USB端口与速度完全指南:从USB-C到Thunderbolt 5

本文详细解析USB-C、USB4、Thunderbolt等接口技术规格,涵盖数据传输速度、电源交付标准和DisplayPort替代模式,帮助读者理解现代USB技术的复杂生态系统与最新发展。

USB-C、USB-A及其他接口类型

USB-C或USB-A指的是设备和线缆上连接器的物理形状,并不一定代表其速度或功能。自2014年发明以来,USB-C因其更小巧、功能更强大而逐渐取代USB-A。其形状类似于细长的椭圆形,与USB-A的矩形形状不同。USB-C还是可逆的,因此不会插错方向。

除此之外,USB-A在设计上还存在硬件限制,其固定功率输出为5伏,而USB-C没有此限制。随着USB电源交付(USB-PD)和DisplayPort替代模式的出现,USB-C的功能得到了极大扩展。

除了USB-C和USB-A,还有许多其他类型的USB连接器,在一些较旧的配件上仍会遇到,例如USB-B和Micro-USB。例如,我的一副旧款头戴式耳机仍通过Micro-USB充电,而一个MIDI键盘则使用USB-B接口。这些接口的另一端通常使用USB-A,但代表了您会遇到的各种端口类型,需要不同的线缆。幸运的是,许多这类接口正在转向USB-C,如今在充电适配器、集线器和扩展坞中,USB-C已成为更通用、功能更全面的标准。

USB世代解析

无论是USB-C还是USB-A,每个USB设备都基于某个版本的USB规范构建,这些规范由USB实施者论坛(USB-IF)管理。这些版本主要以其数据传输速度和功率输出能力为特征(至少,这些是您最需要关心的方面)。

虽然只要使用相同类型的端口,大多数这些设备都可以互操作,但整个传输链将遵循链中最慢部分的速度。假设您将一个USB 3.2固态硬盘插入计算机的USB 3.2端口,但使用了USB 3.0线缆。不幸的是,这将意味着数据只能以USB 3.0的速度传输。因此,如果您需要全速传输,必须确保链中的每个环节都支持您所需的速度。

最新版本是USB4,自2022年开始出现。其初始速度范围为20 Gbps至40 Gbps,比USB 3.2 Gen 2的带宽翻倍。这是首个专为USB-C构建的USB世代,意味着未来的所有进步都将抛弃USB-A。USB4版本2于2022年宣布并认证,将潜在速度提升至120 Gbps,但设备和外围设备尚未广泛采用。

当涉及到USB 3.0的众多迭代时,情况变得极其复杂。由于所有品牌名称变得不一致且无帮助,我们建议完全忽略这些标签,直接搜索实际的速度评级。好消息是,许多USB集线器和扩展坞制造商已开始放弃使用名称、标签和符号。如今,您通常会直接在端口旁边看到最大速度,以绕过名称问题,这是确保您了解所获功能的最快方式。

在评估USB-A端口时,请记住20 Gbps是您能获得的最高速度。无论它被称为USB 3.2 Gen 2还是USB 3.2 Gen 2x2,其速度都是相同的:20 Gbps。同时,10 Gbps的速度将标记为USB 3.1 Gen 2或SuperSpeed Plus,而5 Gbps的速度将标记为USB 3.0、USB 3.1 Gen 1或SuperSpeed。

因此,如果您使用较旧的存储设备或配件,并且速度对您很重要,您可能需要查找USB的具体世代。几年前营销为“USB 3.0”的设备与今天营销为“USB 3.2”的设备,如果制造商在世代名称或传输速度评级方面不够透明,则可能具有相同的传输速度。您甚至可能在一些旧配件上遇到已有25年历史的USB 2.0标准,其最大数据传输速度为480 Mbps。

什么是USB电源交付(USB-PD)?

电源交付,通常写作USB-PD,是一种通过USB为外围设备供电或充电的快速充电技术,这是我们每天用来为手机和其他设备充电的技术。但如今,USB-PD已大大扩展了其能力。您可以选择一个带有多个USB-C电源交付(USB-C PD)端口的充电适配器,为多个设备充电,而不是为每个设备携带一个充电器。随着USB-PD 3.1的出现(如Thunderbolt 5中所示),它甚至可以支持高达240瓦的功率。您也会在USB集线器上找到这类端口,有时称为“直通充电”,尽管这不是官方术语。

确保充电适配器或集线器上的USB-C端口的瓦数能够满足您设备的需求。MacBook Pro在高强度工作负载期间通常需要96瓦(尽管您仍可以以较低瓦数充电),因此您可能需要充电适配器或USB集线器上的100瓦USB-C端口以获得最佳充电体验,这在USB4中受支持。

USB DisplayPort替代模式如何工作

与电源交付类似,USB-C还引入了另一个重要功能:DisplayPort替代模式,通常标记为DP Alt Mode或带有“D” DisplayPort标志。最常见的是,这用于通过单根USB-C线缆将笔记本电脑连接到显示器,而不是使用HDMI或DisplayPort。重要的是,DP Alt Mode通过该单一连接提供音频和视频。

DP Alt Mode自USB-C推出以来就已存在,但通过这一根线缆可以发送的数据量取决于所使用的DisplayPort世代。例如,USB 3.2使用DisplayPort 1.4作为其DP Alt Mode,而USB4则要求必须支持DP Alt Mode,并使用DisplayPort 2.0以获得更高的分辨率和刷新率。例如,DisplayPort 2.0支持三个4K HDR显示器以144 Hz运行,而DisplayPort 1.4a仅支持两个4K HDR显示器以60 Hz运行。

Thunderbolt与USB

不仅USB标准 notoriously 令人困惑,而且在实际产品中保证这些速度和功能甚至更加混乱。USB标准总是在一个范围内;仅仅因为您在某个设备上看到USB4端口,并不能保证它能达到那些最大速度。远非如此。

这就是Thunderbolt的用武之地。这是一个英特尔拥有的标准,与苹果合作开发,使用与典型USB设备相同的USB-C连接器。它通常出现在配备英特尔芯片或MacBook的高端设备中。由于最近的一些许可变化,甚至一些高级AMD笔记本电脑现在也配备了Thunderbolt 4端口。

Thunderbolt强制执行更严格的要求以获得认证,通常标有Thunderbolt标志。Thunderbolt 4是目前在设备和外围设备中广泛使用的最常见版本,它基于USB4构建。因此,Thunderbolt 4端口可以完成USB4所能做的一切,包括高达40 Gbps的传输速度、高达100瓦的电源交付以及对DisplayPort 2.0替代模式的支持。

Thunderbolt 4保证最多两个4K显示器以60 Hz运行,而USB4则可能有所不同。Thunderbolt 4还可以在长达两米的线缆长度上支持这些最高传输速度,而USB4仅限于一米线缆。然而,即使是Thunderbolt 4,也存在一系列功能差异。例如,在较便宜的实施方案中,Thunderbolt 4的最低速度为32 Gbps。因此,虽然最高规格不能保证,但总体而言,差异较小。

虽然Thunderbolt是自己的规范,但它仍然与USB端口交叉兼容。然而,任何连接都将默认为链中最慢的环节。好消息是,只要您的设备具有USB-C连接,您就可以将其插入Thunderbolt端口,并且它可以正常工作。只是,可能速度会慢一些。

Thunderbolt 5怎么样?

Thunderbolt 5是USB技术的下一个重大演进,它终于开始出现在产品中。2025年,少数高端笔记本电脑采用了Thunderbolt 5,包括MacBook Pro(M4 Pro/Max)、Razer Blade 16以及一系列高级游戏笔记本电脑。重要的是,我们还开始看到更多Thunderbolt 5扩展坞、存储设备和外部GPU。这些配件至关重要,因为需要它们才能获得设备上Thunderbolt 5的全部优势。

目前仍处于早期阶段。Thunderbolt 5的更广泛、更主流的采用可能还需要一段时间。我们还在等待USB4版本2的推出,它可能具有一些相同的规格,并可能支持更广泛的产品。

以下是Thunderbolt 5带来的三大变化,使其成为一次重大升级:

  • 更高的传输速度:Thunderbolt 5端口将双向带宽提升至80 Gbps,是Thunderbolt 4的两倍。对于单向连接(例如输出到显示器),Thunderbolt 5甚至可以使用称为带宽提升的新功能暂时达到120 Gbps。高带宽也重新引起了人们对外部GPU的兴趣。
  • 显示输出支持:Thunderbolt 5扩展了显示输出,并首次支持最多三个4K显示器以144 Hz刷新率运行,或两个4K显示器以240 Hz运行。它甚至可以为单个显示器提供540 Hz或两个8K屏幕以60 Hz运行。这简直令人难以置信。
  • 更多功率:Thunderbolt 5还通过采用USB-PD 3.1提高了电源交付的瓦数。Thunderbolt 4的最大电源交付仅为100瓦,而Thunderbolt 5将其扩展至240瓦。这一点值得注意,因为它现在终于可以为更强大的笔记本电脑充电,如16英寸MacBook Pro或配备独立GPU的游戏笔记本电脑。

确保您的线缆符合规格

获得能够实现巨大数据传输速度的USB集线器或笔记本电脑扩展坞,如果您使用的任何线缆无法达到相同的速度,那将无关紧要。这是一个容易忽略的事情,因为大多数线缆没有标签说明它们支持的速度。幸运的是,您可以采取一些措施来确保使用正确的线缆:

  • 使用设备随附的线缆:确保线缆能够达到您所需速度的最简单方法是使用您任何设备随附的线缆。例如,如果您有一个外部固态硬盘,随附的USB线缆很可能支持该SSD的最快速度。
  • 检查盒子或列表中的规格:一些制造商会在盒子或您获取线缆的在线列表中列出USB线缆的版本(和世代),或者列出其随附设备的规格。一些制造商可能只列出USB连接器的类型,或仅提及版本(如USB 3.2)而不提及世代(如Gen 2x2),使得难以推断实际速度。
  • 寻找速度,而不是USB版本:由于USB规格可能令人困惑,许多制造商已转而直接列出速度。许多线缆,包括我们最佳USB-C线缆指南中的那些,将直接列出其最大速度,跳过所有令人困惑的行话。这也适用于功率瓦数。Nimble列出其USB-C线缆支持高达240瓦的功率,这意味着您可以在240瓦充电器上使用它,并且它将毫无问题地承载该电量。如果您使用仅额定60瓦的线缆,即使您的充电适配器可以输出更多功率,您也只能为设备提供60瓦的功率。
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