Computer Port 一文说清电脑接口

Kaffa 发布于

接口 Port

在过去二十五年中,我接触到的 Port 主要指三种东西:

  • 电脑接口
  • Tcp/Udp 端口:这个将在 「TCP / UPD Port」 一文中描述
  • MacPorts,一个开源社区驱动的实现将开源软件编译安装到 Mac 操作系统的项目。

本文梳理的属于电脑接口。

数码真香,连接真烦

相较于真香的数码设备,将它们连接起来对很多人来说都是焦虑的事。 ⎛ -᷄ ᴥ -᷅ ⎞೯

苹果公司当时激进地取消线缆,整合接口,广泛使用无线通讯技术属于值得点赞的创新。

人的感觉实在是太驽钝,感受不到空气中广泛漂浮的震动的电磁波所携带的信息,这才让无线通讯技术有了改进空间。

然后,在很多需要大量数据通讯的场景下,还是不得不通过线缆作为信息和能量的介质。

在这所有的线缆中,通用连接线缆似乎快统一为 USB Type-C 了,但这是一种理想情况。

事实上,未来依然还是会有不止一二三种选择。

电话线接口和网线接口

开始讲接口时,需要有几个概念。公头、母头。

公头会插入母头,母头是插座。

用来传输信息的接口,公头是水晶头,一般人只需要了解两种:

  • 电话线口:RJ11,可以连接固定电话和 Moden(猫),现在大多用不着了,国内改为了光线。
  • 网口:RJ45,一般人见的最多的就是网口,连接的主要有「五类线」和「六类线」,六更好一点,支持千兆。

这两种接口看起来很相似,但网口更宽一点,看图就懂。

RJ45 和 RJ11 头

USB 接口

USB 是一种接口标准,主要用来传输电流和数据,对于本文发布日的人来说,不差钱尽量买 USB4。

USB 是一种综合接口,所以电流、视数据频、音频数据、文件数据等都不在话下。

标准 发布日期 最大电压电流支持 最大传输速率
USB 1.0 1996.01 5V / 500mA 1.5 Mbps
USB 1.1 1998.09 5V / 500mA 12 Mbps
USB 2.0 2000.04 5V / 500mA 480 Mbps
USB 3.0 --> USB 3.1 Gen1 --> USB 3.2 Gen1 2008.11 5V / 900mA 5 Gbps
USB 3.1 --> USB 3.1 Gen2 --> USB 3.2 Gen2 x1 2013.07 20V / 5A 10 Mbps
USB 3.2 --> USB 3.2 Gen2 x2 2017.09 20V / 5A 20 Mbps
USB4 2019.09 20V / 5A 40 Mbps

在 USB 标准之下,还有厂商的接口规格,大家常说的 Type-C,就是 USB 的一种类型,目前有大一统的趋势。

USB Type-C

如果是从业者,可能还需要了解 USB Type-A、USB Type-B,主要用于一些大的移动硬盘,打印机之类。

USB Type-A and USB Type-B

从接口尺寸来说,还可以分为 USB / Mini USB / Micro USB,见到了就知道了。

USB Mini A and USB Mini B USB Micro A and USB Micro B

Wiki 的图上有更多的细节

Available Connectors by USB Standard

USB 接口相关的接口标准和连接器

  • Thunderbolt 接口标准:Intel 和 Apple,最新是第 4 代:
  1. Thunderbolt-1
  2. Thunderbolt-2
  3. Thunderbolt-3
  4. Thunderbolt-4
  • Lightning(闪电) 连接器:源自 Apple,如从 iPhone 5 到 iPhone 14 使用的充电和数据连接线,从 iPhone 15 开始,已改为USB Type-C。

视频接口

现存接口主要有:VGA、DVI、HDMI、DP,VGA 和 DVI 已属于过去,未来主要是 HDMI 和 DP,且是 USB Type-C 形态。

图片 类型
DP DP
HDMI HDMI
DVI DVI
VGA VGA

支持视频的现代接口主要有HDMI,和后来居上的更开放的接口DP(DisplayPort),主要版本如下

  • DisplayPort / Mini DisplayPort
    • DisplayPort 1.2
    • DisplayPort 1.4
  • HDMI
    • HDMI 1
    • HDMI 2

值得一提的是 Thunderbolt 接口,也逐步演化为 USB Type-C 形态:

  1. Thunderbolt-1:Mini DisplayPort 集成
  2. Thunderbolt-2:Mini DisplayPort 集成
  3. Thunderbolt-3:USB Type-C 结合,集成供电
  4. Thunderbolt-4:USB Type-C 结合,集成供电

音频

不使用 HI-FI,音频相对简单,3.5mm接口与蓝牙4、5.0、5.1

还有一种最老式的三色 AV 线,常用在老式游戏设备和老式电视机的连接上。

如下图第二排后两张所示:

AV

电源

一般使用厂商的原配线缆接口。

现在通用的是 USB4 Type-C。

结论

可以看出,使用常规数码设备,未来 USB4 将是最通用的接口,只需随身携带这一种线,就是 USB4 Type-C。

或者期待基础科学能有新的突破,让无线充电技术还有新的发展。

世界上有那么多种类的连接线、连接器件,并不是因为无法设计为统一,而是商业目的。

所以对于新的专业设备,研发厂商需要获得创新红利,在商业目的驱使下,总会使用专有技术,专有线是永远不会消失的。

事物的演化是类似的,而为和跟进者PK、在将饱和的市场中竞争,或者触及垄断,专有技术又会逐步兼容开放技术。

From Different To One USB4

如何确定两台设备用什么连接线

方法就是查询产品的规格文档(specifications),通过网站或者网店客服联系到厂家,拿到产品规格。

事出我为我的 DELL XPS 购买了新外接显示器,为确定笔记本外接显示器时需使用和可使用什么线缆,特地梳理了现有的接口。

如果将此问题抽象化,可以表述为,为确定两台设备可以使用什么连接,需要分别查询设备A和设备B的接口规格,如果规格相同,则可以直接使用对等线缆连接,如果规格不同,则需要在市场上寻找连接线。

在我的例子中,我分别寻找了 XPS 和 HKC 支持的协议标准和接口规格

  1. XPS NoteBook:Dell 服务支持站 查询笔记本规格 PDF 文件,其中有记录笔记本接口的详细说明。查询出支持 HDMI 1.4 port 和 Thunderbolt 3 port with PowerShare(USB Type-C),详细规格是 USB 3.1 Gen 2 + DisplayPort 1.2 + PowerShare(USB-C)
  2. HKC Display:支持 HDMI1、HDMI2、DP 1.2

由此我们可以确定为使用为 DisplayPort 1.2 标准相互连接,需要一条支持 Thunderbolt 3 的 USB Type-C 转 DP 1.2 的线。

经查询,国内有很多厂商都做:

在海外 Google 一下,发现 Dell 自己也做

可以说,上述品牌的都可以,只是有些擅长设计、有些侧重品牌营销、有些是源头工厂。