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这篇文章之所以起了这么一个名字， 是因为最近我收到了太多来自用户的抱怨与疑问。他们对于这个统一接口又爱又恨，爱是因为终于有一个统一的接口来实现各种功能，恨在于一个个长相相同却有功能各异的线缆。 If it fits, it works. 很长时间以来，我们的电脑上存在着各种各样的接口，它们形状、功能各异。虽然这些长相各异的接口会给我们带来困扰，但也不是一无是处，这些接口形状对于线缆来说，就是一个防呆设定，只要找到能够顺利驳接的线缆，基本就可以判定能够使用。 事情到了 USB-C 这里起了变化。就拿 MacBook Pro 来说，两边四个接口一模一样，买来一堆线缆，看上去也一模一样。但是真正在用起来的时候，我们就会发现各种问题层出不穷。从供电，到数据传输，都可能出现与标称数据相异的情况。这还算好的，最严重的，则是可能出现设备工作不正常或彻底罢工。这个问题的根源，就出在这个博爱的 USB-C 接口之上。 If it fits, it might work. 我们先来想想 USB-C 这个接口出现的原因。在以前的电脑上，每一种接口都有一种固定的用途，比如 DisplayPort 、HDMI 用于视频传输，Audio Jet 用于音频传输，PS/2，USB-A 多用于连接外设。所以如何在有限空间内装入足够多的接口成为了考验厂商设计功力的一个门槛。这也直接影响到用户对于设备扩展性的一个考量。但随着用户对于设备便携性的要求提高，笔记本型电脑设计转向轻薄化，有限的空间和设备的可扩展性就成了一对矛盾体。这时候不管用户还是厂商，都期待有一种通用的紧凑型接口来解决这一问题。这就是 USB-C 接口出现的重要原因之一。在接口形态固定之后，我们就要解决与一众不同需求的兼容性问题。比如供电，比如视频、音频信号传输，比如数据传输。虽然硬件接口变了，但是这些信号传输协议却不能轻易改变。那么如何在一个物理接口上，实现不同功能以便兼容现有设备成了一个问题。 如果你是一名程序员，你很容易从经典设计模式中想到方法来解决这个问题。这里可能用到的设计模式有：Factory, Decorator, Encapsulate 等。用一句话来说，就是包装。将不同种类的协议封装成一个统一的接口展现给用户。用最简单的USB-A 口来说，他就打包了两种功能，一个是供电，再一个就是数据传输。这基本上是所有用户都能认同的特性。但是 USB-C 承载了更多的内容，这些内容与用户的需求息息相关。用户的需求，预算以及产品成本的考量合力将 USB-C 接口与线缆推到一个混乱的境地。比如我只想给 iPad Pro 充电，那么买一条 328元的 0.8m Thunderbolt 3 线缆显然超出了用户预期。如果我想要连接高速外置 SSD，那么一条 149元的 2m USB-C 线缆显然也不能满足需求。虽然从外观看上去这两条线也没有太多明显差异，但是用途上却又如此不同。这对于普通消费者来讲不能算是一个好事情。所以到这里，咱们可以直入正题，如何选择 USB-C 线缆？ 以目前本文所写的东西，显然不能让你有一个清醒的头脑来面对这个问题。所以这里本文先要引入另一个问题，那就是以 MacBook Pro 上的 USB-C 接口为例，解释该接口的常见用途以及基本原理。 Apple 官网对于该接口的解释为：“配备四个雷雳 3 (USB-C) 端口，均可支持：充电 DisplayPort 雷雳 (速率最高可达 40 Gbps) USB 3.1 第二代 (速率最高可达 10 Gbps)”。 等等，不是说好了 USB-C 吗？怎么又多了这一堆东西。我们前面说过，硬件接口虽然统一到了 USB-C，但是协议不能轻易改变。所以，这个接口之上就会附加一堆东西以便能够使它满足用户的各类需求。对于 USB-C 标准来说，这些附加上去的需求，都有一个统一的名字，叫做 USB-C Alternative Mode (Alt. Mode)。简单来说，就是该接口拥有根据需求或驳接设备的不同从而工作在不同模式之下的能力。这就是 USB-C 的魅力所在，也是混乱之源。下面我们先来说一说 USB-C Alternative Mode。 1. USB Only Mode，在这种模式下工作的 USB-C 接口就如同你在老设备上使用 USB-A 接口时相同。通过这个模式，你可以驳接任意的 USB 1.1, 2.0, 3.0 和 3.1 设备。只不过，根据外部设备不同，传输速率不同。最高可达 USB-C 3.1 第二代峰值 10 Gbps 传输速率。 2. DisplayPort Mode，这是 USB-C 接口上使用最为广泛的一种模式。用于驳接显示器设备。在这种模式下，USB-C 口可被视作一个传统的 DisplayPort 接口。它可以提供完整的 DP 1.2a/1.3 规范要求的一条四通道 5.4 Gbps 数据传输通道用于 (4x5.4 Gbps, HBR 2) 传输 DP 信号。轻松的以一根线缆推动 DCI 4K (4096x2160) @60 Hz 显示器。 如果是新型号的，支持 DP 1.4 规范的接口，则该带宽则会提高到 4x8.1 Gbps, HBR 3 的速率。可以通过一根线缆推动高达 8K (7680x4320) @60 Hz 显示输出。这也是为什么新款 iPad Pro 可以推动最高达 5K (5120x2880) 外接显示器原因之一。虽然市面上目前只有国内买不到的 Planar IX2790 显示器可以搭配 iPad Pro 使用，但是我们也可以预见这类设备会原来越多。这里稍微提一句，有关 Apple 官网所售卖的 LG UltraFine 4K 显示器，其实就是工作在这一模式下的。它本质上就是一台 DisplayPort 接口的显示器，只不过通过 USB-C 的 DisplayPort Mode 实现，通过 USB-C 接口接收输入信号。这种工作模式也就是其无法在老的配备 Thunderbolt 1/2 型号的 Mac 上使用的根本原因。当然也不是完全没有办法，通过 Thunderbolt 3 to Thunderbolt 2 转接器，我们可以将老型号的 Mac 接入到 Thunderbolt 3 接口的扩展坞或 eGPU 之上。通过它们将老 Mac 通过 Thunderbolt 传输的 DP 信号分离出来并通过扩展坞或 eGPU 上的 Thunderbolt 3/USB-C 芯片重新整合输出达到驱动该显示器的效果。在这种模式下，USB-C 接口在除了 DP 信号外，只能提供 USB 2.0 480 Mbps 的数据传输速率。这也是为什么很多人诟病如此昂贵的一个显示器只提供了 USB-C 外观的 USB 2.0 接口的根本原因。 3. DisplayPort and USB Multi-Function Mode，这也是目前常见的一种模式。很多市面上集成了 USB-C 扩展坞的显示器产品就是这个模式的典型应用。通过一根 USB-C 线缆在推动显示器的同时可以驳接很多外设。比如 BenQ PD2710QC 显示器。电脑可以通过一根 USB-C 线缆连接该显示器实现视频输出，充电，以及 USB Hub 功能。在这种模式下，一根 USB-C 线缆可以提供 DP 1.2a/1.3 要求的一条双通道 5.4 Gbps 数据传输通道用于 (2x5.4 Gbps) 传输 DP 信号。同时，提供 USB-C 3.1 gen2 要求的 10 Gbps 数据传输速率用于 USB 端口扩展。 这个数据规范也是限制这类显示器多为 2K (2560x1600) @60 Hz 的原因。 4. Thunderbolt 3 Mode，该模式是 USB-C 接口最高性能模式。可以提供 20Gbps 或 40Gbps 的数据传输速率。一旦此模式开启，USB-C 接口后的 Thunderbolt 芯片就可以将最高达 PCIe 3.0 x4 (4x8 Gbps) 数据传输速率和最高两条四通道 5.4 Gbps 数据传输通道用于 (2x4x5.4 Gbps, HBR 2) 传输 DP 信号整合输出到 USB-C 接口上。由于 Thunderbolt 模式开启，则此时该接口支持 Daisy Chain (菊链)。你可以将最多六台 Thunderbolt Enabled 设备串接在一个端口上使用。带宽在这六台设备上是动态分配的，需要 DP 信号的设备和需要 PCIe 数据传输的设备都可以获得相应的带宽。虽然 USB-C 设备或 DisplayPort 设备也可以加入到该链条当中，但是最好处于末尾位置，否则会中断菊链。该模式在 Mac 上应用最为广泛。比如 UltraFine 5K 显示器就使用了该种模式。然而可能有读者要问，前面的 UltraFine 4K 因为规范原因不能提供高性能 USB 接口，那么这一台为什么也没有提供。这完全就是 LG 节省成本的一种做法了。其实该显示的富余带宽，完全的可以提供满速的 USB-C 10 Gbps 接口。从前文我们可以看出，不论是 DisplayPort Mode 还是 DisplayPort and USB Multi-Function Mode 在非 DP1.4 规范下都无法提供足够带宽用于推动 5K (5120x2880) @60 Hz 显示器。所以必须通过开启 Thunderbolt 3 模式获取足够带宽。这也是 UltraFine 4K，5K 显示器的根本区别。所以，这也是老型号的 Mac 虽然无法直接使用 UltraFine 4K，但是可以通过 Thunderbolt 3 转 2 转接器使用 UltraFine 5K 的原因。即便在 Thunderbolt 2 20 Gbps 模式下，老 Mac 也可以获得足够的带宽将 4K 分辨率图像推到 5K 显示器上。再比如 Mac 上 Target Disk Mode，你可以将一台 Mac 作为另外一台 Mac 的移动存储使用，直接以接近原生的速度访问另外一台 Mac 硬盘中的数据。这也是从出现问题 Mac 中抢救数据的一种常用方法。不过你可能会问，为什么 MacBook Pro 在进入 Target Disk Mode 时会显示 USB 和 Thunderbolt 两种图标，这其实是一种兼容性考量。毕竟 Thunderbolt 3 设备比 USB-C 设备要少的多。在这时，Mac 会根据接入的主机设备来判断进入 USB Only Mode 还是 Thunderbolt 3 Mode。 5. Thunderbolt Networking Mode，该模式其实是 Thunderbolt Mode 的一种子模式，只有在支持 Thunderbolt Mode 的接口上才能使用。既然 Thunderbolt 3 设备可以通过菊链串接到一起，那么没有理由不把它作为一种网络接口使用。实际上，早在初代配备 Thunderbolt 接口的 Mac 电脑上，就已经使用了该模式 (Thunderbolt Bridge)。该模式在 Thunderbolt 3 模式的基础上，通过软件虚拟出一个网络接口，通过 Thunderbolt 模式传输数据。由于 Thunderbolt 3 模式下带宽要超出普通 10 Gb 以太网 (10 GbE) 数倍，所以这是一个不用花任何多余的钱即可享受超 10 GbE 传输速度的方式。毕竟在新款 Mac mini 上，选配 10 GbE 要付出 753 元。 6. Power Delivery and Charging Mode, 由于使用了 USB-C 接口，根据 USB-C Power Delivery (PD) 规范，则该接口在传输视频，数据信号的同时，也可为主机带来最高 20V-5A 100W 的充电功率。这就是 MacBook Pro 系列笔记本型电脑现在都直接配备 USB-C 充电器的原因。也是很多显示器、扩展坞能够对主机设备进行充电的原因。与此同时，驳接在主机上的 Thunderbolt 设备可以从主机获得最高 15W 的供电。该功率足以驱动高性能 SSD 等设备。当然，驳接在该接口上其他的 USB 设备也可以获得遵循 USB 2.0/3.0/3.1 规范的供电。由于 USB-C 接口中有针对 PD 功率协商功能 Pin 存在，所以，在最高功率范围内，设备间可以通过协商获取最合适的供电功率。 7. Audio Adapter Accessory Mode，主要用于兼容广泛使用 3.5mm 接口的音频设备。可以提供双声道，麦克风以及最高 500mA 设备供电。 8. VirtualLink Mode，这是一个最新的 USB-C Alternative Mode 规范，主要用于解决 VR 头戴式设备的连接问题。以往，我们使用类似 Oculus VR 设备的时候，至少需要三根线缆，一根用于供电，一根用于数据传输，一根用于视频传输。这给用户带来的很多不便。VirtualLink Mode 就致力于改变此状况。在前文中，我们已经看到了一次性解决供电，数据传输，视频传输的实现。不过现有的 Thunderbolt 3 Mode 并不合适，一方面它属于 Intel 专利，另一方面它会极大提高设备和线缆的成本。所以，VirtualLink 选择了另辟蹊径。通过修改 DisplayPort Mode 来达到需求。首先，DisplayPort Mode 提供了一条完整的四通道 DP 信号，带宽足以满足头戴式设备的需求。但是有一个问题，DisplayPort Mode 中并没有高速数据传输通道的存在。只有一条 USB 2.0 速率的数据传输。这个显然无法满足需求。不过，VirtualLink 将这两组原本用于 USB 2.0 传输的通道利用起来，将它改造成为了一条可以 10 Gbps 速率传输数据的 USB-C 3.1 SuperSpeed USB 数据传输通道。这个做法并不与目前任何一种协议相悖。但是由于目前线缆设计基于当前规范，所以要支持 VirtualLink Mode 要求的新高速数据通道，则需要更改线缆设计，增加屏蔽以满足高速数据传输需求。虽然我们在 NVIDIA 最新款基于 Turing 架构的 RTX 系列 GPU 上已经见到了支持该模式的 USB-C 接口，但是我们还需等待一段时间让厂家跟进。 在介绍完了 USB-C 接口上各类 Alt. Mode 之后，我们明白了各个模式的区别，那么这时，我们就可以完美解释为什么看上去类似的线缆，在实际使用中会有这么大差异。下面我们就介绍一些常见的 USB-C 线缆，帮助各位读者彻底分清这些线缆的区别。 1. USB 线缆，无论 USB 2.0、3.0 还是 3.1 其接口外形都可以以 USB-C 的形式出现。所以在购买线缆时一定要看清该线缆介绍，另外，即便是 USB-C 3.1 也有两代产品，gen1，只能提供 5 Gbps 传输速率，gen2 则可以达到 10 Gbps。一些早期的 USB-C 线在超过 0.5m 长度后是无法提供 10 Gbps 传输速率的。一般 Mac，iPad Pro 中附带的 USB-C to USB-C 充电线，为了追求线缆长度和降低成本，都只能用于充电，它只实现了充电和 USB 2.0 数据传输。所以除非万不得已，不要使用该线缆进行数据操作。由于工作模式的不同，对于线缆的要求也不同，所以线缆价格差异很大。由于 Alt. Mode 众多，所以导致了这些线缆制造成本的不同。如果你想要一线多用，那么购买一根 Full Feature 的 USB-C 线缆是首选。这类线缆价格较高，供电功率有所不同，从早期的 60W 峰值，到现在 100W 都有可选。一般 Full Feature 的 USB-C 线缆长度都在一米以内。这是其设计决定的。这类线缆可以被用在 Thunderbolt to USB 设备之间，也可以用在 USB 设备之间，也可以用在 Thunderbolt/USB-C 和显示器之间，也可以用在 Thunderbolt 设备之间。最后这一个应用是因为规范要求导致 Full Feature USB-C Cable 和 Thunderbolt 3 Cable 之间共用一些设计，所以在手头没有 Thunderbolt 3 线缆时，可以使用该类线缆应急。但是在使用 Full Feature USB-C Cable 连接两个 Thunderbolt 3 设备时，由于设计差异，则传输速率最高只能到 20 Gbps。所以很多市场上售价非常便宜的所谓 Thunderbolt 3 线缆，就是 Full Feature USB-C 线缆，很多消费者可能贪图便宜买回来连接 Thunderbolt 设备使用，但是无法获得峰值性能。 2. Thunderbolt 3 线缆，这类线缆一般都与 Full Feature USB-C 线缆类似，但是增加了多余的线用于达到 40 Gbps 所需带宽以及一些额外的授权费用和芯片、电路。所以价格也要比 Full Feature USB-C 线缆高出一截。一般常见的长度有 0.5m/0.7m/0.8m/1m/2m。除了 2m 以外，其他的线缆一般都可以作为 USB-C Full Feature 线缆使用。2m 由于在两端为了传输高速数据添加了芯片与中继电路，所以并不兼容 USB-C 设备。这也就是为什么 Ultra Fine 5K 所配备的 Thunderbolt 3 Cable 无法用于 Ultra Fine 4K 上，而反之则是可以。其实，这类 2m Thunderbolt 3 线缆还有一个更为专用叫法，Active Wire 主动式线缆 (又因为其使用同轴电缆，所以 又称为 ACC Active Copper Cable)。那么其他没有配备芯片和电路的线缆，都叫做 Passive Wire 被动式线缆 (称为 PCC)。主动式和被动式在传输速率上没有区别，主要是为了增加线缆长度，使其能够适应更多场景。当然，这里面还有一些简单的分析方法。0.5m-1m的线缆，一般都是 PCC，不含芯片，两边直通。超过 1m 的线缆，基本都是 ACC。另外，除了这两种以外，还有一种以光纤替代同轴电缆传输数据的线缆，称作 AOC (Active Optical Cable)，这种线缆最早出现在 Thunderbolt 2 接口上，可以大幅度提升数据传输距离，但是无法提供电力。另外，Thunderbolt 1/2 所有的电缆都是 ACC/AOC，所以无法用在 USB 链接上。在供电上，Thunderbolt 3 线缆与普通 USB-C 线缆类似，最高可以提供 20V-5A 100W 的充电功率。 到这里，本文就该结束了。简单来说，我们在选购 USB-C/Thunderbolt 3 设备及线缆时，有三个要素要提前考虑，1. 优先要考虑使用场景。2. 考虑价格因素。3. 考虑适用性。带着这三个问题以及在认真阅读产品说明的基础上，相信各位，都能够买到自己合适的 USB-C 线缆。 参考文档： 1. Thunderbolttechnology.net. (2018). 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