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

Question

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.

В этом вопросе (почему Thunderbolt 3 на медном проводе быстрее, чем USB 3.1?) На что я недавно спросил, Али Чен ответил, что Thunderbolt 3 через USB-C использует обе эти пары, а USB 3.1 - нет. Я знаю, что можно запускать Thunderbolt 3 через любой высококачественный кабель USB-C, поэтому они должны иметь все необходимые провода. Почему стандартный USB 3.1 поверх типа C не использует обе пары для удвоения скорости передачи данных?

Answer 1

USB 3.1 Gen 2 (SuperSpeed+, 10 Гбит / с) предназначен 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 запускать Thunderbolt 3 через любой высококачественный кабель USB-C

Это не совсем так. Есть много высококачественных USB Type C-совместимых кабелей, 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 сигналов).

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.

Answer 2

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 ориентирована только на одну однополосную конструкцию.

Чтобы использовать больше параллельных линий, в конвейере аппаратных данных должны быть дополнительные архитектурные элементы о том, как работать 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 - это новый стандарт 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.