USB-Spickzettel (2022)

 (fabiensanglard.net)
3 Punkte von GN⁺ 3 일 전 | 1 Kommentare | Auf WhatsApp teilen
  • Die USB-Generationsnamen und Marketingbezeichnungen laufen durcheinander, sodass derselbe Standard parallel unter mehreren Namen wie USB 3.0, 3.1, 3.2 oder Gen 1 auftaucht und für Verwirrung sorgt
  • Die Tabelle nach Generationen fasst Signalgeschwindigkeit, umgerechnete MiB/s-Werte, die benötigte Anzahl an Leitungen und die Kabellänge zusammen, sodass sich USB 1.1 bis USB4 40Gbps auf einen Blick vergleichen lassen
  • Die Schreibweise USB Gen A x B verwendet A für die Generation und B für die Anzahl der Lanes und zeigt dabei auch Encoding-Overhead, effektive Bandbreite und den Unterschied zur Praxisgeschwindigkeit
  • Kabel unterstützen je nach Aufbau mit 4, 8 oder 12 Leitungen unterschiedliche Lane-Strukturen, und USB Type-C hat genügend Pins sowie CC- und SBU-Signalleitungen, um zwei Lanes zu unterstützen
  • Die Leistungstabelle listet von 2,5W bei USB 2.0 bis zu USB-C PD 3.1 EPR mit 240W maximale Spannung, Stromstärke und Leistung auf, sodass sich Daten- und Stromstandards auf einmal erfassen lassen

USB-Bezeichnungen und Geschwindigkeiten

  • USB-Marketingnamen und interne Bezeichnungen unterscheiden sich und führen leicht zu Verwirrung; dieselbe Generation wird teils unter mehreren Namen parallel geführt
    • SuperSpeed USB 5Gbps wird gemeinsam mit Bezeichnungen aus der Reihe USB 3.0 / 3.1 / 3.2 / Gen 1 verwendet
    • SuperSpeedPlus USB 10Gbps wird gemeinsam mit Bezeichnungen aus der Reihe USB 3.1 / 3.2 / Gen 2 verwendet
    • SuperSpeedPlus USB 20Gbps entspricht USB 3.2 Gen 2x2, USB4 20Gbps entspricht USB4 Gen 2x2, und USB4 40Gbps entspricht USB4 Gen 3x2
  • Die Tabelle nach Generationen enthält gemeinsam Signalgeschwindigkeit, umgerechnete MiB/s-Werte, die benötigte Anzahl an Leitungen und die Kabellänge
    • USB 1.1 ist mit 12 Mbps, 1.5 MiB/s, 4 Leitungen und 4 m aufgeführt
    • USB 2.0 ist mit 480 Mbps, 60 MiB/s, 4 Leitungen und 4 m aufgeführt
    • USB4 40Gbps ist mit 40000 Mbps, 5000 MiB/s, 12 Leitungen und 0.8 m zusammengefasst
  • Die Schreibweise USB Gen A x B verwendet A für die Generation und B für die Anzahl der verwendeten Lanes
    • USB 3.2 Gen 1 x 1 ist mit 5000 Mbps Signal, 8b/10b-Encoding, effektiv 4000 Mbps, 500 MiB/s und 400 MiB/s in der Praxis aufgeführt
    • USB 3.2 Gen 2 x 1 ist mit 10000 Mbps Signal, 128b/132b-Encoding, effektiv 9696 Mbps, 1212 MiB/s und 780 MiB/s in der Praxis aufgeführt
    • USB 4 Gen 3 x 2 ist mit zwei Signalen zu je 20000 Mbps, insgesamt 40000 Mbps, effektiv 38787 Mbps, 4848 MiB/s und 2700 MiB/s in der Praxis zusammengefasst
  • Der Encoding-Overhead wird in der effektiven Bandbreite berücksichtigt; 8b/10b hat beispielsweise 20 % Overhead
  • Multi-Lane-Systeme verwenden TX lane striping und RX lane bonding

Kabel, Stecker und Leistung

  • Je nach Anzahl der Leitungen im Kabel unterscheidet sich die mögliche Lane-Konfiguration
    • 4 Leitungen bestehen aus PWR, GND, D+, D-
    • 8 Leitungen ergänzen diese um RX+, RX-, TX-, TX+
    • 12 Leitungen umfassen zusätzlich Paare für RX1/RX2, TX1/TX2
  • Eine USB-Lane ist als ein verdrilltes +/-Leitungspaar definiert
    • 4 Leitungen arbeiten als 1 Half-Duplex-Lane
    • 8 Leitungen arbeiten als 2 Lanes mit einer für Upstream und einer für Downstream
    • 12 Leitungen arbeiten als 4 Lanes mit zwei für Upstream und zwei für Downstream
  • Nur USB Type-C hat genug Pins, um zwei Lanes zu unterstützen
    • CC1 und CC2 werden zur Erkennung von DFP/UFP verwendet und auch für Leistungsvereinbarung sowie den Wechsel in den Alt Mode genutzt
    • SBU1 und SBU2 werden als Auxiliary-Bus-Leitungen für den DisplayPort-AUX-Kanal und Hot-Plug-Detection verwendet
  • Die Tabelle zu den Ladespezifikationen listet gemeinsam maximale Spannung, Stromstärke und Leistung auf
    • USB 2.0 ist mit 5V, 500mA und 2.5W aufgeführt
    • USB 3.0 / USB 3.1 sind mit 5V, 900mA und 4.5W zusammengefasst
    • USB Battery Charging 1.2 bietet 5V, 1.5A und 7.5W
    • USB-C Current Mode ohne PD bietet 5V, 3A und 15W
    • USB-C Power Delivery 1/2 bietet 20V, 5A und 100W
    • USB-C PD 3.1 EPR bietet 48V, 5A und 240W
  • Zugehörige Spezifikationsdokumente sind als Links nach Version sortiert aufgeführt

Verwandte Beiträge

1 Kommentare

 
GN⁺ 3 일 전
Hacker-News-Kommentare

  • SBU steht nicht für "Secondary Bus", sondern für Sideband Use
    Bei manchen Geräten wird darüber UART geführt, bei anderen Audio
    [1]: https://www.usb.org/sites/default/files/USB%20Type-C%20Spec%20R2.0%20-%20August%202019.pdf (pdf)

    • Unter dem Contact-Link im Header steht eine E-Mail-Adresse :)

  • Nur am Rande, aber auch dieser Artikel des Autors ist wirklich sehr empfehlenswert: https://fabiensanglard.net/mjolnir/index.html
    Ich habe ihn vor ein paar Jahren einmal gelesen und kehre gelegentlich wieder dazu zurück
    Dabei kommt mir auch der Gedanke, dass mein über 10 Jahre alter PC hoffentlich still und leise das Ende seiner Lebensdauer erreicht, damit ich endlich ein neues kleines, kompaktes System zusammenbauen kann

    • Nun ja, Unfälle passieren eben
      Man könnte über den Teppich stolpern, und dieser ehrwürdige PC fällt dann in den Mülleimer

  • Das 3.2-Namensschema an sich finde ich eher in Ordnung
    Gen steht für die Geschwindigkeit, "by" für die Breite der Bandbreite, also grob ein ähnliches System wie bei der PCIe-Benennung
    Was ich aber nicht mag, ist, dass USB 3, USB 3.1 und USB 3.2 praktisch auf dasselbe verweisen, und im Vertrieb steht dann oft nur Unterstützung für 3.1 oder 3.2, obwohl das alles zwischen 5 und 20 Gbps bedeuten kann, was alles andere als ideal ist

    • PCI-E hat von Anfang an dieselbe Regel beibehalten, also 1.0, 2.0, 3.0 usw.
      USB wurde mehrfach geändert und war dadurch für die meisten dauerhaft verwirrend, und das frühere 3.0 ist jetzt nicht einmal mehr 3.0
      Sogar die Bedeutung von 3.1 wurde geändert, daher sehe ich keinen Grund, am heutigen Naming festzuhalten
    • Das ist nicht nur ein Vertriebsproblem
      Auch Windows zeigt nirgends vernünftig an, was ein Mainboard unterstützt, und selbst wenn man ein Gerät anschließt, erfährt man nicht, auf welche Geschwindigkeit tatsächlich ausgehandelt wurde

  • Ich weiß nicht, wie Nahbereichs-Datenkommunikation im Jahr 2050 aussehen wird, aber eines scheint sicher: Sie wird USB heißen

    • Wahrscheinlich so etwas wie USB-G 4.6 SuperSpeed Plus, und die Kabel werden weiterhin nur zum Laden aller möglichen Elektronikgeräte verwendet werden, wobei selbst das nur bei der Hälfte richtig funktioniert
    • Ich weiß nicht, welche Technologie 2030 verwendet wird, aber 2040 werden wir wohl USB sticks and stones benutzen

  • Gute Tabelle
    Noch besser wäre sie mit der Crossover-Benennung von Stecker und Buchse beim Type-C-Anschluss, dem Pinout, den tatsächlichen Spannungen, Modulations- und Signalisierungsverfahren (USB4v2 nutzt PAM3-11b/7t-Codierung) sowie den PD-Generationen und -Profilen

    • Und auch die diversen proprietären Spannungsverfahren wie Quickcharge würden mir fehlen

  • Ich verstehe immer noch nicht, warum das MacBook USB4/Thunderbolt 4/5 unterstützt, aber USB 3.2 Gen 2x2 nicht
    Deshalb bekommt man mit teureren externen Laufwerken 20–40 Gb/s, mit günstigeren und verbreiteteren Produkten, die mit 20 Gb/s beworben werden, aber nur 10 Gb/s

    • Beim MacBook scheint Thunderbolt grundsätzlich Vorrang zu haben, und USB außerhalb dessen, was bereits in der TB-Spezifikation enthalten ist, wird nur dort ergänzt, wo es unbedingt nötig ist
      Außerdem scheint 3.2 Gen 2x2 in keiner TB-Spezifikation bis einschließlich TB 5 definiert zu sein

  • Wegen dieses Artikels habe ich im Büro alle USB-Dock-Kabel ausgetauscht
    Wenn das zum Laptop führende Kabel nicht genug Leistung liefern kann, taktet der Laptop stillschweigend herunter, um den Stromverbrauch zu senken
    Allein durch das richtige Kabel gab es eine Leistungssteigerung von 10–30 %

  • Dazu gibt es auch einen verwandten Beitrag
    USB Cheat Sheet - https://news.ycombinator.com/item?id=31271038 - Mai 2022 (168 Kommentare)

  • Ich habe einmal gehört, dass die USB-Benennung absichtlich verwirrend gemacht wurde
    Es wirkt so, als würde das USB-IF ältere Generationen absichtlich umbenennen, damit Hersteller altes Zubehör aus dem Lager weiterverkaufen können, als wäre es aktuell
    So wäre es viel klarer:
    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 scheint endlich in die richtige Richtung zu gehen

    • USB 4 geht eher in eine noch schlechtere Richtung
      USB 4 ist Thunderbolt 4 ähnlich, aber fast alles ist optional
      USB 4 muss zum Beispiel nicht einmal DP Alt mode unterstützen, während Thunderbolt 4 das immer tut
    • Ein USB-Hub, den ich vor Kurzem gekauft habe, ist fast genau so beschriftet, und das gefällt mir ziemlich gut
      Er ist per USB4 mit dem Host verbunden und an den Ports steht Folgendes:
      Power in/USB 10Gbps
      USB 10Gbps
      USB 10Gbps
      8K HDMI
      Bisher bin ich damit ziemlich zufrieden
    • Ich glaube wirklich, dass das ganz bewusst so gemacht wird
      Das HDMI Forum hat HDMI 2.0 ebenfalls in HDMI 2.1 aufgehen lassen und die 2.1-Funktionen optional gemacht, sodass Hersteller HDMI-2.0-Geräte als 2.1 bezeichnen können, auch ohne echte 2.1-Funktionen
      AMD hatte in letzter Zeit etwas Ähnliches, als eine neue Generation mobiler Prozessoren vorgestellt wurde, von denen die Hälfte in Wirklichkeit nur umbenannte Altgenerationen waren
    • Oder man könnte es einfach so machen
      5 Gbps --> USB 3
      10 Gbps --> USB 3.1
      20 Gbps --> USB 3.2
      Dann ist sofort klar: Je höher die Zahl, desto besser

  • Ich bin seit 45 Jahren in der Tech-Branche, und trotzdem habe ich bei USB und Thunderbolt, was womit kompatibel ist und wie schnell es sein sollte, immer noch überhaupt keinen Überblick

    • Wenn man ein Thunderbolt-5-Kabel kauft, deckt das alle USB-Standards und noch mehr ab
    • Mein erstes USB-C-Gerät samt Kabel habe ich tatsächlich erst letztes Jahr gekauft
      Davor habe ich lange stabil DisplayPort und Thunderbolt 2 genutzt, und USB-C finde ich physisch viel zu empfindlich, deshalb mag ich es überhaupt nicht
      Vor 2023 hatte ich nicht einmal einen Computer aus der Zeit nach 2012, habe die Hochphase von USB3 und die ganze Naming-Debatte also fast komplett übersprungen, aber die höhere Geschwindigkeit merkt man auf jeden Fall deutlich