ชีตสรุป USB (2022)
(fabiensanglard.net)- ชื่อรุ่นของ USB กับชื่อทางการตลาด ไม่สอดคล้องกัน ทำให้มาตรฐานเดียวกันถูกเขียนกำกับด้วยหลายชื่อ เช่น USB 3.0, 3.1, 3.2, Gen 1 และเพิ่มความสับสน
- ตารางแยกตามแต่ละรุ่นรวบรวม ความเร็วสัญญาณ, ค่าที่แปลงเป็น MiB/s, จำนวนเส้นที่ต้องใช้ และความยาวสายไว้ด้วย จึงเทียบได้ตั้งแต่ USB 1.1 จนถึง USB4 40Gbps ได้ในครั้งเดียว
- การเขียนแบบ USB Gen A x B ใช้ A เป็นรุ่น และ B เป็นจำนวน lane พร้อมแสดงทั้งโอเวอร์เฮดจากการเข้ารหัส แบนด์วิดท์จริง และความเร็วในการใช้งานจริง
- สายเคเบิลที่มีโครงสร้าง 4 เส้น, 8 เส้น, 12 เส้น จะรองรับ โครงสร้าง lane ต่างกัน และ USB Type-C มีจำนวนพินเพียงพอที่จะรองรับสอง lane รวมถึงมีสัญญาณ CC และ SBU
- ตารางกำลังไฟรวบรวมแรงดัน กระแส และกำลังไฟสูงสุด ตั้งแต่ 2.5W ของ USB 2.0 ไปจนถึง USB-C PD 3.1 EPR ที่ 240W ทำให้ดูทั้งมาตรฐานข้อมูลและพลังงานได้ในที่เดียว
ชื่อเรียกและความเร็วของ USB
- ชื่อทางการตลาดของ USB กับชื่อเรียกภายในต่างกัน จึงทำให้สับสนได้ง่าย และรุ่นเดียวกันอาจถูกเขียนกำกับด้วยหลายชื่อ
- SuperSpeed USB 5Gbps ใช้ร่วมกับชื่อในตระกูล USB 3.0 / 3.1 / 3.2 / Gen 1
- SuperSpeedPlus USB 10Gbps ใช้ร่วมกับชื่อในตระกูล USB 3.1 / 3.2 / Gen 2
- SuperSpeedPlus USB 20Gbps ตรงกับ USB 3.2 Gen 2x2, USB4 20Gbps ตรงกับ USB4 Gen 2x2, และ USB4 40Gbps ตรงกับ USB4 Gen 3x2
- ตารางแยกตามแต่ละรุ่นรวบรวม ความเร็วสัญญาณ, ค่าที่แปลงเป็น MiB/s, จำนวนเส้นที่ต้องใช้ และความยาวสายไว้ด้วย
- USB 1.1 แสดงเป็น 12 Mbps, 1.5 MiB/s, 4 เส้น, 4m
- USB 2.0 แสดงเป็น 480 Mbps, 60 MiB/s, 4 เส้น, 4m
- USB4 40Gbps สรุปเป็น 40000 Mbps, 5000 MiB/s, 12 เส้น, 0.8m
- การเขียนแบบ USB Gen A x B ใช้ A เป็นรุ่น และ B เป็นจำนวน lane ที่ใช้งาน
- USB 3.2 Gen 1 x 1 สรุปเป็นสัญญาณ 5000 Mbps, การเข้ารหัส 8b/10b, ใช้งานได้จริง 4000 Mbps, 500 MiB/s, ความเร็วใช้งานจริง 400 MiB/s
- USB 3.2 Gen 2 x 1 แสดงเป็นสัญญาณ 10000 Mbps, การเข้ารหัส 128b/132b, ใช้งานได้จริง 9696 Mbps, 1212 MiB/s, ความเร็วใช้งานจริง 780 MiB/s
- USB 4 Gen 3 x 2 สรุปเป็นสัญญาณ 20000 Mbps จำนวน 2 ชุด รวม 40000 Mbps, ใช้งานได้จริง 38787 Mbps, 4848 MiB/s, ความเร็วใช้งานจริง 2700 MiB/s
- โอเวอร์เฮดจากการเข้ารหัสจะสะท้อนอยู่ใน แบนด์วิดท์จริง โดยตัวอย่างเช่น 8b/10b มีโอเวอร์เฮด 20%
- ระบบหลาย lane ใช้ TX lane striping และ RX lane bonding
สายเคเบิล, คอนเน็กเตอร์, พลังงาน
- จำนวนเส้นในสายเคเบิลมีผลต่อโครงสร้าง lane ที่ส่งผ่านได้
- 4 เส้นประกอบด้วย PWR, GND, D+, D-
- 8 เส้นจะเพิ่ม RX+, RX-, TX-, TX+
- 12 เส้นจะรวมถึงคู่ RX1/RX2, TX1/TX2 ด้วย
- 1 USB lane ถูกกำหนดให้เป็นคู่สายบิดเกลียว +/- หนึ่งคู่
- 4 เส้นทำงานเป็น half-duplex lane 1 ชุด
- 8 เส้นทำงานเป็น 2 lane โดยมีขาขึ้น 1 ชุดและขาลง 1 ชุด
- 12 เส้นทำงานเป็น 4 lane โดยมีขาขึ้น 2 ชุดและขาลง 2 ชุด
- มีเพียง USB Type-C ที่มีจำนวนพินเพียงพอจะรองรับสอง lane
- CC1 และ CC2 ใช้สำหรับตรวจจับ DFP/UFP รวมถึงใช้ในการเจรจาพลังงานและสลับไปยัง alt mode
- SBU1 และ SBU2 ใช้เป็นเส้นบัสเสริมสำหรับ DisplayPort AUX channel และ hot plug detection
- ตารางมาตรฐานการชาร์จรวบรวม แรงดันไฟฟ้าสูงสุด, กระแส, กำลังไฟ ไว้ด้วย
- USB 2.0 แสดงเป็น 5V, 500mA, 2.5W
- USB 3.0 / USB 3.1 สรุปเป็น 5V, 900mA, 4.5W
- USB Battery Charging 1.2 คือ 5V, 1.5A, 7.5W
- USB-C Current Mode แบบไม่ใช้ PD คือ 5V, 3A, 15W
- USB-C Power Delivery 1/2 คือ 20V, 5A, 100W
- USB-C PD 3.1 EPR คือ 48V, 5A, 240W
- เอกสารมาตรฐานที่เกี่ยวข้องถูกรวบรวมเป็นลิงก์แยกตามแต่ละเวอร์ชัน
1 ความคิดเห็น
ความคิดเห็นจาก Hacker News
SBU ไม่ได้ย่อมาจาก "Secondary Bus" แต่หมายถึง Sideband Use
ในอุปกรณ์บางชนิดมันใช้ส่ง UART ส่วนในอุปกรณ์อื่นก็ใช้ส่งสัญญาณเสียง
[1]: https://www.usb.org/sites/default/files/USB%20Type-C%20Spec%20R2.0%20-%20August%202019.pdf (pdf)
นอกเรื่องนิดหน่อย แต่บทความนี้ของผู้เขียนก็น่าแนะนำมากจริง ๆ: https://fabiensanglard.net/mjolnir/index.html
เคยอ่านครั้งหนึ่งเมื่อหลายปีก่อน และก็กลับไปหาอ่านอีกเป็นบางครั้ง
มันทำให้คิดขึ้นมาด้วยว่าคงดีถ้า พีซีอายุเกิน 10 ปี ที่ใช้อยู่ตอนนี้ค่อย ๆ หมดอายุอย่างสงบ เพื่อจะได้ประกอบเครื่องใหม่ที่เล็กและกะทัดรัดเสียที
อาจสะดุดพรมแล้วเครื่องพีซีรุ่นเก๋านั้นหล่นลงถังขยะก็ได้
ผมกลับคิดว่าเรื่อง การตั้งชื่อ 3.2 เองนั้นโอเคอยู่
Gen หมายถึงความเร็ว ส่วน "by" หมายถึงความกว้างแบนด์วิดท์ ดังนั้นโดยคร่าว ๆ แล้วเป็นระบบที่คล้ายกับ การตั้งชื่อ PCIe
แต่ที่ไม่ชอบคือ USB 3, USB 3.1, USB 3.2 กลับชี้ไปที่สิ่งเดียวกันแทบทั้งหมด และฝั่งการตลาดก็ชอบเขียนแค่ว่ารองรับ 3.1 หรือ 3.2 ซึ่งอาจหมายถึงอะไรก็ได้ตั้งแต่ 5~20Gbps จึงไม่ใช่แนวทางที่ดีเลย
ส่วน USB เปลี่ยนไปหลายรอบจนทำให้คนส่วนใหญ่สับสนอยู่เรื่อย ๆ และ 3.0 แบบเดิมตอนนี้ก็ไม่ใช่ 3.0 อีกต่อไปแล้ว
แม้แต่ความหมายของ 3.1 ก็ยังถูกเปลี่ยนไป จึงไม่เห็นเหตุผลว่าจะต้องยืนกรานกับการตั้งชื่อแบบปัจจุบัน
แม้แต่ Windows ก็ไม่แสดงอย่างชัดเจนเลยว่าเมนบอร์ดรองรับอะไร และเมื่อเสียบอุปกรณ์แล้วก็ไม่บอกด้วยว่าตกลงเจรจาความเร็วกันได้จริงที่เท่าไร
แม้จะไม่รู้ว่าการสื่อสารข้อมูลระยะใกล้ในปี 2050 จะหน้าตาเป็นอย่างไร แต่ดูเหมือนจะมั่นใจได้อย่างหนึ่งว่ามันจะยังชื่อ USB
เป็นตารางที่ดี
ถ้ามีการใส่เรื่องการตั้งชื่อแบบครอสโอเวอร์ของหัวต่อ Type-C ฝั่งตัวผู้/ตัวเมียกับ pinout รวมถึงแรงดันจริง การมอดูเลชัน วิธีส่งสัญญาณจริง (USB4v2 ใช้ PAM3 11b/7t encoding) และ รุ่นกับโปรไฟล์ของ PD เข้าไปด้วยก็น่าจะดีขึ้นอีก
ยังไม่เข้าใจอยู่ดีว่าทำไม MacBook ถึงรองรับ USB4/Thunderbolt 4/5 แต่ไม่รองรับ USB 3.2 Gen 2x2
ผลคือถ้าใช้อุปกรณ์เก็บข้อมูลภายนอกราคาแพงกว่าจะได้ 20~40Gb/s แต่ถ้าใช้ของที่ถูกกว่าและพบได้ทั่วไปซึ่งโฆษณา 20Gb/s กลับวิ่งได้แค่ 10Gb/s
อีกทั้งดูเหมือนว่าในสเปกใด ๆ ที่ต่ำกว่า TB 5 ก็ไม่ได้กำหนด 3.2 Gen 2x2 เอาไว้ด้วย
เห็นโพสต์นี้แล้วผมเปลี่ยน สาย USB ของด็อกในออฟฟิศ ใหม่หมดเลย
เพราะถ้าสายที่ต่อเข้ากับโน้ตบุ๊กจ่ายไฟได้ไม่พอ โน้ตบุ๊กจะลด clock ลงแบบเงียบ ๆ เพื่อลดการใช้พลังงาน
แค่เปลี่ยนสายให้ถูกก็ได้ ประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น 10~30% แล้ว
มีโพสต์ที่เกี่ยวข้องด้วย
USB Cheat Sheet - https://news.ycombinator.com/item?id=31271038 - May 2022 (168 comments)
เคยได้ยินมาว่าการตั้งชื่อ USB ทำให้งงโดยตั้งใจ
ให้ความรู้สึกเหมือน USB-IF รีแบรนด์รุ่นเก่าให้ดูเหมือนรุ่นใหม่ เพื่อให้ผู้ขายยังขายอุปกรณ์เสริมรุ่นเก่าที่ค้างสต็อกได้ต่อไป
ถ้าเขียนแบบนี้จะชัดเจนกว่ามาก:
USB 3.0 / USB 3.1 Gen 1 / USB 3.2 Gen 1 -> USB 3 5Gbps
USB 3.1 / USB 3.1 Gen 2 / USB 3.2 Gen 2 -> USB 3 10Gbps
USB 3.2 Gen 2x2 -> USB 3 20Gbps
USB 4 ดูเหมือนในที่สุดก็กำลังไปในทิศทางที่ถูกต้อง
USB 4 คล้าย Thunderbolt 4 แต่แทบทุกอย่างเป็น optional
ตัวอย่างเช่น USB 4 อาจไม่รองรับแม้แต่ DP Alt mode แต่ Thunderbolt 4 รองรับเสมอ
มันต่อกับโฮสต์ผ่าน USB4 และที่พอร์ตเขียนไว้แบบนี้:
Power in/USB 10Gbps
USB 10Gbps
USB 10Gbps
8K HDMI
จนถึงตอนนี้ค่อนข้างพอใจมาก
HDMI Forum ก็เอา HDMI 2.0 ไปรวมไว้ใน HDMI 2.1 และทำให้ฟีเจอร์ 2.1 กลายเป็น optional จนผู้ผลิตสามารถเรียกอุปกรณ์ 2.0 ว่า 2.1 ได้ทั้งที่ไม่มีฟีเจอร์ 2.1 จริง
AMD เองช่วงหลังก็มีอะไรคล้ายกัน โดยออกมือถือโปรเซสเซอร์รุ่นใหม่แต่ครึ่งหนึ่งกลับเป็นการรีแบรนด์ของรุ่นเก่า
5 Gbps --> USB 3
10 Gbps --> USB 3.1
20 Gbps --> USB 3.2
ยิ่งตัวเลขสูงก็ยิ่งดีก็อ่านเข้าใจได้ทันที
อยู่ในวงการเทคโนโลยีมา 45 ปีแล้ว แต่ก็ยังไม่เข้าใจอยู่ดีว่า USB กับ Thunderbolt อะไรใช้กับอะไรได้บ้าง และควรเร็วแค่ไหน
ก่อนหน้านั้นใช้ DisplayPort กับ Thunderbolt 2 มานานอย่างไม่มีปัญหา เลยรู้สึกว่า USB-C บอบบางทางกายภาพเกินไปและไม่ชอบเอามาก ๆ
ก่อนปี 2023 ผมไม่มีคอมพิวเตอร์ที่ใหม่กว่าปี 2012 เลย จึงแทบจะข้ามยุคทองของ USB3 และดราม่าการตั้งชื่อไปเกือบทั้งหมด แต่เรื่องความเร็วที่เพิ่มขึ้นนั้นรู้สึกได้ชัดจริง ๆ