Aide-mémoire USB (2022)

 (fabiensanglard.net)
3 points par GN⁺ 4 일 전 | 1 commentaires | Partager sur WhatsApp
  • Les noms de génération USB et les appellations marketing se recoupent mal, si bien qu’une même norme peut apparaître sous plusieurs noms comme USB 3.0, 3.1, 3.2 ou Gen 1, ce qui entretient la confusion
  • Le tableau par génération récapitule le débit de signalisation, la conversion en MiB/s, le nombre de fils nécessaires et la longueur de câble, ce qui permet de comparer d’un coup d’œil de l’USB 1.1 à l’USB4 40Gbps
  • La notation USB Gen A x B utilise A pour la génération et B pour le nombre de lanes, et met aussi en évidence l’overhead d’encodage, la bande passante effective et l’écart avec les vitesses réelles en usage
  • Selon leur configuration en 4, 8 ou 12 fils, les câbles prennent en charge des structures de lanes différentes, et l’USB Type-C dispose d’un nombre de broches suffisant pour prendre en charge deux lanes ainsi que les lignes de signal CC et SBU
  • Le tableau d’alimentation récapitule, de 2.5W pour l’USB 2.0 jusqu’à USB-C PD 3.1 EPR à 240W, la tension, le courant et la puissance maximaux, ce qui permet de comprendre en une fois les normes de données et d’alimentation

Noms et débits USB

  • Les noms marketing USB et les désignations internes étant différents, il est facile de s’y perdre, et une même génération peut être indiquée sous plusieurs noms
    • SuperSpeed USB 5Gbps est également utilisé sous les appellations de la famille USB 3.0 / 3.1 / 3.2 / Gen 1
    • SuperSpeedPlus USB 10Gbps est également utilisé sous les appellations de la famille USB 3.1 / 3.2 / Gen 2
    • SuperSpeedPlus USB 20Gbps correspond à USB 3.2 Gen 2x2, USB4 20Gbps à USB4 Gen 2x2, et USB4 40Gbps à USB4 Gen 3x2
  • Le tableau par génération récapitule le débit de signalisation, la conversion en MiB/s, le nombre de fils nécessaires et la longueur du câble
    • USB 1.1 y est indiqué à 12 Mbps, 1.5 MiB/s, 4 fils, 4 m
    • USB 2.0 y est indiqué à 480 Mbps, 60 MiB/s, 4 fils, 4 m
    • USB4 40Gbps y est récapitulé à 40000 Mbps, 5000 MiB/s, 12 fils, 0.8 m
  • La notation USB Gen A x B utilise A pour la génération et B pour le nombre de lanes utilisées
    • USB 3.2 Gen 1 x 1 est récapitulé avec un signal à 5000 Mbps, un encodage 8b/10b, un débit utile de 4000 Mbps, 500 MiB/s et 400 MiB/s en usage réel
    • USB 3.2 Gen 2 x 1 est indiqué avec un signal à 10000 Mbps, un encodage 128b/132b, un débit utile de 9696 Mbps, 1212 MiB/s et 780 MiB/s en usage réel
    • USB 4 Gen 3 x 2 est récapitulé avec deux signaux à 20000 Mbps pour un total de 40000 Mbps, un débit utile de 38787 Mbps, 4848 MiB/s et 2700 MiB/s en usage réel
  • L’overhead d’encodage est pris en compte dans la bande passante effective ; par exemple, le 8b/10b implique un overhead de 20 %
  • Les systèmes multi-lanes utilisent TX lane striping et RX lane bonding

Câbles, connecteurs et alimentation

  • La configuration possible des lanes dépend du nombre de fils du câble
    • 4 fils : PWR, GND, D+, D-
    • 8 fils : s’y ajoutent RX+, RX-, TX-, TX+
    • 12 fils : incluent aussi les paires RX1/RX2, TX1/TX2
  • Une lane USB est définie comme une paire torsadée +/-
    • 4 fils fonctionnent avec 1 lane half-duplex
    • 8 fils fonctionnent avec 2 lanes, dont 1 montante et 1 descendante
    • 12 fils fonctionnent avec 4 lanes, dont 2 montantes et 2 descendantes
  • Seul l’USB Type-C dispose d’assez de broches pour prendre en charge deux lanes
    • CC1 et CC2 servent à la détection DFP/UFP, ainsi qu’à la négociation d’alimentation et au basculement vers l’alt mode
    • SBU1 et SBU2 sont utilisés comme lignes de bus auxiliaire pour le canal AUX de DisplayPort et la détection de branchement à chaud
  • Le tableau des normes de charge récapitule la tension, le courant et la puissance maximaux
    • USB 2.0 est indiqué à 5V, 500mA, 2.5W
    • USB 3.0 / USB 3.1 sont récapitulés à 5V, 900mA, 4.5W
    • USB Battery Charging 1.2 : 5V, 1.5A, 7.5W
    • USB-C Current Mode sans PD : 5V, 3A, 15W
    • USB-C Power Delivery 1/2 : 20V, 5A, 100W
    • USB-C PD 3.1 EPR : 48V, 5A, 240W
  • Les documents de spécification associés sont organisés avec des liens par version

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1 commentaires

 
GN⁺ 4 일 전
Commentaires sur Hacker News

  • SBU ne signifie pas "Secondary Bus", mais Sideband Use
    Sur certains appareils, il transporte de l’UART, sur d’autres de l’audio
    [1]: https://www.usb.org/sites/default/files/USB%20Type-C%20Spec%20R2.0%20-%20August%202019.pdf (pdf)

    • Il y a une adresse e-mail sous le lien Contact dans l’en-tête :)

  • Petite digression, mais cet autre article de l’auteur mérite aussi vraiment d’être recommandé : https://fabiensanglard.net/mjolnir/index.html
    Je l’ai lu une fois il y a quelques années, et il m’arrive d’y revenir
    Ça me fait aussi penser que j’aimerais bien que le PC de plus de 10 ans que j’utilise actuellement arrive discrètement en fin de vie, pour que je puisse enfin monter un nouveau petit système compact

    • Enfin bon, des accidents peuvent arriver
      On peut trébucher sur le tapis, et ce vénérable PC pourrait tomber dans la poubelle

  • En soi, le naming 3.2 ne me semble pas si mauvais
    Gen indique la vitesse, et "by" la largeur de bande passante, donc c’est globalement un schéma proche du naming PCIe
    En revanche, je n’aime pas le fait que USB 3, USB 3.1 et USB 3.2 désignent en pratique la même chose, et côté commercial, se contenter d’indiquer la prise en charge de 3.1 ou 3.2 peut vouloir dire n’importe quoi entre 5 et 20Gbps, ce qui est loin d’être idéal

    • PCI-E a gardé la même logique dès le départ, avec 1.0, 2.0, 3.0, etc.
      USB a changé plusieurs fois, ce qui a entretenu la confusion pour la plupart des gens, et l’ancien 3.0 n’est même plus du 3.0 aujourd’hui
      Même le sens de 3.1 a changé, donc je ne vois pas pourquoi s’obstiner avec le naming actuel
    • Ce n’est pas seulement un problème marketing
      Windows n’affiche correctement nulle part ce que la carte mère prend en charge, et quand on branche un appareil, il n’indique pas non plus à quelle vitesse la négociation s’est réellement faite

  • Je ne sais pas à quoi ressemblera la communication de données à courte portée en 2050, mais une chose semble certaine : ça s’appellera USB

    • Ce sera sans doute un nom du genre USB-G 4.6 SuperSpeed Plus, et les câbles ne serviront toujours qu’à recharger toutes sortes d’appareils électroniques, avec en plus la moitié qui ne marchera pas correctement
    • Je ne sais pas quelle technologie on utilisera en 2030, mais en 2040 on utilisera sans doute des USB sticks and stones

  • Bon tableau
    Ce serait encore mieux s’il incluait aussi le naming croisé mâle/femelle des connecteurs Type-C et leur brochage, les tensions/modulations/modes de signalisation réels (USB4v2 utilise un encodage PAM3 11b/7t), ainsi que les générations et profils PD

    • Et il serait dommage d’omettre aussi les différents modes de tension propriétaires comme Quickcharge

  • Je ne comprends toujours pas pourquoi les MacBook prennent en charge USB4/Thunderbolt 4/5 mais pas USB 3.2 Gen 2x2
    Résultat, avec des disques externes plus chers j’obtiens 20 à 40Gb/s, mais avec des produits moins chers et plus courants annoncés à 20Gb/s, je reste bloqué à 10Gb/s

    • Les MacBook semblent privilégier par défaut Thunderbolt, puis n’ajouter du support USB que pour ce qui est strictement nécessaire en dehors de ce qui est déjà couvert par la spec TB
      Et il me semble qu’aucune spec jusqu’à TB 5 inclus ne définit le 3.2 Gen 2x2

  • Après avoir lu cet article, j’ai remplacé tous les câbles de dock USB du bureau
    Si le câble branché au portable n’est pas adapté pour fournir assez de puissance, l’ordinateur baisse discrètement sa fréquence pour réduire sa consommation
    Rien qu’en corrigeant les câbles, j’ai obtenu un gain de performances de 10 à 30%

  • Il y a aussi cet article connexe
    USB Cheat Sheet - https://news.ycombinator.com/item?id=31271038 - May 2022 (168 comments)

  • J’ai déjà entendu dire que le naming USB était volontairement rendu confus
    L’idée serait que l’USB-IF rebrand les anciennes générations pour leur donner l’air récentes, afin que les vendeurs puissent continuer à écouler leurs accessoires des générations précédentes restés en stock
    Ce serait beaucoup plus clair présenté comme ceci :
    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 semble enfin aller dans la bonne direction

    • USB 4 part au contraire dans une direction encore pire
      USB 4 ressemble à Thunderbolt 4, mais presque tout y est optional
      Par exemple, USB 4 peut très bien ne même pas prendre en charge le DP Alt mode, alors que Thunderbolt 4 le prend toujours en charge
    • Un hub USB que j’ai acheté récemment est étiqueté presque de cette façon, ce que j’apprécie pas mal
      Il se connecte à l’hôte en USB4, et les ports sont indiqués ainsi :
      Power in/USB 10Gbps
      USB 10Gbps
      USB 10Gbps
      8K HDMI
      Jusqu’ici, j’en suis plutôt satisfait
    • À mon avis, c’est vraiment fait délibérément de cette manière
      Le HDMI Forum a lui aussi absorbé HDMI 2.0 dans HDMI 2.1 et rendu les fonctionnalités 2.1 optionnelles, permettant ainsi aux fabricants d’appeler 2.1 des appareils 2.0 sans vraies fonctions 2.1
      AMD a aussi fait quelque chose de similaire récemment, en lançant une nouvelle génération de processeurs mobiles dont la moitié n’était en fait qu’un rebranding de l’ancienne génération
    • Ou alors on pourrait simplement faire comme ça
      5 Gbps --> USB 3
      10 Gbps --> USB 3.1
      20 Gbps --> USB 3.2
      On comprend tout de suite que plus le chiffre est élevé, mieux c’est

  • Même après 45 ans dans l’industrie tech, je n’arrive toujours pas à m’y retrouver entre USB et Thunderbolt, ce qui est compatible avec quoi et à quelle vitesse ça devrait fonctionner

    • Si vous achetez un câble Thunderbolt 5, vous couvrez tous les standards USB et même au-delà
    • Je n’ai acheté mon premier appareil et câble USB-C que l’an dernier
      Avant ça, j’avais utilisé DisplayPort et Thunderbolt 2 pendant longtemps sans problème, et je déteste vraiment l’aspect physiquement trop fragile de l’USB-C
      Avant 2023, je n’avais même aucun ordinateur sorti après 2012, donc j’ai pratiquement sauté toute la grande période de l’USB3 et des débats sur le naming, mais le gain en vitesse, lui, se ressent clairement