USB带宽和传输速率科普

带宽：简单讲就是我们修的高速公路，如果一车道就是一个带宽，如果几车道，就乘以相对应的车道，得出来就是可以跑的带宽，专业的书本上一般都这么写，信道可以不失真地传输信号的频率范围，为不同应用而设计的传输媒体具有不同的信道质量，所支持的带宽有所不同，信道容量:信道在单位时间内可以传输的最大信号量，表示信道的传输能力，信道容量有时也表示为单位时间内可传输的二进制位的位数（称信道的数据传输速率，位速率），以位/秒（b/s）形式予以表示，简记为bps，对于USB来说，每一个通道有两个差分对，一个用于发送，一个用于接收。

PCIe也一样是全双工通信，会同时发送和接收数据，通道的定义也符合这一点。下图为USB Type-C母座，共有两个通道，即高速通道0和高速通道1，我们称之为Lane 0 Adapter和Lane 1 Adapter。即通道0适配器和通道1适配器 。这里的适配器可以当做信号转换器来理解。USB是全双工通信，每一个通道有两个差分对，一个用于发送，一个用于接收。即差分对TX1+和TX1-用于发送数据，差分对RX2+和RX2-用于接收数据，两个差分对组成高速通道0，即Lane 0 Adapter。

同理，差分对RX2+和RX2-用于接收数据，差分对TX2+和TX2-用于发送数据，两个差分对组成高速通道1，即Lane 1 Adapter。与Lane 0 Adapter和Lane 0 Adapter相连的通道称为Lane 0和Lane 1。单通道模式就是只有lane 0和lane 1其中之一来传输USB数据，另一个用作其他用途。比如USB 3.2 Gen 1和USB 3.2 Gen 2，都是通过单通道来传输数据的。其中USB 3.2 Gen 1的传输速度为5Gbps，因为单通道是发送和接收同时进行，所以传输速度指的是发送或者接收中的一个的速度。

就拿lane 0来说，有TX1+、TX1-和RX2+、RX2-这两个差分对，lane 0的传输速度指的就是TX1+、TX1-差分通道的速度为5Gbps，或者说是RX2+、RX2-差分通道的速度为5Gbps，用lane 1的传输数据时，速度同理。USB 3.2 Gen 2的传输速度为10Gbps，在USB 3.2 Gen 1基础上翻倍了，其实就是说USB 3.2 Gen 2通过lane 0的发送或者接收的差分通道传输速度翻倍为10Gbps，同理用lane 1传输数据时，发送或者接收的差分通道传输速度也是10Gbps。



双通道模式就是lane 0和lane 1都用来传输USB数据。比如USB 3.2的USB 3.2 Gen 1x2和USB 3.2 Gen 2x2，USB4的USB4 Gen2x2和USB4 Gen3x2，都是通过双通道来传输数据的。如何判断是单通道模式，还是双通道模式？“Gen”后面数字如果带有“x2”字样就表示双通道模式，如果没有“x2”字样或者写的是"x1"字样，就表示单通道模式。

同一个USB版本规范，双通道模式传输速度是单通道传输速度的2倍。比如USB 3.2 Gen 1x2的传输速度是USB 3.2 Gen 1传输速度的两倍，因为USB 3.2 Gen 1传输数据只用了一个5Gps的通道 ，而USB 3.2 Gen 1x2传输数据用了两个5Gps的通道，所以传输速度就变为了10Gbps。

单通道传输的USB 3.2 Gen 2 的传输速度是在同样单通道传输的USB 3.2 Gen 1(5Gbps)基础上翻倍了，变成了10Gbps，同理，双通道传输的USB 3.2 Gen 2x2的传输速度自然就变成了USB 3.2 Gen 2的2倍，即20Gbps。USB4的USB4 Gen2x2是双通道传输，维持了USB 3.2 Gen 2x2同样的传输速度20Gbps。

USB4的USB4 Gen3x2也是双通道传输，在USB4 Gen2x2基础上翻倍，变成了40Gbps。上面提到过，从USB 3.2开始就只支持USB Type-C接口，而不再支持Type-A和Type-B接口了。这是为什么呢？因为从USB 3.2开始定义了USB数据传输的双通道模式，即两组差分对用来发送，两组差分对用来接收，需要4组差分对，只有USB Type-C接口能提供4组差分线。

单通道模式是一组差分对用来发送，一组差分对用来接收。Type-A和Type-B接口只能提供2对差分线，只适用于单通道模式。总之，因为引入了双通道传输USB数据的模式，所以使得USB 3.2及之后的USB4都只能支持USB Type-C接口。

带宽和传输速率

举例：虽然USB 3.1标称的接口理论速率是10Gbps，但是其还保留了部分带宽用以支持其他功能，因此其实际的有效带宽大约为7.2Gbps，理论传输速度应该可以达到900MB/s，目前业界普遍认为，现在的USB 3.1接口还有很大的提升空间，至少应该达到800MB/s的水平，以下是厂家实测的参数.（红色字体多看几遍，其实就是作文的中心思想，以后出去吹牛就想到这个红色的字体）

从上图测试结果来看，USB 3.1接口的实际性能要比USB 3.0高出不少，连续读写速度在500MB/s到600MB/s左右，最高成绩甚至可以突破700MB/s，而USB 3.0接口方面，其连续读写速率大概在300MB/s到400MB/s左右.

审核编辑：刘清