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    貝爾金 ThunderBolt 3 雷電3擴展塢開箱測試

    2018-08-09 17:20:04 來源:koolshare 作者:pufer

        如今筆記本的厚度越來越薄,廠商為了減少筆記本的厚度,很多傳統的接口都已經被砍掉,傳統的USB-A接口也難以幸免,這其中,以蘋果的MacBook Pro最為激進,整機只提供了TYPE-C(雷電3)接口。TYPE-C自從一登場就廣泛的受到大家的關注。Intel ThunderBolt 3也使用TYPE-C物理接口,提供40G物理帶寬,其中可以最大傳輸PCIE 3.0 x4 PCIE總線,2路DP 1.2視頻,USB 3.1 Gen2,以及100W供電能力,既能傳數據,又能供電,可謂非常強大。雖然ThunderBolt 3接口很美好,但是需要擴展塢的支持,貝爾金的雷電底座一直是Mac電腦的擴展神器,這次我們為大家帶來貝爾金雷電3底座的評測。

    貝爾金 ThunderBolt 3 雷電3擴展塢開箱測試

    聊聊TYPE-C

        ThunderBolt 3,USB 3.1,TYPE-C,USB-C這些名詞大家聽了很多了。但這些具體是什么我們慢慢來說。
    從接口標準來說USB目前常見的有以下的標準:USB2.0 480Mbps,USB3.0(USB3.1 Gen1) 5Gbps,USB3.1 Gen2 10Gbps。
    每種類型接口對應了他們最大的速率。這里要說明的是,USB-IF組織把我們原來一直使用的USB3.0,和10GB 的USB3.1,全部統稱為USB 3.1,使用Gen1和Gen2區分。
    所以有的廠家說他們是USB 3.1的接口,可能是USB 3.1 Gen1,依然是5GB的速率。一定要USB 3.1 Gen2才有10GB的速度。

        每一種USB標準都有多種接口標準,Type-A,Type-B,Type-C,以及迷你接口。其中Type-A就是我們最常見的USB接口。而這邊要討論的是Type-C。USB-C這次是跟隨著USB 3.1一起出來的新的規范。要介紹Type-C,我們先從USB2.0和USB3.0線定義說起。

        大家都知道USB2.0一共4條線組成,2條負責電源Vcc和Gen,2條負責數據,D-和D+,傳輸差分信號。
    USB3.0在USB2.0的基礎上,又增加了5條線,其中1條是信號接地,剩下4條是2組差分信號。2組差分信號線組成了USB3.0的5GB帶寬


    貝爾金 ThunderBolt 3 雷電3擴展塢開箱測試

        到了USB3.1時代,TYPE-A的接口依然保留了3.0的規范,使用4條2組高速線實現10GB的帶寬。

        有了上面這些概念,接下來我們來看看Type-C的定義比較好理解。

    貝爾金 ThunderBolt 3 雷電3擴展塢開箱測試

        TYPE-C接口為了實現正反插,大家很明顯發現,這個接口是對稱的,我們一部分一部分來說。最當中灰色部分,是D+和D-,是用于USB2.0的數據傳輸。一共2組,滿足正反插翻轉。然后最邊上紫色的Gnd和邊上的紅色VBus,組成供電線路。大家可以看到Type-C接口供電線一共有4組。所以Type-C線生來就可以通過大電流。這一設計為Type-C接口高功率輸出提供了可能。然后是綠色和藍色的高速線,一共有4組,也成對稱分布,不過這4組線可以分別使用。在USB3.1模式下,只使用其中2組,完成10GB的USB3.1帶寬。

        最后也就是要講重點了,黃色的CC線。這是TYPE-C接口特有的。CC線是用于TYPE-C設備之間和線材之間通訊,使得TYPE-C接口提供USB3.1以外,還提供其他功能。我們下面慢慢講。

    1、USB-PD

        傳統USB接口,最大能提供10-15W的供電。這個供電能力無法滿足筆記本等設備的需求,這時候就需要大功率供電。而USB-PD協議就是為大功率供電而設計。USB-PD不但可以用于給筆記本電腦供電,也能用作手機的快充。在使用USB-PD供電時候,CC線就用作設備之間協商,所以USB-PD是TYPE-C接口的專屬。

        供電提供的功率是電壓和電流相乘的結果,USB-PD最大提供20V,5A也就是100W的供電能力。

        要提供大功率充電, 不單需要充電器支持,線材也很重要。
    線纜上損耗的功率是電流乘以線纜阻抗的平方,線材上損耗的電壓是電流乘以線纜阻抗。所以線材的傳輸能力一般看線材阻抗,這個決定了線材最大允許通過電流大小。一般來說,3A是常規線材通過能力,需要達到USB-PD最大100W,20V 5A的供電能力,線材需要符合認證。而貝爾金雷電3底座配的線材是少有可以提供5A,100W供電能力的線材。

        USB-IF協會規定,TYPE-C to TYPE-C USB3.0以上線材,必須要在線材上放置E-Mark芯片,芯片告知供電段,線材最大的供電能力。
    而很多國內廠家的線材并沒有這個芯片,使用這類線材容易出現安全問題。

    2、Alternate Mode

        Type-C也支持DP in Type-C的傳輸方式,使得TYPE-C接口可以傳輸視頻信號。

        DP 1.2線纜一共有4個通道,每個通道5.4GB,總帶寬21.6GB,正好對應Type-C線材提供的4組高速線。所以傳輸視頻成為可能。

        當DP in Type-C模式時,有2種傳輸方式。

       (1)Type-C轉DP,純視頻輸出

    貝爾金 ThunderBolt 3 雷電3擴展塢開箱測試

        這時候USB-C的4組高速線可以同時用于DP傳輸,DP擁有完整帶寬21.6GB。這時候支持4K 60Hz,如果通過DP1.2轉HDMI2.0芯片,可以完美輸出HDMI2.0

    (2)Type-C轉DP+USB,視頻USB同時輸出。

    貝爾金 ThunderBolt 3 雷電3擴展塢開箱測試

        由于Type-C只有4組高速線,在數據視頻同時傳輸的時候,只能2組高速線用作USB,提供USB3.1 10GB帶寬。2組高速線用作DP通道,提供10.8GB視頻帶寬,這時候只能支持到4K 30Hz。60Hz無法支持。

        也就是說,只要TYPE-C上傳輸USB協議,那么視頻部分就無法支持完整4K 60Hz。所以USB-C底座都是無法使用完整4K 60Hz的。
    緩和模式文檔連接

    ThunderBolt 3 雷電3

        USB和TYPE-C講了這么多,我們來說說ThunderBolt 3。ThunderBolt 3使用了TYPE-C作為接口,并向下兼容上述TYPE-C的所有功能。不同的是,ThunderBolt 3并不像Alternate Mode,通過切換線材使用來共享數據傳輸。而是對數據重新打包傳輸。

    貝爾金 ThunderBolt 3 雷電3擴展塢開箱測試

        簡單的來說,USB的Alternate Mode等于一輛車獨占一條車道。ThunderBolt 3是多輛車共享車道。使得物理帶寬利用率更高。并且ThunderBolt在4組高速通道上提供更高帶寬。

    ThunderBolt 3帶寬

        ThunderBolt 3有2種速率標準,20GB和40GB。20G模式下,直接使用TYPE-C的4組高速線進行數據傳輸。所以只要符合規格的TYPE-C USB3.1的線纜(USB 3.1使用2組線傳輸10G數據),也能當做20G ThunderBolt 3線纜使用。這樣降低了ThunderBolt的使用成本。40G模式下,短距離通過增加線纜屏蔽傳輸更多數據,長距離依靠線纜上芯片加強信號。所以40GB的線纜都是有特殊處理的,相對價格貴一些。

        20G和40G是ThunderBolt的物理鏈路,在這個帶寬中可以封裝不同類型數據。

        支持PCIE 3.0 x4,DP 1.2 x2

        由于是數據重新封裝可以充分利用40GB的大帶寬。例如用戶在傳輸1080P信號時,只要很小的帶寬,剩下帶寬可以用于傳輸PCIE,而不是向TYPE-C Alternate Mode,視頻直接占用一半帶寬。這種合理的分配帶寬,使得ThunderBolt3有更多可玩性。

        ThunderBolt 3在視頻方面支持2路完整DP1.2,可以帶2臺4K 60Hz顯示器,或者1臺5K 60Hz顯示器。

        數據方面,ThunderBolt3直接傳輸PCIE3.0 x4.可以提供足夠的數據帶寬。

        ThunderBolt控制器向下兼容USB 3.1,USB3.1控制器內置在ThunderBolt內。在ThunderBolt模式下,不傳輸USB3.1數據。

        USB3.1數據使用ThunderBolt控制器內的USB3.1控制器傳輸,當在ThunderBolt 3端口上鏈接USB設備時候,USB控制器自動啟動,使得ThunderBolt端口降級為USB 3.1端口。

    Intel ThunderBolt控制器

        這里來說下Intel ThunderBolt控制器,這里以JHL6540為例。Intel的ThunderBolt控制器提供2個TYPE-C ThunderBolt3接口,PCIE 3.0  x4接口和2路DP1.2接口。

        控制器做HOST模式時候,把上聯DP和PCIE信號封裝進入ThunderBolt數據。

        這里要說明的是,要ThunderBolt支持2臺顯示器,主機上ThunderBolt的DP線,必須鏈接2條,如果少連一條,就只能帶一臺顯示器了。很多朋友用底座發現無法帶2臺顯示器的,很多都這個原因。(Intel NUC,Dell XPS都是如此)

        如果在ThunderBolt接口上鏈接USB設備,進入兼容模式,則有ThunderBolt內的USB3.1控制器提供USB服務。

        控制器做Client模式時候。和Host模式正好反過來,使用其中一個ThunderBolt接口做上聯,分理出PCIE和DP信號分別從對應端口輸出。

        Thunderbolt支持菊花連,所以第二個ThunderBolt端口可以連接下一個設備。不過當你在第二ThunderBolt端口鏈接USB設備時,會打開Client控制器內的USB3.1控制器。第二端口進入USB模式。當然也就無法使用菊花鏈了。所以很多顯卡塢,提供了USB接口后,就無法支持菊花連。

    貝爾金 ThunderBolt 3 雷電3擴展塢開箱測試

        比起USB,ThunderBolt在帶寬效率和利用率上優勢外。還有就是ThunderBolt提供的是PCIE總線。PCIE總線和USB總線區別在下面會將。我們先來看看擴展塢。

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