USB4百科
USB4 和 Thunderbolt 4 都带来了什么新改变？
随着带有 M1 芯片的 Mac 产品线发布，USB4 也逐渐进入大众的视野中。
不过，苹果官网的这张 M1 MacBook Pro 介绍图可能会让很多人一头雾水，明明标注了 USB4，可为什么下面的速度只提到 USB 3.1 第二代？
令人疑惑的 M1 MacBook Pro 介绍
此外，为什么宣传图里将雷雳和 USB4 放在了一起？USB4 和原先的 USB 3 协议有哪些不同？以及最新的雷雳 4（Thunderbolt 4，下文简称 TB 4）有哪些改变？你将能在这篇文章里得到解答。
USB4比 USB3它带来了更好的
USB4 是最新一代 USB 规范标准1，带来了如下特性：
- 更方便：统一的形状
- 更合理：通过「隧道」进行传输
- 更兼容：不仅兼容现在，也兼容未来
统一的形状接口
USB4 将只有 Type-C 这样形状的接口，和 TB 3 在接口上保持完全一致，且最低也会保障 USB 2 （480Mbps）的速度，足够满足简单的数据传输需求了。基于上述这点相信未来大家出门带上 Mac 可以真正意义上的只带一根或者两根线（C-Lightning）就可以出门。
全新的数据「隧道」
USB4 将不使用传统的通用数据传输机制，而是采用了「隧道」的方式，在整条链路上划分出不同的「隧道」用来传输数据，目前 USB4 支持如下三种隧道：
- 数据传输：USB 3.2 隧道
- 视频传输：DisplayPort 1.4a 隧道
- 可选隧道：PCI-E 隧道
为了方便理解，这里举个形象的例子：将 USB4 理解成一个可以随时调整车道的公路。数据传输（小汽车）、视频传输（SUV）和大型数据传输（大货车）都可以从这根线上（公路）经过；由于（车道）可以随时发生改变，所以可以根据实时数据传输速度（车流量），调整每个隧道的最大速度（有多少车道），做到充分利用带宽。
而且对于数据传输通道和 PCI-E 隧道这类可以同时建立多个相同类型隧道的隧道类型，带宽也可以被充分利用，比方说给新 Mac 上接上了支持 USB4 的 USB 拓展坞，同时接上多个 U 盘和 SSD，当一个 U 盘传输数据占用掉了拓展坞 10% 左右的带宽，剩下 90% 的带宽可以释放给外置高速 SSD 使用，相比在旧版本的 USB 协议中所有设备平均分享总带宽要好上不少。
USB 3.1 第二代隧道
这也是为什么明明是 USB4 协议，在 M1 Mac 的技术详情里却标记的是 USB 3.1 第二代（也就是 USB 3.2 一代）的主要原因。在 USB4 的状态下，数据传输时的速度只有 USB 3.2 10Gbps 的速度。那么 USB4 最大 40Gbps 的速度是怎么达到的呢？
两倍的速度但想要高速传输更复杂了
如果仅支持通过 USB 3.2 隧道传输数据，那么 USB4 只强制要求 10Gbps 的数据传输带宽，也可以选择 20Gbps 的数据传输带宽。如果加上显示传输所需要的带宽，USB4 强制要求的带宽则是 20Gbps，也可以选择 40Gbps 的高速版本（拓展坞强制需要），一切全部由厂商决定。
由于存在非常多的可选项，所以我将接口、转接器和外界设备的在支持 USB4 以后支持的速度给归纳出来，方便大家日后查询：
USB4和其它协议的兼容
DisplayPort 2.0
虽然 USB4 本身已经支持 DisplayPort 1.4a 视频传输标准了——支持 8K 60FPS 或者 4K 120FPS 的视频传输，这个标准相信能够满足未来 3–5 年的需求，但是更久以后呢？USB4 选择的是兼容 DisplayPort 2.0，也就是 USB4 的 DisplayPort Alt Mode。这也是为什么 M1 芯片没有标注具体 DisplayPort 版本的主要原因，因为这个 Type-C 口既能够工作在 DisplayPort 1.4a 也能工作在 DisplayPort 2.0 状态，方便在需要的时候随时切换。
通过 DisplayPort 2.0，最大可以推动一个 60Hz 10bit 色深的带压缩 16K HDR 显示器或是一个 60Hz 10bit 色深的不带压缩的 10K SDR 显示器。足以能够满足未来 8–12 年的显示需求了。
Thunderbolt 3 和 Thunderbolt 4
想要更快一点的传输，还是要靠 Thunderbolt 3 & 4。但 USB4 对 Thunderbolt 3 & 4 都是可选兼容的，不过一般支持 PCI-E 隧道的 USB4 就是兼容 TB 协议的，这里比如 M1 芯片的 Mac。如果兼容 TB 协议，USB4 还能支持网络传输、PCI-E 外接拓展、菊花链等特性。
而且由于 TB 的特殊性，当 USB4 工作在 TB 兼容模式的时候，每个链路都会比原来更快一点。
PD 协议
PD 协议也算是我们的「老朋友」了，同样 USB4 也支持 PD 协议，规定每个 USB4 接口至少支持 7.5W 供电，最大支持 100W 的供电。
USB4 还考虑到 PD 握手之前的功率，规定在 PD 协商之前，每个 USB4 接口需要提供 5V 的电压，和下列三项中的任何一个 小于250mA（默认）、1.5A 和 3A 电流。
通过全新的 USB4，你不仅可以使用一根线完成笔记本拓展屏幕、传输数据、甚至外接 GPU 畅玩游戏，甚至它还会智能分配带宽让该快的更快，其他不需要的设备更加节省带宽。
只是一次「小」更新的 Thunderbolt 4 协议
TB 4和其他协议的直观对比
总的来说 TB 4 没有太大升级，主要是减少了用户的一些选择困惑。
更统一
以前 TB 3 的时候虽然宣传的是最大速度 40Gbps，但实际上还是有最大速度 20Gbps 的版本（Alpine Ridge）。而这次更新完整写明了 TB 4 最大速度有且只有 40Gbps 这一选项，让用户对比起来不困惑。
TB 4 对 USB4 是完整兼容，再也不会出现买了根很贵的线却用不了的情况，万能线认准 TB 4 就好。
更安全
强制开启 DMA 保护，能够阻止外围设备未经许可直接访问内存。Surface 系列一直不支持 TB 的原因也是因为以前外围设备可以直接访问内存，会有安全问题。
更方便
TB 4 至少有一个接口能保留充电的功能，出门大部分场景可以用一个 PD 充电头解决了。我见过不少游戏笔记本虽然支持 TB 3 但是不支持充电，出门还是要背着个搬砖大的电源才行，未来这个情况应该会少很多了。
TB 4 的拓展坞还会允许外接鼠标和键盘唤醒电脑，在一根线连接电脑、显示器、拓展坞、外接硬盘的场景里，应该会变得更加易于使用。
TB 4 接口还将支持双路 4K 输出。原本在使用拓展坞时只能输出一个 4K 60Hz 画面，另一个 4K 60Hz 画面需要用另外根 TB 线缆。未来使用一个 TB 4 的拓展坞甚至是一根 TB 4 线缆就可以同时支持 2 个 4K 显示器输出了。我猜测这也是为什么新 Mac 不支持 TB 4 的主要原因，因为新的 M1 芯片的 Mac 通过 Type-C 外接显示器时只能连接一台。
总的来说 TB 4 并没有很大幅度的升级，但也没有把 Type-C 做得更复杂——不会让普通人再迷惑：「明明都是 Type-C 为什么这个线用不了。」而且 TB 4 是完整兼容 USB4 的，也就是我们可以将 TB 4 和 USB4 40Gbps 画上等号，选购时再也不会搞错了。也不会出现买了根很贵的线接在电脑和硬盘上，发现速度只有 USB 2.0 这样令人沮丧的情况了。
