Hi,我是溢图科技。
开始落笔时:ET认为一个真正的相机玩家不仅要懂相机,还要对电脑、存储、网络有所了解。
正式写完后:ET希望大家能对电脑、存储、网络有一些了解……
—— 呃,我很想把文章写得再短一点、再简明一些。实际上为了便于理解,下面的内容已经在范围和严谨性上作出一些妥协了。
▲ 这是Intel对雷电接口的宣传图,意思是雷电接口能做其他所有USB接口的工作 —— 但其实这个图也有一点点问题。
特别感谢@肥威 老师对本文的资料补充和订正。
为什么写这篇文章聊这个话题是因为群友询问小米正在众筹的1TB高速移动固态硬盘是否值得买,以及他正在用的苹果笔记本电脑是否支持2000MB/s的传输速度。我的回复是:
- 小米这款移动固态硬盘在同样具备1TB容量和2000MB/s传输速度的产品里确实是比较便宜的、很有价格竞争力的;(作为参考:金士顿XS2000售价约829元、闪迪E81售价约1099元、雷克沙SL660售价约1299元。)
- 但绝大多数电脑都不能实现2000MB/s传输速度,并且苹果笔记本上的情况可能还要更糟一些。
USB的接口和速度
目前,最常见的USB接口有3种:
① USB Type A或简称USB-A,电脑上最常见的USB接口,最大支持10Gbps传输速度。
② USB Type C或简称USB-C,使用范围越来越广的USB接口,支持正反双面拔插,最大支持40Gbps传输速度。
③ USB micro-B或简称micro USB,早期安卓手机、智能设备、低功率充电设备接口,最大支持480Mbps传输速度(即USB 2.0)。
需要说明的是,micro USB还有一个支持USB 3.0的版本,称作USB 3.0 Micro-B或者Micro-B SuperSpeed,主要用于移动硬盘和一些中高端数码单反(例如佳能5D4、尼康D850等)。设备插槽由两部分触点组成,只插普通micro USB数据线时也能传输,但速度只有USB 2.0水平。
▲ 来不及实拍了,就用绿联产品图吧,左上为USB-A,右上为USB-C,左下为micro USB,右下为支持USB 3.0的micro USB。
这里也列出几种接口的最高带宽和实际传输速度。到了40Gbps这里,由于带宽划分和主控芯片的关系,实际传输速度并不能达到2GB/s翻倍。
现在可以对“为什么写这篇文章”中的问题做进一步说明了:小米1TB移动固态硬盘通过USB 3.2 Gen 2×2接口(现已更名为USB 20Gbps接口)达到最高2000MB/s传输速度。但目前只有少数高端整机和电脑主板配备此接口。好消息是台式电脑如有额外PCIe插槽,可以花不到200元购买扩展卡获得此接口。坏消息是笔记本电脑用户、苹果电脑用户完全没办法拥有此接口(至少ET还没看到提供USB 3.2 Gen 2x2接口的扩展坞或转换器)。
如果将USB 3.2 Gen 2×2接口的移动固态硬盘插在速度较低的USB接口上。结果是能用,但速度快不起来。(同理还有一些高端CFe B型读卡器)
USB4和雷电可能会有朋友问了,Macbook Pro、Mac Studio和一些新电脑不是具备USB4接口么。我在40Gbps的USB4接口上接装20Gbps的USB 3.2 Gen 2×2接口移动固态硬盘,这也不能跑满吗?很尴尬,确实跑不满。
USB接口一路发展到10Gbps之后出现了分支:一边是自成体系的USB 3.2 Gen 2×2,另一边则是基于雷电3的USB4。从结果上来看,实现USB 3.2 Gen 2×2的成本并不高,但这么多年来支持它的主机和设备数量相当有限;而USB4接口不仅兼容现有雷电3设备,还没有雷电设备的强制认证成本,看起来更有发展前景。
这里就要说到USB4、雷电3/雷电4的关系了:
雷电3是Intel和苹果在2016年发布的技术标准。它使用USB-C物理接口和另一套传输协议,最高提供40Gbps带宽,并且支持数据、充电、视频的一线传输。划重点:雷电3一定采用USB-C接口,但USB-C接口不都支持雷电技术。
而USB4(2019年发布)和雷电4(2020年发布)都是基于雷电3、兼容雷电3的。我们可以粗略理解为USB4是雷电3的一个大众化版本,取消了一些强制认证来降低成本;而雷电4则是雷电3的更完善版本,优化了带宽分配机制、提升了外设扩展能力,将一些高级特性从“支持,但非必须”变成“必须”提供。
虽然这么做会让一些朋友感到更加混乱,但我必须要在下面的表格中加入USB3/DP(支持视频输出的USB 3.x接口)这个选项(Intel原版表格也是这样设计的) 。一些笔记本的数据/视频接口或“全功能USB-C”接口也能提供视频输出。虽然物理接口都是USB-C,但最高传输速度和供电能力则和USB4、雷电3/雷电4有比较大的差别。
* 苹果对“Thunderbolt”的官方翻译为“雷雳”,本文为统一叙述依然称为“雷电”。
小结与补刀
如果你只关注传输速度,那么USB4、雷电3/雷电4的理论带宽都是40Gbps。雷电3因为数据带宽分配问题而存在22Gbps的传输速度限制(约2.75GB/s),而USB4和雷电4因为主控芯片原因也没能将这个速度提升太多(大概约3.1GB/s),总体上差别不大。当雷电3、USB4、雷电4遇到其他USB接口设备时(包括USB 3.2 Gen 2x2),传输速度就只有最高10Gbps了 —— USB 3.2 Gen 2×2在这里被跳过去了。
最后补几刀:
(这条比较重要)
根据之前的一些测试,苹果M1系列芯片电脑的雷电接口对于USB 10Gbps的支持并不好。事实上,我自己测试反应的结果不只是对USB 10Gbps兼容性不好 —— 以我的Mac Studio(M1 Max)为例,在雷电接口上使用USB 5Gbps硬盘盒时的传输速度降低约25%,在USB-C接口上使用CFe B型读卡器时的传输速度降低约15%,而雷电扩展坞上的USB 10Gbps接口则不存在速度损失。
USB 5Gbps硬盘盒在不同接口上的测速,从上到下分别是Mac Studio的USB-C接口、Mac Studio的雷电接口、雷电扩展坞上的USB接口。
USB 10Gbps读卡器在不同接口上的测速,从上到下分别是Mac Studio的USB-C接口、Mac Studio的雷电接口、雷电扩展坞上的USB接口。
(这条有点价值)
USB接口对USB接口是向下兼容(能用,不保证速度跑满)、雷电接口对雷电接口也是向下兼容的、USB4对雷电3也是兼容的,但雷电设备在USB 3.x接口上并不一定可以正常使用。目前在售的雷电3/USB4硬盘盒内部都是1颗雷电芯片 1颗USB 10Gbps芯片。如果只有雷电芯片,就会无法兼容USB 3.x设备 —— 一些早期的雷电接口移动固态硬盘(比如三星X5)就是这种情况。
(这条不太重要)
最初能查到USB4也有20Gbps和40Gbps两版速度,USB-IF更改名称后也没有明确USB 20Gbps是基于USB 3.2 Gen 2×2还是USB4。因为也没看到什么具体产品,所以文章里将USB4 20Gbps和早期非全速雷电3一起忽略掉了。
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