Detail desain Universal Serial Bus 4 (USB4™) dan persyaratan umum

2024-10-17

Selain persyaratan spesifikasi yang ditentukan, berikut ini adalah beberapa persyaratan desain dan pengalaman pengguna tingkat tinggi.

Perangkat yang terowongan melalui USB4 (USB 3.x, PCIe, dan layar), harus berfungsi sama seperti aslinya. Tidak ada perubahan perangkat lunak yang harus diperlukan pada tumpukan protokol, dan harus transparan kepada mereka bahwa mereka terowongan melalui USB4.
Mitra harus memastikan perangkat keras USB mereka (seperti sistem, hub, kabel, dan aksesori) dapat beroperasi secara bergantian dengan perangkat keras USB lain yang masuk atau sudah ada di pasar. Kami mendorong partisipasi dalam peristiwa interoperabilitas dan kepatuhan yang dihosting oleh Universal Serial Bus-Implementers Forum (USB-IF).
Untuk sistem dengan beberapa port USB-C®, Microsoft sangat menyarankan agar semuanya mendukung USB4 untuk memberikan pengalaman pengguna yang konsisten.
Kompatibilitas Thunderbolt™ 3 diperlukan per bab 13 spesifikasi dasar USB4 dan Konektor USB Type-C® dan Spesifikasi Kabel. Driver pengelola koneksi USB4 Windows dirancang untuk mendukung periferal Thunderbolt™ 3 yang terpasang pada host USB4.
Untuk rilis pertama pengelola koneksi USB4 di Windows 11, kartu add-in tidak didukung.
Lihat kumpulan lengkap persyaratan terperinci dari USB4 Hardware Lab Kit (HLK) untuk Program Kompatibilitas Perangkat Keras Windows.
Rilis pertama manajer koneksi USB4 mengharuskan host dan router perangkat untuk mendukung spesifikasi USB4 dan diimplementasikan sesuai dengan USB4 Pengelola Sambungan Guide Rev 1.0rc. Selain EKN lainnya, pelaksana perangkat keras harus memastikan bahwa mereka telah meninjau EKN berikut karena penting bagi manajer koneksi USB4. Ini tidak dimaksudkan untuk menjadi daftar lengkap EKN yang diperlukan. Dokumen-dokumen ini dapat ditemukan dalam unduhan spesifikasi USB4.
- USB4 1.0 ECN - Perubahan isc dan ISS Registers Address.pdf
- USB4 1.0 ECN - Address.pdf Dasar DROM
- USB4 1.0 ECN - Router Siap Bit.pdf
- USB4 1.0 ECN - order.pdf memori HI
- USB4 1.0 ECN - Status Router Host Machine.pdf
- USB4 1.0 ECN - Ubah Polarity.pdf C3S Bit
- USB4 1.0 ECN - Permintaan Alokasi Buffer Operation.pdf
- USB4 1.0 ECN - DP BW Allocation.pdf*
  
  *Alokasi bandwidth DP ECN tidak diperlukan secara keseluruhan. Hanya ID manajer koneksi, nomor adaptor, dan fitur TopologyID ECN yang saat ini digunakan oleh manajer koneksi Windows USB4 dalam skema manajemen daya grafisnya. Untuk detailnya, lihat Persyaratan driver grafis.

Catatan

Beberapa detail implementasi manajer koneksi disediakan untuk membantu penelusuran kesalahan. Anda tidak boleh mengambil dependensi pada detail implementasi.

Persyaratan USB Type-C®

Pengelola koneksi Windows USB4 tidak memiliki dependensi perangkat lunak apa pun pada tumpukan perangkat lunak USB Type-C®. Misalnya, UCMCx, UCSICx, dan sebagainya. Router host dan router perangkat harus mengikuti persyaratan yang dijelaskan dalam spesifikasi konektor USB Type-C® terbaru untuk penemuan dan entri USB4.

Perangkat USB4 dapat menyediakan antarmuka USB melalui kelas perangkat papan tagihan USB ketika tidak dapat terhubung sebagai perangkat USB4. Windows memberi pengguna pemberitahuan ketika perangkat billboard ditemukan menunjukkan bahwa fungsionalitas perangkat mungkin terbatas.

BIOS ke handoff sistem operasi

Dengan tidak adanya antarmuka perangkat keras untuk reset router host USB4, pengelola koneksi Windows USB4 mengimplementasikan pembersihan ruang konfigurasi router host yang meniru pengaturan ulang router host yang dimulai perangkat keras. Tujuan pembersihan ruang konfigurasi router host adalah untuk membawa nilai ruang konfigurasi kembali ke default jika ada pengelola koneksi pra-boot (UEFI CM) yang berjalan sebelum pengelola koneksi Windows USB4 berjalan. Ini dimungkinkan jika manajer koneksi UEFI berjalan sebelum cold boot atau melanjutkan dari hibernasi (S4).

Pengelola koneksi Usb4 Windows menyediakan kemampuan manajemen bandwidth untuk mencegah kelebihan langganan tautan USB4. Maksimum 90 persen bandwidth tautan USB4 dapat dialokasikan secara eksplisit untuk lalu lintas USB 3.x (isochronous), PCIe dan DisplayPort™, dibagi sesuai dengan kebijakan berbagi bandwidth yang diterapkan oleh pengelola koneksi.

Ketika router perangkat dijumlahkan, kapasitas tautan USB4 di arah hulu dan hilir ditentukan setelah ikatan jalur, menghasilkan laju tautan terhitung 10Gbps, 20Gbps, atau 40Gbps, misalnya. Kapasitas tautan yang tersedia kemudian dihitung sebagai 90 persen dari ini. Dalam contoh, 90 persen adalah 9Gbps, 18Gbps, atau 36Gbps, masing-masing.

Catatan

Untuk tautan Thunderbolt 3, deskripsi penghitungan™ USB 3.x & PCIe berikut tidak berlaku. Bandwidth lengkap tersedia untuk terowongan DisplayPort™.

Bandwidth tautan awalnya ditetapkan ke USB 3.x & PCIe. Bandwidth USB 3.x & PCIe gabungan ini dibagi 2/3 menjadi USB 3.x, dan 1/3 ke PCIe. Bagian USB 3.x dari bandwidth ini diprogram ke pengontrol host USB 3.x untuk penggunaan isochronous, melalui proses jabat tangan di mana bit CMR di ruang konfigurasi adaptor USB 3.x diatur, dan manajer koneksi USB4 menunggu pengakuan dari pengontrol host USB 3.x sebelum memprogram bandwidth yang tersedia. Bandwidth USB 3.x maksimum kemungkinan akan dibatasi pada laju tautan USB 3.x (10Gbps/20Gbps), diperhitungkan saat menghitung bandwidth yang akan ditetapkan.

Mode alokasi bandwidth DisplayPort™ (DP BW)

Mulai dari Windows 11 build 22621.1344 (KB5022913), dan pada sistem yang mendukung mode alokasi bandwidth DisplayPort™ (DP BW) seperti yang didefinisikan dalam spesifikasi USB4, manajer koneksi USB4 memungkinkan alokasi bandwidth terowongan DisplayPort™ dinamis (DP). Fitur ini memungkinkan penggunaan bandwidth yang lebih efisien dan dinamis yang tersedia untuk terowongan DP melalui koordinasi dengan tumpukan grafis pada sistem untuk membagi bandwidth secara optimal antara semua terowongan.

Setelah pembuatan terowongan DP, manajer koneksi USB4 awalnya akan mencoba memesan bandwidth untuk terowongan berdasarkan kemampuan adaptor DP IN dan DP OUT yang ditunjukkan membentuk terowongan. Jika bandwidth yang memadai tidak tersedia, reservasi awal akan dikurangi seperti halnya terowongan mode alokasi BW non-DP.

Manajer koneksi kemudian akan memeriksa dukungan mode alokasi DP BW untuk adaptor DP saat terowongan dibuat. Jika mode alokasi DP BW didukung, itu akan diaktifkan untuk adaptor DP IN, total bandwidth yang tersedia (termasuk yang sebelumnya dicadangkan) akan ditulis ke daftar "ESTIMATED_BW" adaptor, dan bandwidth yang dialokasikan akan ditulis ke daftar "ALLOCATED_BW" adaptor sebagai 0.

Setelah terowongan DP dibuat, setiap perubahan bandwidth yang tersedia untuk terowongan (karena terowongan DP lain atau operasi bandwidth lainnya) akan mengakibatkan manajer koneksi USB4 memperbarui daftar "ESTIMATED_BW" adaptor DP IN untuk memberi tahunya tentang bandwidth tambahan atau berkurang yang tersedia untuknya.

Setelah terowongan dibuat, driver grafis akan mengirim pemberitahuan untuk meminta bandwidth yang tepat yang diperlukan untuk mendukung resolusi yang dipilih, kecepatan refresh, dan kedalaman bit dll., dari monitor terowongan dari manajer koneksi USB4.

Setelah itu, driver grafis dapat meminta bandwidth tambahan atau berkurang karena perubahan persyaratan performa pemantauan. Jika bandwidth tambahan diminta dari manajer koneksi USB4, manajer koneksi dapat mencoba untuk mengklaim kembali bandwidth yang dialokasikan ke USB3 pada tautan yang dibagikan dengan terowongan. Manajer koneksi USB4 kemudian akan memperbarui ruang konfigurasi adaptor DP IN dengan hasil operasi, dan perubahan apa pun dalam bandwidth yang tersedia dan/atau ditetapkan untuk itu.

Sistem tanpa dukungan untuk mode alokasi bandwidth DisplayPort™

Pada sistem tanpa dukungan untuk fitur mode alokasi bandwidth DisplayPort™ yang ditentukan dalam spesifikasi USB4, bandwidth DisplayPort™ (DP) kemudian ditetapkan berdasarkan alokasi pertama datang dan dilayani pertama kali. Ketika terowongan DP dibuat, manajer koneksi USB4 akan memeriksa bandwidth yang digunakan untuk terowongan DP lainnya, dan mengkueri pengontrol host USB 3.x untuk menentukan berapa banyak bandwidth yang saat ini digunakan untuk lalu lintas isochronous, menggunakan proses jabat tangan yang dijelaskan. Jika bandwidth tersedia, bandwidth akan diklaim kembali dalam jumlah yang cukup untuk terowongan DP, yang ditentukan berdasarkan kemampuan adaptor DP IN dan DP OUT yang membentuk terowongan.

Jika tidak ada bandwidth yang memadai untuk memenuhi kemampuan pasangan adaptor DP IN/OUT, kemampuan DP akan ditutupi agar sesuai dengan bandwidth yang tersedia, berpotensi menghasilkan resolusi maksimum yang lebih rendah dari asli untuk terowongan DP. Jika bandwidth yang cukup tidak tersedia untuk memenuhi konfigurasi DP terendah, terowongan DP akan gagal. Jika ada bandwidth yang tidak mencukupi untuk konfigurasi umum tertinggi, dan ada terowongan DP yang dibuat sebelumnya yang bandwidthnya belum dirilis setelah polling, pembuatan terowongan baru akan dihentikan sampai bandwidth berpotensi dirilis oleh terowongan sebelumnya.

Setelah terowongan berhasil dibuat, manajer koneksi akan melakukan polling ruang konfigurasi adaptor DP IN hingga kemampuan umum (mencerminkan bandwidth aktual yang diperlukan untuk perangkat output) tersedia. Pada titik ini, jika bandwidth berlebih dialokasikan, bandwidth akan dirilis kembali ke kumpulan bandwidth USB 3.x & PCIe gabungan, dan diprogram ulang ke pengontrol host USB 3.x.

Tampilkan pertimbangan

Menggunakan tampilan terowongan di WinPE

Tampilan terowongan memerlukan driver grafis fungsi yang berjalan di OS. Jika OEM belum membuat driver grafis tersedia di WinPE (Windows Preinstallation Environment), gambar tersebut tidak akan dapat mengoperasikan tampilan terowongan. Saat booting WinPE disarankan untuk menggunakan panel tampilan bawaan. Jika tidak tersedia, sambungkan layar eksternal dalam konfigurasi non-terowongan (DP asli, HDMI, atau USB Type-C Alt-Mode). Jika tidak ada opsi ini yang tersedia, maka paket driver grafis yang sesuai harus ditambahkan ke gambar WinPE menggunakan DISM atau mekanisme yang setara.

Pertimbangan keamanan

Menonaktifkan penerowongan PCIe

Sebagai fitur keamanan, Anda mungkin menawarkan kemampuan untuk menonaktifkan penerowongan PCIe menggunakan _OSC untuk USB. Pengelola koneksi WINDOWS USB4 tidak akan membuat terowongan PCIe ketika penerowongan PCIe dinonaktifkan. Selanjutnya, router perangkat Thunderbolt™ 3 mungkin gagal menghitung karena tidak adanya penerowongan PCIe di Thunderbolt™ 3, fungsionalitas USB yang ditawarkan dari pengontrol host USB yang dijumlahkan PCIe juga terpengaruh.

Pertimbangkan untuk menonaktifkan mode alternatif Thunderbolt™ 3 saat penerowongan PCIe dinonaktifkan. Ini akan memungkinkan router Thunderbolt™ 3 atau dok untuk kembali ke operasi USB 3.x dan operasi alt-mode (DP).

Kebijakan remapping DMA untuk router host USB4

Untuk membatasi dampak dari akses DMA yang tidak valid, remapping DMA diaktifkan untuk perangkat router host USB4. Pengaturan DmaRemappingCompatible diatur ke 1 sehingga kebijakan pemetaan ulang DMA selalu diaktifkan untuk router host.

Persyaratan USB4 HLK

Berikut ini adalah daftar lengkap persyaratan USB4.

Persyaratan DEVICE.BusController USB4

Persyaratan USB4 System.Fundamentals

Lihat juga

Thunderbolt adalah merek dagang Intel Corporation atau anak perusahaannya.

"USB4™" adalah merek dagang dari USB Implementers Forum dan hanya dimaksudkan untuk digunakan dengan produk berdasarkan dan sesuai dengan spesifikasi USB4™.

Bagikan melalui