Dettagli di progettazione usb 4 (Universal Serial Bus 4™) e requisiti generali

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Oltre ai requisiti definiti dalla specifica, di seguito sono riportati alcuni dei requisiti generali di progettazione e esperienza utente.

  • I dispositivi con tunneling su USB4 (USB 3.x, PCIe e display), dovrebbero funzionare esattamente come in modo nativo. Non è necessario apportare modifiche software agli stack di protocolli e deve essere trasparente per loro che vengono sottoposto a tunneling tramite USB4.

  • I partner devono garantire che l'hardware USB (ad esempio sistemi, hub, cavi e accessori) possa operare con altri hardware USB in arrivo o già sul mercato. Incoraggiamo la partecipazione a eventi di interoperabilità e conformità ospitati dal Forum universal serial bus-implementers (USB-IF).

  • Per i sistemi con più porte USB-C®, Microsoft consiglia vivamente di supportare USB4 per offrire un'esperienza utente coerente.

  • La compatibilità di Lightning™ 3 è necessaria per il capitolo 13 della specifica di base USB4 e della specifica del Connessione or e del cavo USB Type-C®. Il driver di gestione connessione USB4 di Windows è progettato per supportare le periferiche Di Tipo™ 3 collegate all'host USB4.

  • Per la prima versione della gestione connessione USB4 in Windows 11, le schede del componente aggiuntivo non sono supportate.

  • Per il programma di compatibilità hardware Windows, vedere set completo di requisiti dettagliati del kit hardware HLK (USB4 Hardware Lab Kit).

  • La prima versione della gestione connessione USB4 richiede che i router host e dispositivo supportino la specifica USB4 e siano implementati in conformità con USB4 Gestione connessioni Guida rev 1.0rc. Oltre ad altri nomi ECN, gli implementatori hardware devono assicurarsi di aver esaminato gli ECN seguenti perché hanno un significato elevato per la gestione connessione USB4. Questo non è destinato a essere un elenco completo di ECN richiesti. Questi documenti sono disponibili nel download delle specifiche USB4.

    • USB4 1.0 ECN - Modifica in ISC e ISS Registers Address.pdf

    • USB4 1.0 ECN - Indirizzo di base DROM.pdf

    • USB4 1.0 ECN - Router Ready Bit.pdf

    • USB4 1.0 ECN - HI memory order.pdf

    • USB4 1.0 ECN - Host Router State Machine.pdf

    • USB4 1.0 ECN - Modifica polarità in bit C3S.pdf

    • USB4 1.0 ECN - Operazione richiesta allocazione buffer.pdf

    • USB4 1.0 ECN - DP BW Allocation.pdf*

      *L'allocazione della larghezza di banda DP non è necessaria per intero. Solo l'ID della gestione connessione, il numero di adattatore e le funzionalità TopologyID dell'ECN sono attualmente utilizzati dalla gestione connessione USB4 di Windows nello schema di risparmio energia grafica. Per informazioni dettagliate, vedere Requisiti dei driver di grafica.

Nota

Alcuni dettagli di implementazione della gestione connessione vengono forniti per facilitare il debug. Non è consigliabile accettare dipendenze dai dettagli di implementazione.

Requisiti di tipo USB-C®

La gestione connessione USB4 di Windows non ha dipendenze software dallo stack di software USB Type-C®. Ad esempio, UCMCx, UCSICx e così via. I router host e i router del dispositivo devono rispettare i requisiti descritti nella specifica più recente del connettore USB Type-C® per l'individuazione e la voce USB4.

I dispositivi USB4 possono fornire un'interfaccia USB tramite una classe di dispositivo per cartellone USB quando non può connettersi come dispositivo USB4. Windows presenta agli utenti una notifica quando viene individuato il dispositivo cartellone che indica che la funzionalità del dispositivo potrebbe essere limitata.

Handoff da BIOS a sistema operativo

In assenza di un'interfaccia hardware per la reimpostazione del router host USB4, la gestione connessione USB4 di Windows implementa una pulizia dello spazio di configurazione del router host che emula una reimpostazione del router host avviata dall'hardware. L'obiettivo della pulizia dello spazio di configurazione del router host consiste nel riportare i valori dello spazio di configurazione all'impostazione predefinita nel caso in cui sia presente una gestione connessione di preavvio (UEFI CM) in esecuzione prima dell'esecuzione della gestione connessione USB4 di Windows. Ciò è possibile se una gestione connessione UEFI viene eseguita prima dell'avvio a freddo o ripresa dall'ibernazione (S4).

Criteri di condivisione della larghezza di banda

La gestione connessione USB4 di Windows offre funzionalità di gestione della larghezza di banda per impedire l'oversubscription di un collegamento USB4. Un massimo del 90% della larghezza di banda del collegamento USB4 può essere allocato in modo esplicito per USB 3.x (isochronous), il traffico PCIe e DisplayPort™, diviso in base ai criteri di condivisione della larghezza di banda implementati dalla gestione connessione.

Quando viene enumerato un router del dispositivo, la capacità del collegamento USB4 nelle direzioni upstream e downstream viene determinata dopo l'associazione della corsia, con conseguente velocità di collegamento calcolata di 10 Gbps, 20 Gbps o 40 Gbps, ad esempio. La capacità disponibile del collegamento viene quindi calcolata come 90%. Nell'esempio il 90% sarà rispettivamente 9 Gbps, 18 Gbps o 36 Gbps.

Nota

Per i collegamenti Di Tipo 3,™ le descrizioni seguenti dei calcoli USB 3.x & PCIe non si applicano. La larghezza di banda completa è disponibile per i tunnel DisplayPort™.

La larghezza di banda del collegamento viene inizialmente assegnata sia a USB 3.x che a PCIe. Questa larghezza di banda USB 3.x e PCIe combinata è divisa da 2/3 a USB 3.x e da 1/3 a PCIe. La parte USB 3.x di questa larghezza di banda viene programmata nel controller host USB 3.x per l'utilizzo isocrono, tramite un processo di handshake in cui è impostato il bit CMR nello spazio di configurazione della scheda USB 3.x e la gestione connessione USB4 attende un riconoscimento dal controller host USB 3.x prima di programmare la larghezza di banda disponibile. La larghezza di banda massima usb 3.x sarà probabilmente vincolata alla velocità di collegamento USB 3.x (10 Gbps/20 Gbps), considerata quando si calcola la larghezza di banda da assegnare.

Modalità di allocazione della larghezza di banda DisplayPort™ (DP BW)

A partire da Windows 11 build 22621.1344 (KB5022913) e nei sistemi che supportano la modalità di allocazione DisplayPort bandwidth (DP BW), come definito nella specifica USB4, la gestione connessione USB4 consente l'allocazione dinamica della larghezza di banda del tunnel DisplayPort™™ (DP). Questa funzionalità consente un uso più efficiente e dinamico della larghezza di banda disponibile per i tunnel DP tramite il coordinamento con lo stack di grafica nel sistema per dividere in modo ottimale la larghezza di banda tra tutti i tunnel.

Al momento della creazione di un tunnel DP, la gestione connessione USB4 tenterà inizialmente di riservare la larghezza di banda per il tunnel in base alle funzionalità indicate delle schede DP IN e DP OUT che formano il tunnel. Se non è disponibile una larghezza di banda sufficiente, la prenotazione iniziale verrà ridotta come con tunnel in modalità di allocazione BW non DP.

La gestione connessione verificherà quindi il supporto della modalità di allocazione dp BW per l'adattatore DP al momento della creazione del tunnel. Se la modalità di allocazione DP BW è supportata, verrà abilitata per la scheda DP IN, la larghezza di banda totale disponibile (inclusa quella precedentemente riservata) verrà scritta nel registro "ESTIMATED_BW" della scheda e la larghezza di banda allocata verrà scritta nel registro "ALLOCATED_BW" della scheda come 0.

Dopo aver creato il tunnel DP, eventuali modifiche nella larghezza di banda disponibile per il tunnel (a causa di altri tunnel DP o altre operazioni di larghezza di banda) comportano l'aggiornamento della gestione connessione USB4 aggiornando il registro "ESTIMATED_BW" della scheda DP IN per notificare la larghezza di banda aggiuntiva o ridotta disponibile.

Dopo aver creato il tunnel, il driver di grafica invierà una notifica per richiedere la larghezza di banda precisa necessaria per supportare la risoluzione selezionata, la frequenza di aggiornamento e la profondità di bit e così via, del monitor sottoposto a tunneling dalla gestione connessione USB4.

Successivamente, il driver di grafica può richiedere una larghezza di banda aggiuntiva o ridotta a causa di modifiche ai requisiti di prestazioni del monitoraggio. Se viene richiesta una larghezza di banda aggiuntiva dalla gestione connessione USB4, la gestione connessione potrebbe tentare di recuperare la larghezza di banda allocata a USB3 sui collegamenti condivisi con il tunnel. La gestione connessione USB4 aggiornerà quindi lo spazio di configurazione della scheda DP IN con i risultati dell'operazione e le eventuali modifiche nella larghezza di banda disponibile e/o assegnate.

Sistemi senza supporto per la modalità di allocazione della larghezza di banda DisplayPort™

Nei sistemi senza supporto per la funzionalità modalità di allocazione della larghezza di banda DisplayPort™ definita nella specifica USB4, la larghezza di banda DisplayPort™ (DP) viene quindi assegnata in base all'allocazione first-come, first-served. Quando viene creato un tunnel DP, la gestione connessione USB4 esaminerà la larghezza di banda in uso per altri tunnel DP e eseguirà una query sul controller host USB 3.x per determinare la larghezza di banda attualmente in uso per il traffico isocrono, usando il processo di handshake descritto. Se la larghezza di banda è disponibile, verrà recuperata in una quantità sufficiente per il tunnel DP, determinato in base alle funzionalità delle schede DP IN e DP OUT che formano il tunnel.

Se non è disponibile una larghezza di banda sufficiente per soddisfare le funzionalità della coppia di adattatori DP IN/OUT, le funzionalità DP verranno mascherate in modo che corrispondano alla larghezza di banda disponibile, causando potenzialmente una risoluzione massima inferiore a quella nativa per il tunnel DP. Se una larghezza di banda sufficiente non è disponibile per soddisfare la configurazione del dp più bassa, il tunnel dp non sarà riuscito. Se la larghezza di banda per la configurazione comune più elevata è insufficiente e sono presenti tunnel DP creati in precedenza per cui la larghezza di banda non è stata rilasciata dopo il polling, la creazione di un nuovo tunnel verrà interrotta fino a quando la larghezza di banda non viene potenzialmente rilasciata dal tunnel precedente.

Dopo aver creato correttamente un tunnel, la gestione connessione eseguirà il polling dello spazio di configurazione della scheda DP IN fino a quando non saranno disponibili funzionalità comuni (che riflettono la larghezza di banda effettiva necessaria per il dispositivo di output). A questo punto, se la larghezza di banda in eccesso viene allocata, verrà rilasciata nuovamente al pool di larghezza di banda USB 3.x & PCIe combinato e verrà riprogrammata nel controller host USB 3.x.

Considerazioni sulla sicurezza

Disabilitazione del tunneling PCIe

Come funzionalità di sicurezza, puoi offrire la possibilità di disabilitare il tunneling PCIe usando il _OSC per USB. La gestione connessione USB4 di Windows non creerà tunnel PCIe quando il tunneling PCIe è disabilitato. Inoltre, i router dei dispositivi Di Tipo 3 Dise™ potrebbero non riuscire a enumerare perché, in assenza di tunneling PCIe in Ssh™ 3, è interessata anche la funzionalità USB offerta dal controller host USB enumerato PCIe.

Valutare la possibilità di disabilitare la modalità alternativa Dio™ 3 quando il tunneling PCIe è disabilitato. Ciò consentirà a un router o a un dock Dio™ 3 di eseguire il fallback all'operazione USB 3.x e (DP) in modalità alt.

Criteri di modifica del mapping DMA per il router host USB4

Per limitare l'impatto degli accessi DMA non validi, il mapping DMA è abilitato per il dispositivo router host USB4. L'impostazione DmaRemappingCompatible è impostata su 1 in modo che i criteri di modifica del mapping DMA siano sempre abilitati per il router host.

Requisiti di USB4 HLK

Di seguito è riportato un elenco completo dei requisiti USB4.

Requisiti di Device.BusController USB4

Requisiti di System.Fundamentals USB4

Vedi anche

Il Valore Dio è un marchio di Intel Corporation o delle sue filiali.

"USB4™" è un marchio di USB Implementers Forum ed è destinato solo all'uso con prodotti basati su e conformi alla specifica USB4™.