USB的前世今生

1.USB的发展简要

USB的出现

很久以前，也就是USB还没有流行的年代，鼠标连电脑是紫色的PS/2接口，键盘接电脑的是绿色的PS/2接口，打印机用的是并行端口，显示屏的接口从VGA、DVI，一路过渡到HDMI、Thunderbolt等等一大堆长相奇异的接口，要记住谁是谁已经够难了，每个接口对应的驱动还是不一样的，一插电脑，就让你安装驱动。由英特尔和微软等七家行业巨头公司牵头，推出USB的目的就是想让电脑的外设接口实现大一统。

USB前世今生

USB,Universal Serial Bus的全称翻译成中文叫通用串行总线。USB接口自1994年推出以来，经过26年的发展，经过USB1.0/1.1、USB2.0、USB3.x，最终发展到了现在的USB4；传输速率也从最开始的1.5Mbps，大幅提高到了最新的40Gbps。

1996年1月15日推出USB1.0接口规范，规定低速传输速率为1.5Mbit/s，由于自身出现很多问题，无人问津。直到1998年9月23日对原来的USB1.0进行升级，提出了USB1.1，鼠标、键盘、打印机等生产厂家开始尝试在产品上使用 USB 标准，后来逐渐成为了首选。2000年4月27日由USB-IF组织提出了USB2.0总线协议规范，USB 2.0 标准正式登上舞台，并在之后的几年内迅速普及，而且宣告了很多老一辈接口标准的终结。在同一个时代，容量更大、速度更快、通用性更强的 U 盘的出现，导致了软盘和软驱的绝迹，光盘和光驱也逐渐被遗忘。USB 2.0 也成为了各种外部设备的温床。无线网卡，光驱、以太网接口、硬盘，这些曾经必须装在主机箱内部的东西，在 USB 2.0 标准下，它们就可以出现在机箱外，节约了机箱内部空间，且具有便携性。超高速USB3.0规范于2008年11月17日出USB-IF组织推出。USB 标准已无处不在，得到了 Intel、AMD、高通等主要芯片厂商和各大科技公司的广泛支持。2013年7月份，USB 3.1发布，速度翻番至10Gbps，同时USB-IF就把USB 3.0改名为USB 3.1 Gen 1，新的USB 3.1则叫做USB 3.1 Gen 2。2017年9月份，USB 3.2发布。据最新公布的规范，USB 3.0、USB 3.1的版本命名都将彻底消失，统一被划入USB 3.2的序列，三者分别再次改名叫做USB 3.2 Gen 1、USB 3.2 Gen 2、USB 3.2 Gen 2x2。下图明晰了USB的奇葩命名。经过了USB 3.0/3.1/3.2乱改名导致的混乱之后，下一代的USB4接口总算大一统了，物理接口采用USB-C，最高40Gbps速度及100W供电。

面临的挑战

未来，将是一个无线的世界。而这正是 USB 面临的巨大问题：我们过去需要通过有线的 USB 完成的数据传输，现在通过无线就可以做到。云同步、蓝牙、NFC、Wi-Fi、AirDrop，有了这些方便易用的无线解决方案，USB 在生活中的浓度正在潜移默化间被稀释。但这些无线功能的制约因素在于：速度。当大容量文件需要传输的时候，即便是 USB 2.0 也会比上述功能更稳定、更快速。综上，在可预见的未来，USB 的地位仍不可取代。正如 Wi-Fi 无法使有线的以太网彻底消失一样，无线技术发展再迅速，也很难彻底取代 USB。如果 USB 能将标准进一步统一，则其统治地位将更加稳固。

2.扯不清的雷电

雷电thunderbolt3

Thunderbolt技术融合PCI Express和DisplayPort两种通信协议。其中PCI Express用于数据传输，可以非常方便的进行任何类型设备扩展；DisplayPort用于显示，能同步传输1080p乃至超高清视频和最多八声道音频。并且两条通道在传输时都有自己单独的通道，不会产生任何干扰。另外雷电3的传输带宽可达40Gbps。
雷电是由intel与苹果牵头发起的，在本质上只是一种技术协议，它需要“寄生”在某个具体的接口标准上，而miniDP就是它的第一个“宿主”。Thunderbolt3开始，由于Type-C接口的普及，Intel宣布将雷电的原mini DP接口改成Type-C接口。在当时，雷电3可以说是USB Type-C的最顶级呈现。

雷电难以推广

①在过去，一款笔记本要想支持雷电3，需要购买并安装额外的雷电3控制器芯片，而且英特尔也需要收取不菲的授权费用。这些额外的开销对本就昂贵的苹果MacBook来说根本不算啥，但对讲究“薄利多销”的Windows笔记本而言就是难以承受之重了。
②此外，雷电3想要获得40Gbps的满速性能，需要占用4个满速的PCI-E 3.0通道（即PCI-E 3.0×4）。问题来了，在第八代酷睿（移动版）以前，整套平台的PCI-E 3.0通道只有16条，在搭配高性能独显和高速PCI-E 3.0×4 M.2 SSD硬盘之后，如果再加上雷电3可能就会引起“抢带宽”的问题了。
③Thunderbolt 现在也仅限于高端设备。但对于普通用户来说，USB 已经完全满足需求了。

现状

前几年，很多人会说雷电3接口大部分人用不到，不过通过这两年的发展，特别2019年英特尔把雷电3标准捐献给USB-If组织及取消版权专利费用以后，你可以看到市场上除了苹果的MacBook系列的笔记本配备了雷电3接口外，越来越多的Windows笔记本也开始使用雷电3接口了，它对于轻薄笔记本来说是一个非常重要的发展方向，因为有雷电3的话，轻薄本可以放弃很多接口，直接使用扩展坞来达到甚至超越传统笔记本的性能与功能，所以做雷电拓展坞的需求这两年也明显增多，后来USB-If基于免费的雷电3协议的基础上推出了USB4标准。
雷电与USB之间的战争终于在2019年迎来曙光，当年3月初，英特尔将雷电技术协议开放给了USB推广组织，USB-IF随后便发布了USB4，它在底层就实现了雷电和USB协议的融合，增强基于USB Type-C接口的产品之间的兼容性。

3.关注USB4

经过了USB 3.0/3.1/3.2乱改名导致的混乱之后，下一代的USB4接口总算大一统了，物理接口采用USB-C，最高40Gbps速度及100W供电。

特点

高达40Gbps的数据传输速率：USB4设备需要支持20 Gbps（2.4 GB/秒）。如果使用较短的0.8米Gen 3电缆，则可以选择支持40 Gbps（4.8 GB/秒）。
多种数据和显示协议：USB4通过协议隧道技术支持USB 3.2、PCIe和DisplayPort 1.4a。DisplayPort和Thunderbolt 3也通过Alt模式支持。
与USB 3.2、USB 2和迅雷3的向后兼容性：USB4保持与USB规范的先前版本的兼容性，并且由于其迅雷3基础，也支持TB3 ALT模式。
视频和数据带宽优化：USB3.2为数据或视频分配固定带宽，或者在DP Alt模式下，为视频提供100%的带宽。USB4根据实际需要为视频和数据动态分配带宽。
100瓦充电：所有USB4设备都支持USB供电。当一个设备连接到一个USB4端口时，USB PD通过谈判达成一个“合同”来提供电源，安全地提供高达100W（5A/20V）的电源

支持

今年9月份，高速传输与 USB Power Delivery (USB PD)芯片设计领导厂商威锋电子 (VIA Labs, Inc.; VLI)发布了全球第一款USB4主控方案VL830，推出全球第一颗USB4终端装置控制芯片VL830，VL830 可同时提供 USB及 DisplayPort传输的全效能运行，且后兼容 USB Type-C架构的 DP替代模式 (DisplayPort Alternate Mode)装置，包括支持该模式的笔记本电脑、平板或智能型手机。

发展

随着Intel完全开放雷电技术授权并推出USB4控制器，二者将从协议底层整合在一起，互相受益：USB 4可以借助雷电3获得再次翻番、媲美雷电3的传输速度40Gbps，以及高达100W的供电能力；雷电则可以借助USB，加速自己的普及，USB4将成主流接口趋势看来是势不可挡。
USB4将多种协议都统一到Type-C接口，未来我们使用的笔记本电脑、手机、游戏机、相机和显示器等设备都将采用统一的数据线缆，这将会给我们的生活带来非常大的便利，以后再也无需去费劲地认识那么多复杂的接口，也不需要出门时带上一大堆不同类型的线缆，一根线就解决了所有问题。而众多协调的工作，让一根Type-C线缆完成的过程的衔接，均需要芯片来完成，USB4版本的普及将带来IC芯片增量市场。