или 40 Гбит/с, в зависимости от хоста, в то время как у USB это было максимум 10, а зачастую и 5 Гбит/с. В то же время, USB-порты можно было встретить даже в самых простых устройствах, в то время как порты Thunderbolt встречались, как правило, только в дорогих ноутбуках.

Именно это обстоятельство, в сущности, сдерживало широкое распространение Thunderbolt. Интерфейс отличается высокой скоростью и универсальностью, однако он требует специализированных хост-контроллеров, которые, в свою очередь, необходимо подключать к высокоскоростным интерфейсам, таким как PCIe Gen3×4. Тем не менее, вычислительные мощности продолжают дешеветь, а технологические процессы совершенствуются, что приводит к снижению стоимости внедрения любых технологий. К тому времени, когда развитие USB 3.x достигло своего предела, Thunderbolt потенциально стал настолько доступным, что… Раздать его всем желающим пока не представлялось возможным, но превратить нишевое решение в доступное для широкого круга пользователей – вполне реально. А в будущем – и вообще для всех, поскольку изобретать новое решение было бы бессмысленно, но и бездействие также неприемлемо.

Не пропустите: Обзор аккумуляторной ленточной шлифмашины Ryobi R18PF-0

Осложненные роды USB4

Сложилось впечатление: что могло случиться? Однако, если говорить о USB, то обошлось практически всем. Начиная с названия: многие до сих пор не привыкли к нему и продолжают называть новый стандарт «USB 4.0», следуя примеру предыдущих версий. Отказ от минорных и мажорных номеров, что соответствует современным тенденциям, и сами по себе раньше вызывали значительную путаницу — достаточно вспомнить USB 3.1 Gen2 и USB 3.2 Gen1. Но такое ребрендинг без видимых причин всё равно кажется необычным — особенно, учитывая последствия, которые нас ожидают в будущем.

Действительно, к технической реализации это не имеет непосредственного отношения. Изначально предполагалось, что USB4 объединит в себе технологии TB3 и USB 3.2. Это означало простое расширение существующих спецификаций с полной совместимостью с предыдущими версиями, что должно было обеспечить удвоение скорости передачи данных и возможности для дальнейшего развития. Казалось бы, всё просто и элегантно. Кроме того, не должно было возникнуть проблем с лицензированием, поскольку Intel, перед началом разработки USB4, предоставила бесплатную возможность использования Thunderbolt всем желающим — за исключением самой торговой марки и фирменного наименования. Если вы хотите использовать название «Thunderbolt» и логотип в виде молнии, необходимо приобрести лицензию и соблюдать требования разработчика (об этом подробнее чуть позже). В противном случае, вы можете продавать продукт, поддерживающий USB4, без каких-либо ограничений. Это соответствует принципам открытого исходного кода, которым разработчик всегда придерживался.

Простота и логика не являются определяющими характеристиками USB Implementers Forum, поскольку каждый участник преследует собственные цели, которые не всегда легко согласовать. В связи с этим, как мы уже отмечали, многие положения были перенесены в необязательный раздел окончательных спецификаций: начиная от высокоскоростного режима USB 3.2 Gen2×2 и заканчивая совместимостью с Thunderbolt 3 и более старыми версиями альтернативного стандарта. На первом пункте мы остановимся более детально, а второе вызывает затруднения, поскольку сложно понять, как это произошло при полном переносе всех протоколов и принципов функционирования. Однако, потенциально, всё это связано с небольшим изменением опорной частоты интерфейса, зафиксированным в спецификациях. Фактически, рабочие частоты Thunderbolt 3 и USB4 различаются, несмотря на использование одинаковых алгоритмов.

В реальных условиях это может как создавать препятствия, так и не оказывать никакого влияния, поскольку внедрение поддержки обеих частот не является сложной задачей. Intel, в целом, считала такой сценарий приемлемым, так как он не противоречил планам компании. Первой на рынке стала реализация USB4 на базе… Thunderbolt 4. Многие тогда были удивлены: зачем заменять Thunderbolt 3 со скоростью 40 Гбит/с на Thunderbolt 4 со скоростью 40 Гбит/с? Однако причина заключалась в том, что Thunderbolt 4 полностью совместим с USB4, сохраняя при этом совместимость с предыдущими версиями Thunderbolt. В этот же момент компания отказалась от возможности сертификации устройств со скоростью 20 Гбит/с как устройств Thunderbolt 4 (для Thunderbolt 3 это допускалось) и улучшила поддержку видео, но это уже менее значительные детали. Ключевое отличие заключается в том, что хост Thunderbolt 3 теоретически может быть несовместим с устройством USB4 (или наоборот), в то время как это не относится к Thunderbolt 4.

А что же с другими деталями и практикой?

USB4 и Thunderbolt: сходства и различия

В окончательных технических характеристиках не предусмотрено обязательное наличие совместимости USB4 с предыдущими версиями Thunderbolt и поддержки туннелирования PCIe. Туннелирование необходимо для упрощения подключения внешних устройств, использующих интерфейс PCIe, в том числе нескольких одновременно, что особенно важно для док-станций. Тем не менее, Intel реализовал эти функции в Thunderbolt 4 и не отказался от них в Thunderbolt 5. Другие производители пока придерживаются аналогичного подхода, поскольку к моменту выхода USB4 на рынок уже существовало значительное количество периферийных устройств с Thunderbolt 3, от которых было бы нецелесообразно отказываться. Подобную стратегию использовали не только Apple, которая ранее была одним из ключевых разработчиков Thunderbolt, но и AMD с ASMedia. Альтернативных решений на рынке пока нет, и когда (или если) они появятся, поддержка Thunderbolt 3 может утратить свою актуальность. Однако существует важное условие: для док-станций и хабов USB4 поддержка PCIe является обязательной, а не опциональной, и ею, разумеется, пользуются. Таким образом, для конечных пользователей ситуация проста, несмотря на необязательность поддержки для хост-контроллеров.

Это же правило распространяется и на питание. Минимальный гарантированный уровень мощности для USB-C по-прежнему составляет 7,5 Вт (5 В при силе тока 1,5 А) — это базовый (несертифицированный) профиль USB Power Delivery. Однако Thunderbolt изначально поддерживал 10 Вт, еще в те времена, когда USB был ограничен разъемами Type-A и гарантированной мощностью 4,5 Вт. При разработке Thunderbolt 3 Intel приняла решение увеличить силу тока в два раза по сравнению с базовым уровнем для Type-C, что обеспечивает 15 Вт. И поскольку сейчас производителям важна совместимость с Thunderbolt 3, все хосты USB4 выдают мощность от 15 Вт. Периферийные устройства USB4 могут быть более энергоэффективными, поскольку они должны соответствовать более строгим требованиям. С другой стороны, повышенное энергопотребление часто связано не с желанием, а с необходимостью повышения производительности или расширения функциональных возможностей. Избыточное потребление никому не нужно, поэтому многие внешние SSD с интерфейсом Thunderbolt вполне обходятся 7,5 Вт, а проблемы с недостаточной мощностью встроенного преобразователя питания чаще всего возникают из-за установки определенных высокопроизводительных SSD. В таких случаях USB 3.x также не дает никаких гарантий.

В теории пропускная способность может варьироваться, однако в реальных условиях — ну вы поняли. Для подтверждения соответствия устройства стандарту USB4 достаточно скорости передачи данных 20 Гбит/с, что аналогично требованиям к TB3. Однако даже при этом наблюдались различия в качестве портов, например, в некоторых моделях MacBook, что вызывало недовольство у пользователей. В настоящее время вероятность повторения подобной ситуации невелика, поскольку производителям для реализации устройств с меньшей скоростью проще и экономичнее использовать режимы USB 3.2, которые также обеспечивают скорость до 20 Гбит/с. Таким образом, несмотря на то, что Intel часто подчеркивает в рекламных материалах, что TB4 всегда поддерживает скорость 40 Гбит/с, а USB4 может быть вдвое медленнее, на практике это не играет существенной роли.

Вопрос организации вывода видео представляет собой определенную сложность. Для USB4 это является таким же неотъемлемым элементом спецификаций, как и для Thunderbolt, в отличие от опциональной функции в USB-C 3.x. Однако существуют некоторые особенности: в спецификациях Thunderbolt не только определена поддержка передачи видеосигнала, но и детализированы его характеристики. Порт TB3 обеспечивал подключение одного дисплея с разрешением до 5K. TB4 уже поддерживает 8K@60 или 4K@120, либо два 4K@60; при этом поддерживаемое количество устройств и частота обновления связаны между собой. Для новейшего TB5 прямо указано два 8K или, к примеру, три 4K@144. Важно отметить: это обязательные требования, которым производитель должен соответствовать, чтобы получить сертификацию как устройство Thunderbolt. Если же рассматривать USB4, то возможности здесь более вариативные. Можно с определенной уверенностью рассчитывать на одно устройство с разрешением 4K и частотой обновления 60 Гц, что в 2015 году (когда появился TB3) казалось отличным решением, а сейчас выглядит несколько устаревшим. Тем не менее, на практике, как известно, критерий истины, ситуация часто оказывается не столь критичной: нередко поддерживаются и более высокие разрешения, и более высокая частота обновления, и возможность подключения нескольких мониторов, а не только одного. Но сам интерфейс здесь не несет ответственности за это; подобные возможности можно получить и из портов предыдущих версий стандарта, если на них вообще выведен DisplayPort. Единственное новшество в USB4 — теперь вывод DisplayPort является обязательным. Какой-либо. Какой окажется. Дополнительную информацию следует искать в руководстве к вашей технике — хотя иногда производители упускают из виду необходимость указания о реализованных полезных и универсальных функциях. В случае Thunderbolt все параметры четко прописаны в спецификациях. И если это TB4, то можно быть уверенным в подключении, например, 8K-телевизора. К абстрактному USB4 подключение тоже иногда возможно, но это не гарантировано. Это USB, детка © Пора привыкнуть.

Не пропустите: Обзор смартфона Samsung Galaxy A16 на ограниченный бюджет

В целом, ситуация не так критична, как может показаться при изучении технических характеристик. Порой даже некоторая неразбериха оказывается полезной — и привела к тому, что сегодня большинство портов USB4 для конечного пользователя не отличаются от Thunderbolt. Обеспечивается идентичная функциональность и схожие возможности. Стандарт не предусматривает обязательную совместимость с TB3, но она присутствует — поскольку является необходимостью. Стандарт допускает ограничение скорости до 20 Гбит/с, однако такая реализация оказалась нежизнеспособной — поскольку при столь незначительном увеличении скорости она теряет смысл. И возникает закономерный вопрос: почему это нельзя было продумать заранее? Сначала производители упростили себе задачу на бумаге, «допустив» отказ от стремления к максимальной скорости и реализации PCIe-туннелирования и тому подобное. А затем сами же проигнорировали это разрешение, поскольку рынок требует иного.

О бедном USB 3.2 Gen2×2 замолвите слово

В конечном счете, теперь можно с уверенностью сказать, что решение добавить незначительную (и легко преодолимую) несовместимость с Thunderbolt 3 в технические характеристики оказалось неоправданным. Однако отказ от 20-гигабитной версии USB 3.x был вполне обоснованным шагом. Суть в том, что этот режим передачи данных был представлен лишь в 2017 году, получил физическую реализацию уже в период разработки USB4 и так и не вышел за рамки редко используемых технологий. Эта ситуация существенно отличается от Thunderbolt 3, который, будучи нишевым решением, оставался единственным вариантом в своей области, благодаря чему было выпущено значительное количество оборудования, и поддержание совместимости было критически важным. В то время как USB 3.2 Gen2×2 можно было бы не развивать, стимулируя производителей к переходу на USB4 Gen2×2.

По всей видимости, значительное влияние оказала традиционная политика Intel. Напомним, что именно компания первой представила свою версию USB4, адаптировав контроллеры TB3, которые первоначально поддерживали только USB 3.2 Gen2. Внедрение режима Gen2×2 было возможно, однако потребовало бы дополнительных усилий. Проблемы возникли бы не только с дискретными контроллерами, но и с интеграцией второго канала USB в контроллеры, встроенные в процессоры. Такие контроллеры уже присутствовали: в мобильных процессорах Ice Lake 2019 года использовался TB3, а в Tiger Lake, выпущенных осенью 2020 года, – TB4. В связи с этим, зачем Intel тратить ресурсы на дополнительные разработки, если новый режим можно было бы определить как необязательный, получив при этом поддержку сообщества?

Как это часто бывает с USB, развитие событий пошло по непредсказуемому пути. Реализация USB 3.2 Gen2×2 представляется довольно простой: необходимо, как уже упоминалось, предусмотреть два канала Gen2 и объединить их. Для появления на рынке устройств, совместимых с USB4 Gen2×2, первоначально требовалось выпустить соответствующие контроллеры USB4. Они, в теории, существовали, например, у Intel. Однако на практике они поддерживали более скоростной вариант USB4 Gen3×2, что делало промежуточный вариант малопривлекательным. Таким образом, «медленный» USB4 оказался в сложном положении: ту же производительность можно было получить из USB 3.0 с помощью незначительной и недорогой модернизации, а если и браться за это, то лучше сразу реализовать скорость в 40 Гбит/с.

Intel внесла соответствующие изменения в свои десктопные чипсеты еще весной 2021 года: десктопные процессоры не имели встроенного Thunderbolt-контроллера, и это не препятствовало увеличению скорости передачи данных выше 10 Гбит/с в соперничестве с AMD. К тому времени производители периферийных устройств начали внедрять USB 3.2 Gen2×2, что было для них более экономичным решением, чем переход на USB4. После появления встроенной поддержки этого интерфейса в ряде компьютеров их стремление к его распространению, закономерно, возросло. Поддержка USB 3.2 Gen2×2 осталась в чипсетах для платформы LGA1700, и также присутствует в поколении для платформы LGA1851, хотя процессоры для последней уже оснащены встроенным контроллером TB4.

За пределами линейки ноутбуков ранее оставались процессоры и чипсеты, однако в 2023 году это ограничение было преодолено: системы на базе Meteor Lake получили встроенный USB 3.2 Gen2×2. Таким образом, сегодня мы видим USB4, который во многом соответствует тому, как он представлялся до выхода финальных технических характеристик. К примеру, в недавно протестированном мини-ПК Khadas Mind 2s на Arrow Lake оба порта Type-C поддерживают всё. Производитель идентифицирует один из портов как Thunderbolt 4, а другой – как USB4, однако между ними нет различий. Оба порта обеспечивают полную совместимость с TB3 и USB 3.2 Gen2×2. Оказалось, что ситуация не настолько сложная, как может показаться. В настольных компьютерах производители, как правило, стремятся к большему числу USB-портов, поэтому Gen2×2 и TB4 часто реализуются раздельно (причем первый обычно используется для подключения к передней панели корпуса). Тем не менее, ключевым является то, что современные системы, как правило, уже оснащены и теми, и другими портами, возможно, даже в большем количестве, чем можно предположить. В документации Intel теперь прямо указано, что контроллер TB4 поддерживает режим USB 3.2 со скоростью 20 Гбит/с, но это требует дополнительной проверки.

В широко распространенных компьютерах, использующих платформу LGA1700, USB 3.2 Gen2×2 обычно является максимальной доступной версией. USB4 встречается значительно реже, поскольку требует отдельных контроллеров, что делает его прерогативой самых дорогих материнских плат. Даже сейчас покупатели бюджетных моделей должны помнить, что на них не всегда предусмотрен хотя бы 10-гигабитный порт – для них USB 3.0, актуальный еще в прошлом десятилетии, по-прежнему используется.

У AMD также есть свои особенности. В 2022 году компания внедрила непосредственную поддержку USB 3.2 Gen2×2 в настольные чипсеты для платформы AM5. Эта модернизация позволила AMD не отставать от конкурентов, в частности, от Intel, и подтолкнула к рассмотрению USB4. Поскольку настольные процессоры AMD не имеют встроенной поддержки USB4, производители материнских плат обязаны использовать дискретный контроллер USB4, как минимум, на два порта, в моделях на чипсетах X870 и X870E. Примечательно, что на данный момент на рынке представлено лишь одно подходящее решение – ASMedia ASM4242. Этот контроллер универсален, поскольку поддерживает TB3, USB4 и USB 3.2 Gen2×2. Использование его в материнских платах с более доступными чипсетами не запрещено, но производители пока не считают целесообразным увеличивать стоимость таких продуктов, поэтому там обычно остается только USB 3.2 Gen2×2. А иногда и его вовсе нет – как и в решениях для сокета LGA1700 и более старых платформ.

Не пропустите: Как испечь воздушный бисквит: эксперимент от iXBT.com

Ситуация с ноутбучными платформами AMD становится всё более запутанной. Интегрированные компоненты APU Ryzen, такие как периферийные устройства, разрабатывались ещё для 6000-й серии, представленной на рынке в начале 2022 года. Эти процессоры поддерживают USB4, однако производители в целях экономии часто ограничиваются стандартным Gen2, а USB 3.2 Gen2×2 – нет. Подобная же политика наблюдается и у Apple: компания, являясь одним из ключевых сторонников Thunderbolt, всегда относилась к обычному USB с некоторым скепсисом.

В будущем обстоятельства могут претерпеть изменения, так как внедрение поддержки USB 3.2 Gen2×2 в настоящее время не представляет большой сложности, а устройств, совместимых с этим режимом, на рынке уже достаточно, и они вряд ли скоро перейдут на USB4. В качестве примера можно привести флэш-накопители: еще несколько лет назад скорость в 10 Гбит/с казалась им излишней, однако все больше моделей начинают поддерживать более быстрый интерфейс — USB 3.2 Gen2×2, поскольку соответствующие контроллеры давно доступны и значительно подешевели, в то время как USB4 потребуется для достижения скорости передачи данных в 40 Гбит/с. Таким образом, текущая ситуация все больше отклоняется от первоначальных положений: опциональная совместимость с TB3 оказалась необходимой, а поддержка USB 3.2 Gen2×2 – желательной, что окончательно ставит крест на перспективах аналогичного скоростного режима USB4.

Thunderbolt 5 и USB4 2.0: наше светлое завтра

Изложенные факты касаются сложившейся обстановки. Сейчас доступно USB4 (хотя и не повсеместно, но уже достаточно широко) как в виде портов на компьютерах, так и в виде внешних устройств. Thunderbolt 4 – это одна из версий USB4, характеризующаяся более детализированными спецификациями. На практике это, по сути, идентичны, поскольку, несмотря на теоретическую возможность различий, в действительности они не имеют существенного значения.

Что будет завтра? Завтра нас ожидает USB4 2.0 — как бы странно это ни прозвучало. Поскольку подход был изменен, что помешало это USB5? Однако, умение придумывать названия никогда не было сильной стороной разработчиков USB, поэтому их, вероятно, снова придется разгадывать и принимать. Главное преимущество – удвоенная пропускная способность, которая теперь может достигать 80 Гбит/с. Разработчики утверждают, что даже существующие пассивные кабели смогут обеспечить такую скорость. Вполне вероятно, что стоит обратить внимание и на активные кабели, предусмотренные стандартом, поскольку они позволят увеличить длину кабеля, что иногда оказывается необходимым. Кроме того, разработчики внесли ясность в поддержку вывода видео: для USB4 2.0 обязательно наличие поддержки одного устройства отображения с разрешением 10К или 8К и частотой обновления 60 Гц, либо двух 4К@144 (возможно, 240 Гц – но в этом случае только для одного устройства). Напомним, что обычный USB4 не предоставлял никаких гарантий, кроме подтверждения поддержки передачи видеосигнала.

Сразу после публикации характеристик USB4 2.0 была обновлена и версия Thunderbolt – теперь уже пятая, которая полностью базируется на USB4 2.0, подобно тому, как Thunderbolt 4 являлся воплощением USB4. В отношении видеовозможностей, о них уже упоминалось ранее: они по-прежнему превышают установленный гарантированный минимум. А для передачи данных в Thunderbolt 5 реализована интересная особенность под названием Bandwidth Boost: благодаря «сжатию» обратного канала подключенное устройство способно принимать поток данных объемом 120 Гбит/с. Для чего это требуется? Как было установлено еще пять лет назад, скорости в 40 Гбит/с уже недостаточны для работы с внешними видеокартами. В эпоху Thunderbolt 3 всё функционировало безупречно, однако видеокарты стали мощнее, а вычислительные задачи – более ресурсоемкими, поэтому такой интерфейс (который, напомним, эквивалентен PCIe Gen3×4) начал существенно ограничивать производительность топовых моделей. 80 Гбит/с лишь улучшат текущую ситуацию, но не обеспечат достаточного резерва. А вот Bandwidth Boost может дать новый импульс развитию этого сегмента рынка.

Вероятнее всего, это станет возможным с распространением TB5 и USB4 2.0. На данный момент их применение ограничено использованием дорогостоящих дискретных контроллеров, которые требуют подключения к системе через четыре линии PCIe Gen5, остающиеся относительно редкими. Поэтому в ближайшее время рассчитывать на это не стоит. Тем не менее, общая тенденция ясна.

Итого

Благодаря усовершенствованиям и модернизации, USB 3.0 увеличил скорость передачи данных с 5 до 20 Гбит/с, и USB4 начинает свой путь с отметки в 20 Гбит/с. Такой прогресс стал возможен благодаря технологии Thunderbolt, которая была значительно усовершенствована и послужила базой для нового интерфейса. Тем не менее, полное объединение стандартов не состоялось, Intel продолжает развивать оба направления параллельно — Thunderbolt теперь не функционирует как отдельный интерфейс, а является более лучшую и строгую реализацию USB4. Пользователям это только в радость: такая схема расчищает дорогу к массовому использованию более скоростных версий интерфейса и возможность улучшать его в дальнейшем. Ведь, по сути, ограничение в 40 Гбит/с просуществовало на рынке с 2015 до 2022 года — более быстрых интерфейсов не было даже в теории. Сейчас же они постепенно начинают появляться на практике — пока дорого, но таким был путь всех технологических новинок. Со временем, возможно, мы увидим и более высокие скорости, когда они станут востребованы.

Реализация на практике, однако, иногда сталкивается с проблемами и не всегда полностью соответствует первоначальным задумкам. Впрочем, стандарт USB уже известен своими особенностями, включая неточности в наименованиях. Дело в том, что некоторые необязательные элементы стандарта оказались востребованными и полезными, а некоторые обязательные – не получили развития. Но, в целом, кто-то пострадал от того, что производители превзошли поставленные задачи? Недостаток ясности, конечно, ощущается: многие хотели бы точно знать, что они получат, основываясь только на названии стандарта. Тем не менее, это можно исправить: достаточно посмотреть на Thunderbolt, где все четко регламентировано и лицензировано – и при этом полностью совместимо с USB, о чем пятнадцать лет назад можно было лишь фантазировать. Впрочем, тогда было сложно представить себе недорогую периферию с пропускной способностью в гигабайты в секунду. Сейчас это стало реальностью, и есть перспективы для дальнейшего развития. Поздравляем всех заинтересованных с этим!

DigitalArtSpace