Почему USB 3.1 использует только две из четырех доступных линий данных?

Глядя на спецификации для USB-C, я замечаю, что существует четыре дифференциальных пары SuperSpeed для передачи данных, как показано в https://en.wikipedia.org/wiki/USB-C#Specifications . В статье Википедии также говорится, что только две из этих пар используются в режиме USB 3.1, что я нахожу очень странным.

На этот вопрос ( почему Thunderbolt 3 на медном проводе быстрее USB 3.1? ), Который я недавно задал, Али Чен ответил, что Thunderbolt 3 через USB-C использует обе эти пары, а USB 3.1 - нет. Я знаю, что можно запустить Thunderbolt 3 через любой высококачественный кабель USB-C, поэтому у них должны быть все необходимые провода. Почему стандартный USB 3.1 поверх типа C не использует обе пары для удвоения скорости передачи данных?

— Брендон-ай
источник

USB - это последовательная связь. Если он мультиплексируется, как Thunderbolt, то это больше не соответствует протоколу. Проще говоря, USB 3.1 - это протокол / спецификация, а USB type C - это спецификация кабелей, предназначенная для поддержки «альтернативных режимов», в которых используются эти пары.

— BrianC

@BrianC Хорошо, это подтверждает то, что я думал. Спасибо!

— бренд-ай

На вопросы «почему» сложно ответить и, как правило, не по теме. В этом случае мы не можем сказать вам «почему», потому что мы не придумали спецификацию. Мы можем дать обоснованные предположения, но у нас, скорее всего, не будет способа определить, является ли наше обоснованное предположение истинным ответом. Кроме того, любой выбранный «ответ» будет только тем ответом, который наилучшим образом соответствует собственному мнению ОП или лучше всего аргументирует свою защиту. Ни один из этих критериев не включает в себя поиск ответа, который решает основную проблему.

— music2myear

Вы можете использовать TB только по ПОЛНОМ ФУНКЦИОНАЛЬНОМУ кабелю Type-C-Type-C, но не по кабелю. Стандарт соединителя Type-C определяет 15 различных типов кабельных сборок (раньше было 18 типов, но позже набор был уменьшен до 15).

— Ale..chenski

Голосование возобновить, потому что ответ Спиффа кажется точным.

— psusi

Ответы:

USB 3.1 Gen 2 (SuperSpeed +, 10 Гбит / с) был разработан для работы как с существующими кабелями USB 3.0 (с 5 дополнительными контактами), так и с кабелями USB типа C.

Поскольку существующие кабели USB 3.0 (с разъемами типа A и B, а также варианты micro A и B) содержат только одну сверхскоростную пару пар (пара Tx и пара Rx), USB 3.1 Gen 2 мог только используйте эту пару пар и продолжайте работать с существующими кабелями USB 3.0. Таким образом, даже если вы используете USB 3.1 Gen 2 по кабелю с разъемами типа C, он использует только одну суперскоростную пару пар. Это также позволяет использовать кабели с интерфейсом USB 3.0 / 3.1 с разъемом типа C на одном конце и более ранние разъемы типа A, B, micro A или micro B в стиле USB 3.0 на другом конце.

Теперь вы можете задать дополнительный вопрос: «Почему форум USB Implementers Forum (USB-IF, консорциум стандартов USB) не определил вариант протокола USB, даже быстрее, чем 10 Гбит / с, который использует оба суперскорости? пары пар в разъеме типа C? " Это правильный вопрос, но я не хочу спекулировать. Это, безусловно, было бы большим отклонением от предыдущих разработок USB PHY, поскольку в нем было бы два отдельных потока данных отправки и получения, которые должны были бы координироваться. По сути, это был бы своего рода параллельный интерфейс, тогда как USB традиционно был серийным.

То, как вы задали свой вопрос, выявило несколько потенциальных недоразумений, на которые я хотел бы обратить внимание:

Я знаю, что можно запустить Thunderbolt 3 через любой высококачественный кабель USB-C

Это не совсем так. Существует множество высококачественных USB-совместимых кабелей типа C, которые не подходят для Thunderbolt 3. Длина кабеля Thunderbolt 3 ограничена ≤ 0,5 м, если у вас пассивный кабель. Чтобы идти дольше, чем это (например, 2 м), вам нужен более дорогой активный кабель (кабель со специальными микросхемами для облегчения обработки сигнала).

Почему стандартный USB-C не использует обе пары

USB-C не является протоколом. USB Type C - это название спецификации разъема и кабеля; это не название протоколов, которые используются для этих разъемов и кабелей. При выполнении протоколов USB через кабели типа C вы используете USB 3.1 Gen 2 (10 Гбит / с «SuperSpeed +») или более ранние версии USB.

— Spiff
источник

«Thunderbolt 3 ограничен длиной кабеля ≤ 0,5 м, если у вас пассивный кабель». - это тоже не совсем верно. Длина линии связи ограничена качеством кабеля, его затуханием сигнала на частоте Найквиста. Если вам удастся изготовить кабель, скажем, из некоторого тефлона низкой плотности с посеребренными проводами и экранирующей оплеткой, причем все они будут в высшей степени однородными, вы сможете безошибочно установить связь по намного более длинным кабелям без каких-либо активных ретайлеров, если Вы встречаете дальний глазной график и джиттерную ванну.

— Ale..chenski

Приношу извинения. Я знаю, что USB-C - это кабель, а не протокол. Ред.

— brendon-ai

На самом деле, спецификация межсоединений Type-C определяет множество протоколов. Один из них предназначен для базовых подтягиваний / раскрытий на выводах CC для определения роли порта, хоста или устройства или других вспомогательных соединений (отладка, аудио, видео). Для портов с двумя ролями существует другой протокол триггера. Взаимодействие электронного маркера через CC также должно следовать очень специфическому протоколу. Достаточно взглянуть на раздел 4.5.2 спецификаций типа C и изучить довольно сложные диаграммы конечных автоматов на рисунках 4-12, -13, -14, -15, -16 и т. Д. Или устное описание протоколов взаимодействия в разделе 4.3.

— Ale..chenski

Спустя всего два месяца после того, как был написан этот ответ, было объявлено о USB 3.2, который может фактически использовать обе полосы в существующих кабелях USB-C - для скорости 10/20 Гбит / с (gen1 / gen2), поэтому удваивается скорость USB 3.1: en.wikipedia.org/ wiki / USB_3.0 # 3.2 Актуальные контроллеры могут быть доступны в ближайшее время: anandtech.com/show/14430/…

— user1531083

USB 3.1 использует одну дорожку (пара Tx и пара Rx), потому что это стандарт USB, чтобы использовать только один Rx + Tx. Все оригинальные разъемы USB (A, B, microAB) имеют только одну пару контактов SS (SuperSpeed), а вся аппаратная архитектура USB сфокусирована только на одной однолинейной конструкции.

Чтобы использовать больше параллельных линий, в конвейере аппаратных данных должны быть дополнительные архитектурные элементы о том, как справляться с синхронизацией линий и другими проблемами, связанными с индивидуальным управлением канального уровня, буферным обменом кредитами и устранением ошибок, обучением канала и электрической оптимизацией отдельных каналов. Как только вы сделаете все это, оно превращается в «Удар молнии». Или что-то вроде MIPI .

Разъем Type-C является новым стандартом для CONNECTOR, который должен был иметь более широкое применение, чем один USB. Потребность в Type-C была в значительной степени обусловлена конструкцией системы, чтобы соответствовать меньшим форм-факторам портативной электроники. В некотором смысле это не имеет никакого отношения к USB, и ваш запрос на повторное использование всех доступных сверхскоростных линий для изменения стандартной архитектуры USB является необоснованным.

— Ale..chenski
источник

Одна вещь, которая меня интересует ... если USB 3.1 использует только одну пару Tx-Rx, то почему они не пропускают больше сигналов USB, чем остальные? Даже с двумя для DisplayPort, как в «смешанном режиме», вы можете иметь две независимые шины 5 Гбит / с для двух SATA SSD или что-то в этом роде. Нет необходимости синхронизировать их.

— CHX

@chx, дополнительное использование второй пары Tx + Rx было представлено в спецификациях USB 3.2.

— Ale..chenski