Поделиться через

Сведения о проектировании универсальной последовательной шины 4 (USB4™) и общие требования

  • Статья

В дополнение к определенным требованиям спецификации ниже приведены некоторые из высокоуровневых требований к проектированию и пользовательскому интерфейсу.

  • Устройства, которые туннели через USB4 (USB 3.x, PCIe и дисплей), должны работать так же, как и в собственном коде. Никакие изменения программного обеспечения не должны требоваться для стеков протоколов, и они должны быть прозрачными для них, которые они туннелируются через USB4.

  • Партнеры должны гарантировать, что их USB-оборудование (например, системы, центры, кабели и аксессуары) может взаимодействовать с другими USB-оборудованием, поступающим на рынок или уже на рынке. Мы поощряем участие в мероприятиях по взаимодействию и соответствию требованиям, размещенных форумом универсальной последовательной шины (USB-IF).

  • Для систем с несколькими портами USB-C® корпорация Майкрософт настоятельно рекомендует поддерживать USB4 для обеспечения согласованного взаимодействия с пользователем.

  • Совместимость Thunderbolt™ 3 необходима для каждой главы 13 базовой спецификации USB4 и соединителя USB Type-C® и спецификации кабеля. Драйвер диспетчера подключений Windows USB4 предназначен для поддержки периферийных устройств Thunderbolt™ 3, подключенных к узлу USB4.

  • В первом выпуске диспетчера подключений USB4 в Windows 11 карточки надстроек не поддерживаются.

  • Полный набор подробных требований из комплекта аппаратных лабораторий USB4 (HLK) для программы совместимости оборудования Windows.

  • В первом выпуске диспетчера подключений USB4 требуется маршрутизаторы узлов и устройств для поддержки спецификации USB4 и реализованы в соответствии с usb4 диспетчер подключений Guide 1.0rc. Помимо других ECN, аппаратные реализации должны убедиться, что они рассмотрели следующие ECN, так как они имеют большое значение для диспетчера подключений USB4. Это не означает, что это полный список необходимых ECN. Эти документы можно найти в скачивание спецификации USB4.

    • USB4 1.0 ECN — изменение в isC и ISS Registers Address.pdf

    • USB4 1.0 ECN — база DROM Address.pdf

    • USB4 1.0 ECN — маршрутизатор готов Bit.pdf

    • USB4 1.0 ECN — order.pdf памяти HI

    • USB4 1.0 ECN — состояние маршрутизатора узла Machine.pdf

    • USB4 1.0 ECN — изменение бита C3S Polarity.pdf

    • USB4 1.0 ECN — запрос на выделение буфера Operation.pdf

    • USB4 1.0 ECN — DP BW Allocation.pdf*

      *ECN распределения пропускной способности DP не требуется в целом. В настоящее время диспетчер соединений использует диспетчер подключений, номер адаптера и функции TopologyID для ECN в диспетчере подключений Windows USB4 в схеме управления питанием графики. Дополнительные сведения см. в разделе "Требования к драйверу графики".

Примечание.

Некоторые сведения о реализации диспетчера соединений предоставляются для помощи в отладке. Не следует принимать зависимости от сведений о реализации.

Требования к USB Type-C®

Диспетчер подключений WINDOWS USB4 не имеет зависимостей программного обеспечения в стеке программного обеспечения USB Type-C®. Например, UCMCx, UCSICx и т. д. Маршрутизатор узла и маршрутизаторы устройств должны соответствовать требованиям, описанным в последней спецификации соединителя USB Type-C® для обнаружения и записи USB4.

Usb4-устройства могут предоставлять USB-интерфейс через класс устройства USB-рекламных щитов, если он не может подключиться как USB4-устройство. Windows предоставляет пользователям уведомление об обнаружении устройства рекламного щита, указывающее, что функциональность устройства может быть ограничена.

Передача BIOS в операционную систему

При отсутствии аппаратного интерфейса для сброса маршрутизатора узла USB4 диспетчер подключений Windows USB4 реализует очистку пространства конфигурации маршрутизатора узла, который эмулирует сброс маршрутизатора, инициированного оборудованием. Цель очистки пространства конфигурации маршрутизатора узла — вернуть значения пространства конфигурации к умолчанию, если перед запуском диспетчера подключений Windows USB4 выполняется диспетчер предварительно загрузочных подключений (UEFI CM). Это возможно, если диспетчер соединений UEFI запускается перед холодной загрузкой или возобновлением работы с гибернатом (S4).

Политика общего доступа к пропускной способности

Диспетчер подключений WINDOWS USB4 предоставляет возможности управления пропускной способностью, чтобы предотвратить превышение привязки USB4. Для USB 3.x (isochronous), трафика PCIe и DisplayPort™, разделенного в соответствии с политикой общего доступа к пропускной способности, реализованной диспетчером подключений, может быть выделено не более 90 процентов пропускной способности.

При перечислении маршрутизатора устройства емкость канала USB4 как в вышестоящем, так и нижнем направлениях определяется после связывания полос, что приводит к расчетной скорости связи 10 Гбит/с, 20 Гбит/с или 40 Гбит/с, например. После этого доступная емкость ссылки вычисляется как 90 процентов из этого. В этом примере 90 процентов будут иметь значение 9 Гбит/с, 18 Гбит/с или 36 Гбит/с соответственно.

Примечание.

Для ссылок Thunderbolt™ 3 следующие описания вычислений USB 3.x и PCIe не применяются. Полная пропускная способность доступна для туннелей DisplayPort™.

Пропускная способность канала изначально назначается usb 3.x и PCIe. Эта объединенная пропускная способность USB 3.x и PCIe делится на USB 3.x и 1/3 на PCIe. Часть USB 3.x этой пропускной способности запрограммирована на контроллер узла USB 3.x для isochronous использования, через процесс подтверждения, в котором бит CMR в пространстве конфигурации адаптера USB 3.x установлен, а диспетчер подключений USB4 ожидает подтверждения от контроллера узла USB 3.x перед программированием доступной пропускной способности. Максимальная пропускная способность USB 3.x, скорее всего, будет ограничена скоростью канала USB 3.x (10 Гбит/с/20 Гбит/с), учитываемой при вычислении пропускной способности для назначения.

Режим выделения пропускной способности DisplayPort™ (DP BW)

Начиная с windows 11 сборки 22621.1344 (KB5022913), а также в системах, поддерживающих режим распределения пропускной способности DisplayPort (DP BW), как определено в спецификации USB4, диспетчер подключений USB4 обеспечивает динамическое распределение пропускной способности туннеля DisplayPort™™ (DP). Эта функция позволяет более эффективно и динамическо использовать пропускную способность, доступную для туннелей DP через координацию с графическим стеком в системе, чтобы оптимально разделить пропускную способность между всеми туннелями.

При создании туннеля DP диспетчер подключений USB4 изначально попытается зарезервировать пропускную способность для туннеля на основе указанных возможностей адаптеров DP IN и DP OUT, формирующих туннель. Если достаточная пропускная способность недоступна, начальное резервирование будет сокращено, как и в туннелях, отличных от DP BW.

Затем диспетчер соединений проверяет поддержку режима распределения DP BW для адаптера DP при создании туннеля. Если поддерживается режим выделения DP BW, он будет включен для адаптера DP IN, общая доступная (включая ранее зарезервированная) пропускная способность будет записана в регистр адаптера "ESTIMATED_BW", и выделенная пропускная способность будет записана в регистр "ALLOCATED_BW" адаптера как 0.

После создания туннеля DP все изменения доступной пропускной способности для туннеля (из-за других туннелей DP или других операций пропускной способности) приведут к обновлению диспетчера соединений USB4 в реестре "ESTIMATED_BW" адаптера DP IN, чтобы уведомить его о дополнительной или сниженной пропускной способности, доступной для него.

После создания туннеля графический драйвер отправит уведомление, чтобы запросить точную пропускную способность, необходимую для поддержки выбранного разрешения, скорости обновления и битовой глубины и т. д., туннелированного монитора из диспетчера подключений USB4.

После этого графический драйвер может запрашивать дополнительную или сокращенную пропускную способность из-за изменений в требованиях к производительности монитора. Если из диспетчера подключений USB4 запрашивается дополнительная пропускная способность, диспетчер соединений может попытаться восстановить пропускную способность, выделенную USB3 на каналах, к которым предоставлен доступ к туннелю. Затем диспетчер подключений USB4 обновит пространство конфигурации адаптера DP IN с результатами операции, а также любые изменения пропускной способности, доступные и /или назначенные ему.

Системы без поддержки режима распределения пропускной способности DisplayPort™

В системах без поддержки функции распределения пропускной способности DisplayPort, определенной в спецификации USB4, пропускная способность DisplayPort™™ (DP) затем назначается на основе выделения первой и первой версии. При создании туннеля DP диспетчер подключений USB4 проверяет пропускную способность для других туннелей DP и запрашивает контроллер узла USB 3.x, чтобы определить, сколько пропускной способности в настоящее время используется для изохронного трафика, используя описанный процесс подтверждения. Если пропускная способность доступна, она будет восстановлена в достаточном объеме для туннеля DP, который определяется на основе возможностей адаптеров DP IN и DP OUT, формирующих туннель.

Если для удовлетворения возможностей пары адаптера DP IN/OUT недостаточно пропускной способности, возможности DP будут маскированы для сопоставления пропускной способности, что может привести к снижению максимального разрешения для туннеля DP. Если достаточная пропускная способность недоступна для удовлетворения самой низкой конфигурации DP, туннель DP завершится ошибкой. Если для наибольшей общей конфигурации недостаточно пропускной способности, и есть какие-либо ранее созданные туннели DP, для которых пропускная способность не была освобождена после опроса, создание нового туннеля будет остановлено, пока пропускная способность потенциально не будет освобождена предыдущим туннелем.

После успешного создания туннеля диспетчер соединений опрашит пространство конфигурации адаптера DP IN, пока не будут доступны общие возможности (отражающие фактическую пропускную способность, необходимую для выходного устройства). На этом этапе, если выделена превышенная пропускная способность, она будет выпущена обратно в объединенный пул пропускной способности USB 3.x и PCIe, и будет перепрограммирована на контроллер узла USB 3.x.

Рекомендации по отображению

Использование туннелированных дисплеев в WinPE

Для туннелированного отображения требуется функциональный графический драйвер, работающий в ОС. Если изготовитель оборудования не сделал графические драйверы доступными в WinPE (среда предварительной установки Windows), такие образы не смогут работать с туннелированных дисплеями. При загрузке WinPE рекомендуется использовать встроенную панель отображения. Если это недоступно, подключите внешний дисплей в конфигурации без туннелирования (собственный DP, HDMI или USB Type-C ALT-Mode). Если эти параметры недоступны, необходимо добавить соответствующий пакет графического драйвера в образ WinPE с помощью DISM или эквивалентного механизма.

Вопросы безопасности

Отключение туннелирования PCIe

В качестве функции безопасности можно отключить туннелирование PCIe с помощью _OSC для USB. Диспетчер подключений Windows USB4 не создаст туннели PCIe при отключении туннелирования PCIe. Кроме того, маршрутизаторы устройств Thunderbolt 3 могут не перечислить, так как в отсутствие туннелирования PCIe в Thunderbolt™™ 3 функции USB, предлагаемые из перечисленных USB-контроллеров узла PCIe, также влияют.

Рекомендуется отключить альтернативный режим Thunderbolt™ 3 при отключении туннелирования PCIe. Это позволит маршрутизатору Thunderbolt™ 3 или док-станции вернуться к операции USB 3.x и (DP) в режиме alt-mode.

Политика повторного сопоставления DMA для маршрутизатора узла USB4

Чтобы ограничить влияние недопустимых доступов DMA, для устройства маршрутизатора узла USB4 включена перемаправка DMA. Для DmaRemappingCompatible параметра задано значение 1, чтобы политика повторного сопоставления DMA всегда была включена для маршрутизатора узла.

Требования к USB4 HLK

Ниже приведен полный список требований USB4.

Требования к Device.BusController USB4

Требования к USB4 System.Fundamentals

См. также

Thunderbolt является товарным знаком Intel Corporation или ее дочерних компаний.

"USB4™" — это товарный знак форума разработчиков USB и предназначен только для использования с продуктами на основе спецификации USB4™.