Tại sao USB 3.1 chỉ sử dụng hai trong bốn dòng dữ liệu có sẵn?

Nhìn vào các thông số kỹ thuật cho USB-C, tôi nhận thấy rằng có bốn cặp vi sai SuperSpeed ​​để truyền dữ liệu, như được thấy trong https://en.wikipedia.org/wiki/USB-C#Specutions . Bài báo Wikipedia cũng nói rằng chỉ có hai trong số các cặp này được sử dụng ở chế độ USB 3.1, điều mà tôi thấy rất lạ.

Trong câu hỏi này ( Tại sao Thunderbolt 3 trên dây đồng nhanh hơn USB 3.1? ) Mà tôi đã hỏi gần đây, Ali Chen đã trả lời rằng Thunderbolt 3 qua USB-C sử dụng cả hai cặp này, nhưng USB 3.1 thì không. Tôi biết rằng có thể chạy Thunderbolt 3 trên bất kỳ cáp USB-C chất lượng cao nào, vì vậy chúng phải có tất cả các dây cần thiết. Tại sao USB 3.1 tiêu chuẩn trên Loại C không sử dụng cả hai cặp để truyền dữ liệu gấp đôi?

USB 3.1 Gen 2 (SuperSpeed ​​+, 10 Gbps) được thiết kế để hoạt động trên cả cáp USB 3.0 hiện có (loại có 5 tiếp điểm phụ), cũng như cáp USB Type C.

Do cáp USB 3.0 hiện có (loại có đầu nối loại A và B, cũng như các biến thể micro A và B) chỉ chứa một cặp siêu tốc độ (cặp Tx và cặp Rx), USB 3.1 Gen 2 chỉ có thể sử dụng một cặp đôi đó và vẫn hoạt động trên cáp USB 3.0 hiện có. Vì vậy, ngay cả khi bạn chạy USB 3.1 Gen 2 qua cáp có đầu nối Loại C, nó chỉ sử dụng một cặp siêu tốc độ. Điều này cũng cho phép có các cáp có khả năng USB 3.0 / 3.1 với đầu nối Loại C ở một đầu và các đầu nối loại A, B, micro A hoặc micro B kiểu USB 3.0 trước đó ở đầu kia.

Bây giờ bạn có thể hỏi một câu hỏi tiếp theo, "Tại sao Diễn đàn Người triển khai USB (USB-IF, tập đoàn tiêu chuẩn USB) không xác định hương vị giao thức USB nhanh hơn tốc độ 10Gb / giây, sử dụng cả tốc độ siêu tốc các cặp trong cặp kết nối Loại C? " Đó là một câu hỏi hợp lệ, nhưng tôi không muốn suy đoán. Nó chắc chắn sẽ là một sự khởi đầu lớn hơn so với các thiết kế USB PHY trước đó, trong đó nó sẽ có hai luồng dữ liệu gửi và nhận riêng biệt sẽ phải được phối hợp. Trên thực tế, nó sẽ là một loại giao diện song song trong khi USB theo truyền thống thường được nối tiếp.

Cách bạn hỏi câu hỏi của bạn đã bộc lộ một vài hiểu lầm tiềm ẩn mà tôi muốn giải quyết ở đây:

Tôi biết rằng có thể chạy Thunderbolt 3 trên bất kỳ cáp USB-C chất lượng cao nào

Điều đó không hoàn toàn đúng. Có nhiều loại cáp tương thích USB Type C chất lượng cao không phù hợp với Thunderbolt 3. Thunderbolt 3 bị giới hạn ở độ dài ≤ 0,5m nếu bạn có cáp thụ động. Để đi lâu hơn thế (như 2m), bạn cần một cáp hoạt động đắt tiền hơn (một cáp có chip IC đặc biệt trong đó để hỗ trợ xử lý tín hiệu).

Tại sao USB-C tiêu chuẩn không sử dụng cả hai cặp

USB-C không phải là một giao thức. USB Type C là tên của thông số kỹ thuật của đầu nối và cáp; nó không phải là tên của các giao thức được sử dụng trên các đầu nối và cáp đó. Khi thực hiện các giao thức USB qua cáp Loại C, bạn đang thực hiện USB 3.1 Gen 2 (10Gbps "SuperSpeed ​​+") hoặc các hương vị trước đó của USB.

USB 3.1 sử dụng một làn (cặp Tx và cặp Rx) vì đây là chuẩn USB, chỉ sử dụng một Rx + Tx. Tất cả các đầu nối USB gốc (A, B, microAB) chỉ có một cặp tiếp điểm SS (SuperSpeed) và toàn bộ kiến ​​trúc phần cứng USB chỉ tập trung vào một thiết kế một làn.

Để sử dụng song song nhiều làn đường hơn, cần có thêm các yếu tố kiến ​​trúc trong ống dữ liệu phần cứng về cách xử lý đồng bộ hóa làn đường và các vấn đề khác liên quan đến quản lý lớp liên kết riêng lẻ, trao đổi tín dụng đệm và khôi phục lỗi, đào tạo liên kết và tối ưu hóa điện kênh riêng lẻ. Khi bạn thực hiện tất cả điều này, nó sẽ được chuyển thành "Thunderbolt". Hoặc một cái gì đó như MIPI .

Đầu nối Type-C là một tiêu chuẩn mới cho CONNECTOR, có nghĩa là có khả năng ứng dụng rộng hơn so với USB. Nhu cầu về Type-C chủ yếu được thúc đẩy bởi thiết kế hệ thống, để phù hợp với các yếu tố hình thức nhỏ hơn của thiết bị điện tử cầm tay. Về mặt nào đó, nó không liên quan gì đến USB và yêu cầu của bạn sử dụng lại tất cả các làn siêu tốc có sẵn để thay đổi kiến ​​trúc USB tiêu chuẩn là không có cơ sở.