Das Chaos des USB-Namens geht weiter – DER SPIEGEL

Als Apple Mitte November seine neuen MacBooks und Mac Mini mit seinem M1-Prozessor vorstellte, war ein bemerkenswerter Aspekt die Integration von USB-C-Buchsen in Thunderbolt. Diese schnelle Benutzeroberfläche ist bei Apple Standard, aber auch eng mit Mitentwicklern verbunden Intel verbunden – von dem Apple gerade zugunsten seiner ARM-Prozessoren weggegangen ist.

Noch überraschender war, dass USB-C-Anschlüsse als »Thunderbolt / USB 4« bezeichnet wurden: Muss Äpfel tatsächlich Thunderbolt 4 oder USB 4 in seinen ersten CPU-Entwicklungsschritt integriert – mit anderen Worten, die neuesten Revisionen beider Spezifikationen, die noch nicht einmal ein Jahr alt sind? Ein Blick auf das Datenblatt zeigt: Ja und Nein – gefolgt von einem fetten „aber“.

Wie frühere Macs können die neuen M1-Macs Thunderbolt 3 verarbeiten und verfügen über einen USB 3.1-Host-Controller für die Gen 2-Datenübertragung mit 10 Gbit / s. Auf dem Motherboard befinden sich jedoch die JHL8040R-Komponenten, die Intel als „Thunderbolt 4 Retimer“ angibt. Solche Retimer verbessern die Signalqualität, enthalten jedoch keine Protokolllogik: Sie basieren auf der Thunderbolt-Logik auf dem SoC-Prozessor (oder anderswo). Die Logik des Thunderbolt 3 wurde in die zehnte Generation von Core i-Prozessoren und der neuere Thunderbolt 4 in die kürzlich eingeführte elfte Generation des Core i integriert. Apple hat auch die Logik von Thunderbolt 3 im M1 SoC. Immerhin: Thunderbolt 3 und Thunderbolt 4 haben die gleiche Benutzerdatenrate von 40 GBit / s, sodass Thunderbolt 4 in dieser Hinsicht keinen Vorteil bietet – und die gleichen Chips funktionieren für beide.

Verwirrungsname

Die Tatsache, dass es keine neue Geschwindigkeitsstufe gibt, ist darauf zurückzuführen, dass die Weiterentwicklung von Thunderbolt als separater Standard eingestellt wurde: Intel hat die Spezifikationen des USB-IF USB-Standardisierungsausschusses bestanden, der USB 4 basierend auf standardisiert hat zu – mit dem von Thunderbolt bekannten, aber für die neue maximale USB-Datenrate von 40 GBit / s. USB-IF hat bestimmte technische Details geändert, sodass die sauberen Thunderbolt 3-Controller nicht vollständig mit USB 4 kompatibel sind. An dieser Stelle muss sich der aufmerksame Leser einer Frage stellen: Warum Apple für die USB-C-Basen des M1 wirbt Macs mit USB 4?

Dies liegt daran, dass alle Hersteller in ihren Datenblättern angeben können, auf welchen USB-Test sie die Verbindungen getestet haben – und nicht auf die von den Ports angebotene Höchstgeschwindigkeit. Obwohl mit jeder (Unter-) Überarbeitung des USB-Standards eine neue Geschwindigkeitsstufe hinzugefügt wurde, sind natürlich alle vorherigen Stufen aus Gründen der abnehmenden Kompatibilität enthalten – die sogenannten Generationen. USB 3.0 brachte Gen 1-Geschwindigkeit von 5 GBit / s, mit USB 3.1 10 GBit / s-Alias ​​Gen 2 hinzugefügt. Das weniger verbreitete USB 3.2 brachte 20 GBit / s Alias ​​Gen 2×2, während das 40 GBit / s-Level, das mit USB 4 hinzugefügt und von Thunderbolt abgeleitet wurde, offiziell als Gen 3×2 bezeichnet wird. Ohne die „Gen“ -Spezifikation kann nicht sicher gesagt werden, welche Geschwindigkeit eine USB-Buchse bietet.

Tödliche Explosion

Da USB-IF »c’t« auf Anfrage angekündigt wird, reicht es für eine USB-4-Spezifikation aus, wenn es mindestens der Gen-2-Geschwindigkeitsstufe von 10 GB / s entspricht, die erstmals mit USB 3.1 eingeführt wurde. Es war bereits bekannt, dass Gen 3×2 nicht unbedingt unterstützt werden muss – aber nicht, dass dies auch für Gen 2×2 gilt. Vor allem: Die USB 3.0-Geschwindigkeit von Gen 1 (5 GBit / s) reicht nicht aus – zumindest als Designziel für Entwickler. Relevante Peripheriegeräte arbeiten auf diese Weise sicherlich rückwärts, und der Pegel von 5 Gbit / s ist im Allgemeinen ein technischer Rückschlag, wenn beispielsweise ein angeschlossenes Kabel für einen Betrieb mit 10 Gbit / s zu schlecht ist.

Der USB mit 20 GBit / s, der mit USB 3.2 eingeführt wurde, aber in homöopathischen Dosen immer noch am besten ist, erleidet praktisch einen Todesstoß, da er zwischen den Stühlen sitzt: Der Satz mit 10 GBit / s ist noch mehr für USBs und dergleichen. als ausreichend; Wenn andererseits die maximale Geschwindigkeit wichtig ist, gibt es bei 40 GBit / s etwas Schnelleres.

Daher kann Apple genau auf die Datenblätter des M1 Mac schreiben, dass die Basen nach dem neuesten USB-4-Standard geprüft wurden, obwohl sie nur die Geschwindigkeit von 10 GB / s bieten, die vor sechs Jahren mit USB 3.1 eingeführt wurde . Es gibt auch 40 Gbit / s – aber nicht kompatibel mit dem neuen USB, sondern mit dem relativ alten Thunderbolt 3 .. Seit USB 3.1 hat sich die Namensverwirrung mit jedem weiteren USB-Test eher verschlechtert als verbessert.

Sie können nicht einmal davon ausgehen, dass ähnliche Geräte, die gleichzeitig angezeigt werden, identische USB-Informationen haben. Zusätzlich zu den M1-Macs erscheinen heutzutage auch neue Playstation 5- und Xbox Series X / S-Spieletastaturen. Sony spricht auf seinen USB 3.2 Gen 2 Datenblättern und Microsoft durch USB 3.1 Gen 1. In der Geschwindigkeit gebrochen, bedeutet dies, dass Sony die 10 GBit / s-Stufe anbietet, die bereits mit USB 3.1 hinzugefügt wurde (aber nicht 20 GBit / s USB von USB 3.2) und Microsoft-Entwickler die ursprüngliche USB-Geschwindigkeit verwenden 3,0 von 5 GBit / s (anstelle des 10 GBit / s USB, den die Version 3.1 mit sich brachte).

Weißer Reiter

Und wie passt der Thunderbolt 4 ins Bild? Nun, Thunderbolt bietet seit jeher mehr als nur USB-Datenübertragung: Sie können damit auch PCI Express übertragen oder Signale an externe Geräte überwachen. All dies war auch in der USB 4-Spezifikation enthalten – aber als neueste Geschwindigkeitsstufe nicht obligatorisch, aber optional. Darüber hinaus wurde die Topographie erweitert: Mit Thunderbolt 4 sind ebenso wie mit USB-Hubs zur Signalverteilung nicht nur Geräteketten (Daisy Chains) möglich.

Der Classic Thunderbolt 3 ist auch eine Teilmenge des USB 4-Standards geworden. Der neuere Thunderbolt 4-Standard liefert keine höheren Geschwindigkeiten, wirkt aber als Lebensretter im Namen Chaos: Neu im USB-Universum. Darüber hinaus wurden die Mindestanforderungen erhöht – zum Beispiel, dass zwei 4K-Monitore gesteuert werden können. Dies ist auch über Thunderbolt 3 möglich, es war jedoch nur ein 4K-Bildschirm erforderlich. Apple behauptet, dass die M1-Macs einen 6K-Bildschirm ausführen können, sagt jedoch nichts über die Funktionen mit zwei Monitoren aus.

Eine solche Delikatesse kann sein, warum Apple speziell mit „Thunderbolt / USB 4“ wirbt, dh ohne eine Nummer nach Thunderbolt. Es wäre genauer »Thunderbolt 3 mit besserer Bildschirmunterstützung als im Standard und USB mit 3.1-Geschwindigkeit« – nur ist es viel schwerer und klingt nicht so modern. Die Tatsache, dass Thunderbolt 4 derzeit nur in teuren Notebooks mit dem Core der elften Generation erhältlich ist, ist ein Vorteil der Intel-Plattform: Als Miterfinder von Thunderbolt und führendes Mitglied von USB-IF haben Sie nur einen Anfang in Bezug auf Anwendungsgeräte von USB 4 oder Thunderbolt 4 in Frage. Intel ging jedoch auch den Weg eines geringeren Widerstands: Wie Messungen zeigen, verfügen frühere Thunderbolt 4-Notebooks wider Erwarten nicht über einen USB mit 20 GBit / s, sondern nur über den bekannten USB mit 10 GBit / s.

Aussicht

Da die Thunderbolt-Kerntechnologie jetzt allen USB-IF-Mitgliedern zur Verfügung steht, ist es nur eine Frage der Zeit, bis andere Hersteller und Zulieferer ihre Controller-Anwendungen verwenden. Dies gilt nicht nur für Hersteller und Vertreiber von USB-4- oder Thunderbolt-4-Docks (derzeit gibt es keine solchen Docker), sondern natürlich auch für andere CPU-Anbieter. AMD. Alles in allem würden 40 GBit / s USB für Ryzen-Prozessoren nicht schlecht aussehen, obwohl eine solche Integration wahrscheinlich mindestens bis 2022 dauern wird. Apple hat bereits weitere Fortschritte erzielt und bietet bereits Thunderbolt mit integriertem Prozessor an Ihr erstes Zuhause SoC! Die Tatsache, dass der „einzige“ Thunderbolt 3 ursprünglich geplant war, spielt praktisch keine Rolle: Beim Thunderbolt 4 gibt es keine höhere Höchstgeschwindigkeit, nur mehr Komfort und erweiterte Kompatibilität.

Das Chaos des USB-Namens, der seit USB 3.1 gewachsen ist, wird immer größer: In naher Zukunft wird es eine Reihe von Notebooks und anderen Geräten mit USB-4-Buchsen geben, von denen sie bestenfalls stammen 10 Gbit / s. Wenn Sie sicherstellen möchten, dass die Geschwindigkeit höher ist, die optionalen DisplayPort-Signale von der Buchse kommen und Sie ein USB-C-Netzteil anschließen können, müssen Sie sich wie gewohnt auf teurere Geräte mit dem Thunderbolt-Logo verlassen.