Почему DisplayPort, порт HDMI и т. Д. В то время как USB может делать эту работу?

Question

Я уже некоторое время использую HP EliteDisplay E232, подключенный к моему hp ноутбуку HP ZBook 15 G2 через DisplayPort. И монитор, и ноутбук имеют разрешение Full HD 1920X1080. Я был так рад, что я переключился на DisplayPort с VGA-кабеля, потому что дисплей теперь выглядит намного лучше и четче благодаря DP.

Недавно я начал использовать "HP port replicator 3005pr" для простоты подключения нескольких устройств к ноутбуку. Теперь я могу подключить гарнитуру, микрофон, сеть, клавиатуру, мышь, дисплей и т.д. К ноутбуку через один разъем USB.

ноутбук -> usb -> репликатор портов -> другие устройства через свои порты

Это очень просто и круто. Интересно, что я нахожу дисплей таким же хорошим и четким, как будто монитор напрямую подключен к DisplayPort ноутбука.

Теперь перейдем к вопросу - видеосигнал с моего ноутбука выходит через USB-порт. Это означает, что он может передавать хорошие данные / сигнал. Если USB может передавать / доставлять сигнал столь же высокого качества, как DisplayPort, то почему DisplayPort? Зачем придумывать все эти множества спецификаций портов (HDMI, Display, Firewire и т.д.) И их версии? Почему не каждое устройство имеет порт USB и не совместимо с любым другим устройством?

Answer 1

Обилие интерфейсов в значительной степени зависит от сроков разработки.

USB, как следует из его названия, является универсальным интерфейсом и был разработан для обмена несколькими типами цифрового трафика, а оригинальный стандарт USB1 был прорывом.

Тем не менее, когда люди хотели подключить AV-устройства, более высокие скорости передачи данных были выше спецификации USB, поэтому был изобретен FireWire, который также был достаточно быстрым для сопряжения дисков и другого высокоскоростного трафика.

Затем был установлен USB2, но не раньше, чем были большие инвестиции в устройства Firewire, и прошло много времени, прежде чем USB2 стал предпочтительным интерфейсом для высокоскоростной передачи данных.

Затем лобби FireWire удвоило скорость в соответствии со спецификацией FW800, но USB2 к настоящему моменту уже слишком устоялся, чтобы конкурировать с FW800, а USB3 стал более или менее бесподобным универсальным интерфейсом для высокоскоростной передачи данных. Конечно, этого недостаточно для самых быстрых внутренних дисков, и они используют собственный интерфейс SATA, специально для этой цели.

В то время как все это происходило, были необходимы разработки для замены аналоговых дисплеев на цифровые, а процессоры были недостаточно быстрыми, чтобы использовать USB, поэтому был разработан специальный цифровой интерфейс (DisplayPort) для этого непосредственно на видеокартах. В то же время телевизорам и видеомагнитофонам и плеерам требовался быстрый AV-цифровой интерфейс, и для этого был разработан HDMI: теперь, когда все они используют HDMI, у производителей AV-оборудования нет стимула использовать вместо этого USB.

Тем временем Apple пошла своим путем и установила стандарты, которые были легко приняты в их собственных продуктах, но имеют мало валюты снаружи.

Это очень грубое упрощение того, как происходили события на протяжении многих лет, но я надеюсь, что это каким-то образом иллюстрирует распространение интерфейсов. Если бы была какая-то тенденция концентрироваться на USB, несомненно, что новые интерфейсы с их собственными преимуществами появятся до того, как будет установлено какое-либо единообразие.

В качестве заключительного замечания, 3D-видео и UHD теперь устанавливаются через HDMI: я сомневаюсь, что ваш репликатор портов справится с этим, поэтому скачок будет продолжаться.

Answer 2

HDMI, DP и VGA - это медиа-соединения, где USB-это соединение для передачи данных.

USB не передает реальные видео / аудио сигналы, только данные, из которых они могут быть получены.

В вашей док-станции есть видеоадаптер USB, который фактически обрабатывает данные, поступающие через USB, в видео, в основном через программное обеспечение, используя ЦП компьютера для обработки (большей части) данных. Адаптер в док-станции был предоставлен DisplayLink (очевидно, чип DL3900).

Скорее всего, ваша док-станция имеет пределы разрешения, которые ниже, чем если бы вы подключили один и тот же дисплей (-ы) непосредственно к видеопортам на самом ноутбуке (не можете проверить наверняка, так как вы не поставили модель ноутбука).

Вот заметка со страниц поддержки вашего дока:

Два внешних дисплея с разрешением 1920 x 1200 каждый доступны при подключении через USB 3.0 от ноутбука к репликатору портов. Разрешение до 2560 x 1600 доступно на одном внешнем дисплее, подключенном через соединение USB 3.0 от ноутбука к репликатору портов, однако, когда дисплей репликации с разрешением 2560 x 1600 подключен к репликатору портов, неиспользуемый порт будет отключен.

Если вы не используете док-станцию, и ваша система имеет дискретный (он же « выделенный ») видеоадаптер (например, адаптер AMD или NVidia), то он будет обрабатывать видео в своем графическом процессоре, уменьшая / удаляя мощность ЦП, необходимую для обрабатывать данные в видеосигнал.

Это было бы особенно заметно в 3D-приложениях / играх и полноэкранном воспроизведении HD-видео, где видеоадаптер часто играет большую роль в обработке путем выгрузки из CPU. Это оставляет ЦП свободным для обработки других данных без прерывания обработки видео, а также для выполнения задач, которые помогают ускорить видео, обрабатывая задачи, которые GPU может не выполнять, например декодирование формата видеофайлов, который не имеет аппаратного декодера.

Помимо вычислительной мощности и разгрузки, существуют также различия в полосе пропускания для данных, передаваемых в видеоадаптер и из него.

Поскольку все эти данные должны быть заблокированы одним портом USB3.0 для этой док-станции, даже при теоретическом максимуме около 640 Мбит / с (который вы никогда не получите), вы заметите это еще больше, когда начнете подключать другие устройства. (флеш-накопители, аудиоустройства, сетевое подключение и т. д.) в док-станцию, поскольку все они должны использовать один канал.

Для сравнения: соединение PCI Express (PCIe) (v1.0) 1x составляет ~ 250 МБ / с (теоретический максимум), а соединение PCIe (v1.0) 16x - ~ 1 ГБ / с.

Большинство современных дискретных видеоадаптеров используют более одной линии PCIe 1x и используют более новые версии спецификации PCIe, которые работают быстрее.

Например, последняя версия PCIe 3, это в основном 1 Гбит / с на линию PCIe.

• PCIe 1x = ~ 1 Гбит / с
• PCIe 4x = ~ 4 Гбит / с
• PCIe 16x = ~ 16 Гбит / с

Таким образом, текущий видеоадаптер, использующий одно соединение PCIe 1x v3.0, будет передавать почти вдвое больше данных, за исключением того, что он будет использоваться для передачи только видео (и, возможно, аудио) данных, используемых видеоадаптером.

Сравнение со встроенным видеоадаптером (т.е. видеоадаптером Intel GMA/HD, входящим в состав процессора Intel) представляет собой аналогичную историю. Хотя встроенные адаптеры используют ЦП для большей части своей обработки, у них есть выделенные части ЦП для определенных аспектов обработки видео (аппаратные декодеры и т. П.).

Хотя, как и адаптер USB DisplayLink, они также используют ЦП для обработки, они имеют явное преимущество в том, что они тесно связаны с самим ЦП, который тесно связан с ОЗУ. Такая тесная связь обеспечивает гораздо более высокую пропускную способность и меньшую задержку между компонентами, что позволяет им работать на замечательных уровнях.