USB 4 für ARM-Macs: Das USB-Namenschaos geht weiter
Seit USB 3.1 und mit jeder weiteren USB-Revision verschlimmert sich das Namenschaos. Wir bringen Licht in die babylonische Sprachverwirrung um die USB Buchse.
(Bild: Apple)
- Florian Müssig
Als Apple Mitte November seine neuen MacBooks und den Mac Mini mit hauseigenem M1-Prozessor enthüllte, war ein bemerkenswerter Aspekt die Integration von USB-C-Buchsen mit Thunderbolt. Diese rasante Schnittstelle ist bei Apple Standard, aber eben auch eng mit Co-Entwickler Intel verbunden – von dem sich Apple just zugunsten eigener ARM-Prozessoren abgewandt hat.
Umso erstaunlicher war, dass die USB-C-Anschlüsse als "Thunderbolt/USB 4" bezeichnet wurden: Sollte Apple tatsächlich bereits in seinem ersten CPU-Entwicklungsschritt Thunderbolt 4 oder USB 4 integriert haben – also gleich die neuesten Revisionen beider Spezifikationen, die nicht einmal ein Jahr alt sind? Ein Blick ins Datenblatt verrät: jein – mit einem nachgestellten, dicken "Aber".
Die neuen M1-Macs beherrschen wie bisherige Macs Thunderbolt 3 und enthalten zusätzlich einen USB-3.1-Hostcontroller für Gen-2-Datentransfers mit 10 GBit/s. Auf der Hauptplatine findet man allerdings Bausteine vom Typ JHL8040R, die Intel als "Thunderbolt 4 Retimer" spezifiziert. Solche Retimer verbessern die Signalqualität, enthalten aber keine Protokoll-Logik: Sie verlassen sich darauf, dass im SoC-Prozessor (oder wo anders) Thunderbolt-Logik steckt. Bei Core-i-Prozessoren der zehnten Generation war Thunderbolt-3-Logik enthalten, bei der jüngst vorgestellten elften Core-i-Generation das neuere Thunderbolt 4. Auch bei Apple sitzt die Thunderbolt-3-Logik im M1-SoC. Immerhin: Thunderbolt 3 und Thunderbolt 4 haben dieselbe Nutzdatenrate von 40 GBit/s, sodass Thunderbolt 4 in dieser Hinsicht keine Vorteile böte – und dieselben Retimer-Chips für beides funktionieren.
Namenswirrwarr
Dass es keine neue Geschwindigkeitsstufe gibt, liegt daran, dass die Weiterentwicklung von Thunderbolt als separatem Standard eingestellt wurde: Intel hat die Spezifikation dem USB-Standardisierungsgremium USB-IF übergeben, welches darauf aufbauend USB 4 normiert hat – mit der von Thunderbolt bekannten, aber für USB neuen maximalen Datenrate von 40 GBit/s. Das USB-IF hat gewisse technische Feinheiten geändert, weshalb reine Thunderbolt-3-Controller nicht vollständig zu USB 4 kompatibel sind. Dem aufmerksamen Leser wird sich an dieser Stelle ein Fragezeichen aufdrängen: Warum bewirbt Apple die USB-C-Buchsen der M1-Macs dann mit USB 4?
(Bild: Apple)
Das liegt daran, dass alle Hersteller in ihren Datenblättern angeben können, gemäß welcher USB-Revision sie die Anschlüsse getestet haben – und nicht, welche maximale Geschwindigkeitsstufe die Ports bieten. Zwar kam mit jeder (Sub-)Revision des USB-Standards eine neue Geschwindigkeitsstufe hinzu, doch allein der Abwärtskompatibilität wegen sind natürlich auch alle bisherigen Stufen enthalten – die sogenannten Generationen. USB 3.0 brachte den Gen-1-Speed von 5 GBit/s, mit USB 3.1 kam 10 GBit/s alias Gen 2 hinzu. Das wenig verbreitete USB 3.2 brachte 20 GBit/s alias Gen 2x2, während die mit USB 4 hinzugekommene und von Thunderbolt abgeleitete 40-GBit/s-Stufe offiziell Gen 3x2 heißt. Ohne die "Gen"-Angabe kann man also nicht verbindlich sagen, welche Geschwindigkeit eine USB-Buchse bietet.
c’t 26/2020
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