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USB 3.0、3.1、3.2和USB4的区别：名称对照与真实速度

本文在AI辅助下由原文翻译而成。请结合原文核对专业术语和公式。

USB 3.0、USB 3.1 Gen 1、USB 3.2 Gen 1是同一种5 Gbps速度的三个名字；USB 3.1 Gen 2与USB 3.2 Gen 2同为10 Gbps，USB 3.2 Gen 2x2为20 Gbps，USB4为20或40 Gbps，USB4 Version 2.0最高80 Gbps。版本名称一改再改，可靠的只有Gbps数字，USB-IF现在也直接按速度命名。USB-C（常说的Type-C）只是接口形状，不代表速度。

速度与名称对照图：480 Mbps是Hi-Speed USB（USB 2.0）；5 Gbps是USB 5Gbps（USB 3.0、USB 3.1 Gen 1、USB 3.2 Gen 1）；10 Gbps是USB 10Gbps（USB 3.1 Gen 2、USB 3.2 Gen 2）；20 Gbps是USB 20Gbps（USB 3.2 Gen 2x2或USB4）；40 Gbps是USB 40Gbps（USB4）；80 Gbps是USB 80Gbps（USB4 Version 2.0）。20 Gbps及以上仅限USB-C接口。
图1. 同一种速度，多种叫法：每一档USB数据速率对应的USB-IF现行名称，以及它用过的规格名称。

USB 3.0、3.1 Gen 1、3.2 Gen 1为什么是一回事

USB-IF（USB实施者论坛）每发布新版USB 3.x规范，就把旧速度并入新规范，改称“第几代”（Gen）：

  • 2008年，USB 3.0：推出5 Gbps的SuperSpeed USB。
  • 2013年，USB 3.1：新增10 Gbps。旧的5 Gbps改称USB 3.1 Gen 1，新的10 Gbps叫Gen 2。
  • 2017年，USB 3.2：新增双通道20 Gbps。据USB-IF说，它吸收了此前所有3.x规范，速度统称Gen 1（5 Gbps）、Gen 2（10 Gbps）、Gen 2x2（20 Gbps）。

所以标着“USB 3.2”的产品也可能只有5 Gbps：版本号只是规范编号，不是速度。USB-IF要求厂商别在包装上用USB 3.2这类规范名称，应标USB 5Gbps、USB 10Gbps、USB 20Gbps、USB 40Gbps或USB 80Gbps，480 Mbps的USB 2.0标Hi-Speed USB；旧包装可能写SuperSpeed USB（5 Gbps）、SuperSpeed USB 10Gbps或20Gbps。

USB速度对照表

速度USB-IF现行名称规格名称接口
480 MbpsHi-Speed USBUSB 2.0USB-A、Micro-B、USB-C等
5 GbpsUSB 5GbpsUSB 3.0、USB 3.1 Gen 1、USB 3.2 Gen 1USB-A、USB 3 Micro-B、USB-C
10 GbpsUSB 10GbpsUSB 3.1 Gen 2、USB 3.2 Gen 2USB-A或USB-C
20 GbpsUSB 20GbpsUSB 3.2 Gen 2x2，或20 Gbps的USB4仅限USB-C
40 GbpsUSB 40Gbps40 Gbps的USB4仅限USB-C
80 GbpsUSB 80GbpsUSB4 Version 2.0（可选单向120 Gbps）仅限USB-C

选购要注意两点。其一，20 Gbps及以上只有USB-C：双通道模式要用额外线对，USB4也只为USB-C定义。其二，“USB 20Gbps”含两种技术：USB 3.2 Gen 2x2硬盘与20 Gbps的USB4接口标签相同，但USB4主机不强制支持Gen 2x2，这类硬盘接在USB4或雷电接口上可能降到10 Gbps。

各档USB最大信号速率的横向条形图：USB 2.0为0.48 Gbps，其后依次为5、10、20、40、80 Gbps，80 Gbps的条形后面用虚线延伸出可选的单向120 Gbps模式。除以8后分别约为60、625、1,250、2,500、5,000和10,000 MB/s。
图2. 各档USB速度的最大信号速率。除以8得到MB/s的理论上限，实际可用吞吐量更低。

Gbps怎么换算成MB/s

Gbps是线路上的信号速率，文件资源管理器和测速软件显示的却是MB/s：先除以8，再扣掉线路编码的额外开销。

  • Hi-Speed USB：480 Mbps ÷ 8 = 最多60 MB/s，实际还会更低。
  • 5 Gbps（Gen 1）：8b/10b编码每传8位数据要发送10位，开销20%；5 Gbps × 0.8 = 4 Gbps，上限500 MB/s。
  • 10 Gbps（Gen 2）：128b/132b编码开销约3%；10 × 128/132 ≈ 9.7 Gbps，约1,212 MB/s。
  • 20 Gbps（Gen 2x2）：两条这样的通道，约2,424 MB/s。

按上限算，10 GB文件在USB 2.0下至少167秒，5 Gbps约20秒，10 Gbps约8秒。实际还要看设备本身：假设U盘写入速度为100 MB/s（示例数值），插在任何USB 3接口上都差不多是这个速度。

USB-C是接口，不是速度

USB-C只描述插头和插口的形状：同一接口可能是480 Mbps的USB 2.0，也可能是80 Gbps的USB4，USB-IF也明确指出，USB 3.2只是传输速率而非接口。数据线同理：USB-IF的USB-C对USB-C数据线分类里有额定60W或240W的Hi-Speed USB线，所以能给笔记本充电的线，数据传输可能只有480 Mbps。

示意图：一个USB-C接口连出五种可能：480 Mbps的Hi-Speed USB，5、10或20 Gbps的USB 3.2，20或40 Gbps的USB4，80 Gbps的USB4 Version 2.0，以及40或80 Gbps的雷电4或雷电5。数据线上60 W或240 W的供电额定值与数据速度无关。
图3. 同一个USB-C接口，可能是USB 2.0，也可能是USB4 Version 2.0；只能看标志或规格表来分辨。

USB4和雷电是什么关系

2019年发布的USB4基于英特尔贡献给USB Promoter Group的Thunderbolt协议，向下兼容USB 3.2和USB 2.0。与USB 3.2不同，它能在一条链路上以“隧道”方式同时传输USB数据、DisplayPort视频和PCI Express。2022年10月发布的USB4 Version 2.0在现有40 Gbps无源数据线和新的80 Gbps有源数据线上都能达到80 Gbps；面向高要求显示器的可选模式可单向120 Gbps、反向40 Gbps。

雷电（Thunderbolt）是英特尔基于USB4的品牌，最低要求更严：雷电4最低40 Gbps，雷电5最低80 Gbps（Bandwidth Boost下最高120 Gbps），而电脑的USB4接口只需达到20 Gbps。接口相同，要认雷电标志。

怎么判断端口、数据线和设备的速度

连接速度取决于端口、数据线、设备三者都支持的最快档位，图4就是一例，所以三处都要查：

示例：USB 40Gbps的笔记本接口，配上Hi-Speed USB数据线和USB 10Gbps的移动固态硬盘，连接速度只有480 Mbps；只把数据线换成USB 20Gbps的，连接速度就提升到10 Gbps。
图4. 最慢的一环决定速度。在这个示例组合中，只换数据线就能把连接速度从480 Mbps提升到10 Gbps。
  1. 看标志和规格表。认证产品标有USB 5Gbps到USB 80Gbps，USB-C数据线可能另标60W或240W；笔记本各接口速度常不同，要逐个端口查。
  2. 打开设备管理器。展开“通用串行总线控制器”，若条目名称含“xHCI”或“可扩展主机控制器”，就支持USB 3.x，但看不出具体速度。
  3. 在Windows 11中找USB4页面。支持USB4的电脑，可在“设置”>“蓝牙和其他设备”>“USB”>“USB4集线器和设备”查看已连接的USB4设备和功能，其他电脑没有这一页。
  4. 别轻信没有标识的数据线。USB-C线也可能只支持Hi-Speed USB；要10 Gbps以上，就选额定不低于该速度的线。

常见问题

USB 3.1比USB 3.0快吗？

只有USB 3.1 Gen 2（10 Gbps）更快；USB 3.1 Gen 1与USB 3.0同为5 Gbps。

10 Gbps的USB-C接口配哪种数据线？

额定至少10 Gbps。USB-IF的USB-C对USB-C数据线标签从USB 5Gbps直接跳到USB 20Gbps，选标USB 20Gbps或更高的即可。

资料来源：USB-IF《USB 3.2用语指南》、《USB数据性能用语指南》、USB4 Version 2.0发布公告（均为英文）和Microsoft Learn《Windows中的USB：常见问题解答》。

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