Hỏi / Đáp Câu hỏi về cổng USB chưa bao giờ được trả lời trong bài viết hoặc bình luận đó

Tôi đã đọc trên https://www.tomshardware.com/news/usb-3-2-explained về tất cả các tên phiên bản USB khác nhau và sau đó có một bình luận thú vị trong phần bình luận của bài viết đó mà ai đó đã đăng. Tôi muốn hỏi một câu hỏi tiếp theo về bình luận đó nên tôi đã chuyển sang trang diễn đàn liên quan https://forums.tomshardware.com/thr...lained-whats-gen-1-gen-2-and-gen-2x2.3778787/ chỉ để thấy rằng trang đó đã bị khóa khỏi các bài đăng mới. Vì vậy, tôi đã bắt đầu bài đăng của riêng mình tại đây để hỏi câu hỏi.

Đây là câu hỏi:
@Nikolay Mihaylov đã bình luận rằng

Tất cả các đầu nối USB3+ đều giới thiệu các chân dữ liệu riêng biệt ngoài các chân dữ liệu USB2.0. Cáp USB2.0 chỉ tiếp xúc với các chân USB2.0 cũ nên mọi thứ hoạt động như thể USB3 không hề có ở đó.

Rõ ràng là bạn muốn USB3+ cho bất kỳ dữ liệu chuyên sâu nào. Ngoài tốc độ, nó còn có thêm lợi thế là full duplex, do đó dữ liệu có thể truyền đồng thời theo cả hai hướng, như trên mạng Ethernet hoặc PCIe.

BTW, USB3 10Gbps giới thiệu một mã hóa kênh mới hiệu quả hơn. Vì vậy, trong khi biến thể 5Gbps chuyển thành dữ liệu thực tối đa là ~450MB/giây (sau khi tính đến mã hóa kênh và chi phí giao thức), thì với 10Gbps, bạn sẽ nhận được ~1100MB/giây. Do đó, Gen1x2 chậm hơn (2x450 = 900MB/giây) so với Gen2x1 (1100MB/giây). Nhưng nó có thể hoạt động ở khoảng cách xa hơn.

Nhấn để mở rộng...

Tôi luôn cho rằng 5Gbps ám chỉ tốc độ truyền dữ liệu thực tế (và thậm chí còn cao hơn khi tính cả chi phí chung), vì thông lượng thực tế là điều duy nhất mà người dùng trung bình quan tâm, do đó sẽ được báo cáo trong thông số kỹ thuật như vậy (không ai ngoài các kỹ sư quan tâm đến tốc độ dữ liệu khi cũng tính cả chi phí chung). Bạn có chắc rằng đối với USB 3 5Gbps, tốc độ dữ liệu thực tế thực sự chỉ là 450Mbps không? 450Mbps thực sự CHẬM HƠN USB 2 (với tốc độ dữ liệu thực tế là 480Mbps).

Bạn cũng đã đề cập đến Gen1x2 trong bình luận của mình. Tôi chưa bao giờ nghe nói đến Gen1x2 trước đây và nó thậm chí không được đề cập trong bài viết mà bạn đang bình luận. "x" duy nhất được đề cập ở bất kỳ đâu trong bài viết này là Gen2x1 và Gen2x2. Về cơ bản chỉ có 3 loại cổng USB 3: USB 3 Gen1, USB3 Gen2 (hay còn gọi là USB 3 Gen2x1) và USB 3 Gen2x2. Tôi không biết bạn lấy ý tưởng về USB 3 Gen1x2 từ đâu. Bạn có thể giải thích rõ hơn không?

Và một điều khác mà bài viết không đề cập đến là số lượng dây trong cáp. Cáp USB 3.x có nhiều dây hơn cáp USB 2.x hoặc 1.x. Tất cả cáp USB trước 3.x chỉ có 4 dây. Trong khi cáp USB cũ hơn sẽ hoạt động với các thiết bị cũ hơn trên cổng USB 3, thì cần có cáp USB 3 để sử dụng các thiết bị USB 3 trên cổng USB 3. Điều này là do có nhiều hơn 4 dây tiêu chuẩn trong thiết bị, cáp hoặc cổng USB 3. Nhưng nhiều hơn bao nhiêu dây? Tôi biết USB 3 Gen1 vẫn có thêm dây, nhưng USB 3 Gen2 có nhiều dây hơn Gen1 không? Hay nó sử dụng cùng số lượng dây như Gen1 nhưng thiết bị điện tử chỉ xử lý dữ liệu nhanh hơn? Còn Gen2x2 thì sao? Tôi biết nó có một đầu nối khác (USB-C) có 2 bộ dây giống nhau (để có thể đảo ngược cáp), nhưng nếu bạn bỏ qua các dây trùng lặp, thì Gen2x2 sử dụng bao nhiêu dây? Nó có giống với các thế hệ USB 3 trước không? Hay vẫn là nhiều dây hơn?

Và chính xác thì những dây bổ sung được sử dụng để làm gì? Chúng có được sử dụng để bổ sung dữ liệu trên các dây cũ (dây cũ được sử dụng để gửi dữ liệu theo một hướng, trong khi dây mới được sử dụng để gửi dữ liệu theo hướng khác) để truyền dữ liệu toàn song công không? Hay các thiết bị USB 3 bỏ qua các dây cũ và chỉ truyền dữ liệu toàn song công trên các dây mới (có đủ dây mới để thực sự truyền dữ liệu toàn song công mà không cần sử dụng cả các dây cũ không)?

Hầu hết các câu trả lời của bạn đều có ở đây:

https://en.wikipedia.org/wiki/USB

USB 3.2 Gen 1×2 là một thứ, về cơ bản USB phải chịu trách nhiệm cho việc đổi tên USB thường xuyên như vậy.

Chân cắm và dây sẽ tương đương với những gì bạn đã đề cập. Tôi có thể sai, nhưng tôi nghĩ tất cả các chân cắm trong USB Type C đều được sử dụng (nếu được triển khai) theo cả hai hướng, chúng chỉ được thiết kế để sử dụng theo cả hai hướng để khi bạn lật nó, cùng một chân cắm/dây sẽ được kết nối (về cơ bản chúng được phản chiếu từ trên xuống dưới)

Nguồn điện chiếm phần lớn trong hệ thống dây USB ngày nay ngoài các đường RX/TX bổ sung.

Đối với câu hỏi đầu tiên của bạn về tốc độ Gen1, bạn và NHIỀU người khác đều bối rối vì một chi tiết nhỏ trong nhãn. Tốc độ USB2 là 480 Mb/giây hoặc 0,48 Gb/giây. USB3.2 Gen1 là 5 Gb/giây hoặc nhanh hơn khoảng 10 lần. Vì mã hóa dữ liệu thực tế có nghĩa là một BYTE dữ liệu cần khoảng 10 BITS dữ liệu được truyền đi, nên có thể được chỉ định lại là 0,5 GB/giây. LƯU Ý rằng cách tính Bit trên giây là "Gb/giây" và BYTES trên giây là "GB/giây". Vì vậy, 0,5 GB/giây vẫn nhanh hơn 0,5 Gb/giây mười lần.

LƯU Ý ngay tại đây rằng tất cả các thông số tốc độ này là tốc độ truyền dữ liệu tối đa có thể đạt được của hệ thống truyền thông dữ liệu liên quan và toàn bộ triết lý thiết kế của các hệ thống này là hệ thống truyền thông con phải luôn NHANH hơn tốc độ truy cập dữ liệu thực tế của thiết bị sử dụng nó để hệ thống truyền thông con không bao giờ giới hạn hiệu suất của thiết bị. Ví dụ, "Ổ cứng máy tính xách tay" cho hệ thống USB3 sẽ sử dụng nhãn USB3.2 Gen1 và hệ thống con truyền thông có khả năng di chuyển dữ liệu lên đến 5 Gb/giây. Nhưng đơn vị HDD bên trong có thể truy cập dữ liệu của nó để đọc và ghi với tốc độ có thể là 1,5 Gb/giây (tốc độ SATA I cũ) vì nó được thiết kế để có hiệu suất chậm hơn để sử dụng ít điện năng hơn từ cổng USB. Ngay cả khi bạn đang sử dụng, thay vào đó, một hộp đựng với ổ cứng máy tính để bàn SATA II hoặc SATA III hiệu suất đầy đủ và một bộ cấp nguồn phù hợp, tốc độ dữ liệu của ổ đĩa đó có thể lên đến 3 Gb/giây, có thể hơn một chút, nhưng không bao giờ lên đến 5 Gb/giây. NẾU thay vào đó, bạn đặt đơn vị SSD mới nhanh nhất vào hộp đựng đó, nó có thể truy cập dữ liệu nhanh hơn 5 Gb/giây và hộp đựng thực sự phải là hộp đựng có thông số kỹ thuật USB3.2 Gen2 lên đến 10 Gb/giây. Vì vậy, tốc độ hiệu suất thực tế của bất kỳ thiết bị nào KHÔNG phải là tốc độ của thông số kỹ thuật USB - nó bị giới hạn bởi tốc độ thực của thiết bị bên trong.

Như người viết gốc đã nói, Gen1x2 tồn tại nhưng hiếm khi được sử dụng - các phiên bản khác tốt hơn.

Số lượng dây. Cáp USB2 cũ có 4 dây. Hai dây là nguồn điện + và -. Hai dây còn lại (lý tưởng nhất) là một cặp dây dữ liệu xoắn được sử dụng cho giao tiếp bán song công. Nghĩa là dữ liệu có thể truyền từ thiết bị 1 đến thiết bị 2 HOẶC theo hướng ngược lại, nhưng không phải theo cả hai hướng cùng một lúc. Tất cả các cáp USB3.2 đều có CHÍN dây. Bốn dây đầu tiên giống như USB2 và các điểm tiếp xúc trong các đầu nối ở đầu cáp cũng giống nhau đối với những dây này. NẾU giao thức giao tiếp đang được sử dụng trên cáp đó đã được các thiết bị thương lượng là loại USB 2, thì chỉ có 4 dây này được sử dụng. Trong số năm dây được thêm vào, một dây là Dây nối đất bổ sung và bốn dây còn lại là HAI CẶP dây xoắn được che chắn. Mỗi cặp được sử dụng trong chế độ truyền tín hiệu vi sai (điều này cộng với lớp chắn giúp giảm nhiễu rất nhiều để cho phép tốc độ dữ liệu nhanh hơn) và mỗi cặp là một kênh một chiều. Vì vậy, một cặp gửi dữ liệu từ thiết bị 1 đến thiết bị 2 và cặp còn lại gửi theo hướng ngược lại. Điều này thực hiện truyền dữ liệu toàn song công đồng thời. Một cáp được sử dụng trong bất kỳ chế độ USB3.2 nào sẽ sử dụng hai kênh dữ liệu này cộng với hai đường dây nguồn của dây USB2 và sẽ không sử dụng hai dây dữ liệu USB2. Chế độ nào được sử dụng - USB2 hay USB3.2 Genn - được thương lượng khi các thiết bị kết nối lần đầu và ưu tiên tốc độ nhanh nhất có thể.

Tất cả các cáp USB3.2 đều có cấu trúc này. Sự khác biệt giữa chúng nằm ở các chi tiết tinh tế về lớp cách điện, điện dung và lớp chắn ảnh hưởng đến tốc độ dữ liệu tối đa có thể được sử dụng trên mỗi cặp đường dữ liệu đó; chúng không khác nhau về số lượng dây. Các chi tiết đó xác định tốc độ dữ liệu có thể là 5 hay 10 Gb/giây. Để đạt được tốc độ dữ liệu 20 Gb/giây, cần sử dụng mã hóa dữ liệu phức tạp, yêu cầu cả 4 dây.

CÁC ĐẦU NỐI Loại A trông cũ hơn trên cáp USB3.2 khác với các loại cũ được sử dụng cho USB2 mặc dù chúng trông giống nhau. Cả hai loại đều có một miếng chèn bằng nhựa hỗ trợ bốn tiếp điểm kim loại phẳng được sử dụng cho các đường USB2. Cáp USB3.2 mới có năm tiếp điểm bổ sung dưới dạng các chấm tròn ở đầu giá đỡ bằng nhựa (hoặc ở phía sau) cho các đường được thêm vào. Thông thường, miếng chèn bằng nhựa trong cáp USB2 có màu Đen, trong khi miếng chèn trong cáp USB3.2 Gen1 có màu Xanh lam. Đối với Gen2, nó cũng có thể có màu Xanh lam hoặc có thể là Đỏ. Loại A không bao giờ được sử dụng cho Gen 2x2.

Đầu nối Loại C mới có nhiều tiếp điểm hơn - 12 ở mỗi bên của lưỡi đỡ bằng nhựa ở giữa. Chúng được sắp xếp sao cho một bên trùng lặp với bên kia sao cho cáp có thể được cắm theo cả hai hướng "lên" và các kết nối giống nhau. Đây là một sự tiện lợi và hữu ích. Các tiếp điểm nhỏ và có thể giới hạn khả năng dòng điện tối đa, nhưng về cơ bản, mỗi dây trong cáp cấp điện cho HAI tiếp điểm giống hệt nhau trong đầu nối để phân phối tải. Kích thước và khoảng cách có tác động đến điện dung và độ tự cảm trong đầu nối. Kết quả là cấu hình nhỏ này giúp có thể truyền dữ liệu với tốc độ cao hơn, do đó PHẢI sử dụng cho các phiên bản Gen 2x2. Hơn nữa, tốc độ Gen2 tối đa 10 Gb/giây có thể đạt được hoặc không khi sử dụng đầu nối và cáp Loại A, nhưng luôn có thể đạt được khi sử dụng cáp có đầu nối Loại C.

Cổng USB có thể có những công dụng khác, thường dùng để sạc thiết bị. Hệ thống USB3.2 đã mở rộng đáng kể các tùy chọn để sạc và thêm các hệ thống để thương lượng giữa các thiết bị về tốc độ sạc, tương tự như thương lượng tốc độ truyền dữ liệu. Hầu hết các cổng cho tốc độ sạc cao đều sử dụng dây và tiếp điểm trong cáp và đầu nối Loại C cho các mục đích khác nhau. Vì lý do đó, CỔNG SẠC trên Hub USB3 được cấp nguồn thường KHÔNG bao gồm bất kỳ khả năng truyền dữ liệu nào. Ngoài ra, CÁP SẠC có thể có dây và kết nối không bình thường nên không phù hợp để sử dụng làm cáp dữ liệu USB3 "thông thường".

Tôi luôn cho rằng 5Gbps ám chỉ tốc độ truyền dữ liệu thực tế (và thậm chí còn cao hơn khi tính cả chi phí chung), vì thông lượng thực tế là điều duy nhất mà người dùng trung bình quan tâmChà, Diễn đàn triển khai USB không quan tâm đến những gì người dùng quan tâm. Giống như nhiều thứ khác, họ dựa vào sự ngu ngốc của người dùng theo nghĩa "càng lớn càng tốt". Mặc dù vậy, tôi cho rằng điều này chỉ quan trọng khi người dùng có quyền lựa chọn. Có công nghệ kết nối ngoại vi nào khác sử dụng biệt danh 5gbps để triển khai tốc độ dữ liệu thực tế cao hơn USB 3.2Gen1 không? Nhưng tôi lạc đề rồi.

Giống như một số công nghệ khác - SAS/SATA/PCIe 1&2, USB 5Gb sử dụng 10 bit vật lý để biểu diễn cho mỗi 8 bit dữ liệu. Vì vậy, tốc độ dữ liệu kênh được thể hiện bằng byte hữu ích là 5000 / 10 = 500MB/giây. Bây giờ, luồng dữ liệu được chia thành các gói dữ liệu thêm một số dữ liệu vào mỗi gói dữ liệu để tải trọng dữ liệu thực tế chiếm khoảng 90% dữ liệu chạy qua dây. Tương tự như vậy, SATA3 cung cấp 6Gb/giây, tương đương với 600MB/giây, trong đó bạn chỉ có thể sử dụng khoảng 550MB/giây cho dữ liệu người dùng.

Bạn có chắc rằng tốc độ dữ liệu thực tế của USB 3 5Gbps chỉ là 450Mbps không? 450Mbps thực sự CHẬM HƠN USB 2 (với tốc độ dữ liệu thực tế là 480Mbps).

Nhấn để mở rộng...

Vui lòng lưu ý sự khác biệt giữa bit tính bằng Gb/giây và byte tính bằng MB/giây. Thông thường, sử dụng chữ thường b cho bit và chữ hoa B cho byte.

Bạn cũng đã đề cập đến Gen1x2 trong bình luận của mình. Tôi chưa từng nghe nói đến Gen1x2 trước đây

Nhấn để mở rộng...

Theo bài viết trên Wikipedia về USB3 thì nó là một phần của chuẩn 3.2. Tôi không biết liệu có thực sự như vậy không vì tôi chưa đọc chuẩn này. Và tôi nghĩ rằng không có thiết bị nào chỉ cung cấp Gen1x2. Nó có thể là Gen1x1, Gen2x1 hoặc Gen2x2. Nhưng nó có thể hữu ích như một chế độ xuống cấp cho các thiết bị Gen2x2 trong trường hợp khoảng cách xa hơn/cáp kém chất lượng/bất cứ thứ gì.

Nhưng thành thật mà nói, tại thời điểm này tôi đang mong chờ USB4 hoặc, vì đó là USB4, Thunderbolt. Vâng, các đế cắm và thiết bị Thunderbolt đã tồn tại nhưng việc áp dụng rộng rãi hơn sẽ làm giảm giá xuống. Sự khác biệt về giá cho các bộ tính năng tương đương (không tính tốc độ dữ liệu) là 1:3 đến 1:4. Thật nực cười. Nhưng tôi lại lạc đề rồi

Cảm ơn,