從2015年開始，USBType-C接口開始初入江湖，如今越來越多的PC、筆記本電腦、平板電腦和智能手機均已經採用或者計劃這種接口設計，隨着歐盟要求統一接口的強制命令發布（新法規逼迫 iPhone 使用 USB-C 標準接口），連蘋果也不得不往TYPE C接口併入的時候，至此USB Type-C已經正式步入整合階段，此背景下，我們曾經使用和信賴的眾多接口將何去何從，今天我們一起看看如今這些主流接口應對Type-C布局和整合之路：Displayport,Thunderbolt,HDMI。

01

Displayport接口

2015年初VESA（視頻電子標準協會）發布了DislayPort標準1.4版本，在USB Type-C和USB 3.1標準發布並且更廣泛地應用後，DsiplayPort Alt Mode被集成到最新的USB Type-C上，成為了VESA和USB推廣小組共同的目標，並於Type-C中集成8K視頻傳輸功能.

VESA簡介

DP系列為主導的視頻電子標準協會VESA（Video Electronics Standards Association, VESA）是一家自1989年創立以來，一直致力於制訂並推廣顯示相關標準的非盈利國際組織，總部設立於加利福尼亞州的Milpitas；高清數字顯示接口標DisplayPort贏得了AMD、Intel、NVIDIA、戴爾、惠普、聯想、飛利浦、三星、AOC等業界巨頭的支持， VESA作為一個全球性的行業聯盟，目前已經擁有超過250家會員單位，VESA會員構成以芯片廠商為主，其次是顯示器廠商，以及線纜、連接器廠商，使命是開發促進和支持所有廠商以及經過認證的互操作產品構成的生態體系，促進整個電子行業的發展.

VESA組織成員

Displayport接口定義的簡單講解

DisplayPort接口已經逐漸取代VGA，成為個人電腦PC上的高清多媒體主要接口之一，也有部分的液晶電視和筆記本的內設接口採用是DisplayPort接口，目前最新的是2019年6月26日VESA標準組織發布的DisplayPort 2.0數據傳輸標準規範,與雷電3、USB-C緊密結合,可滿足8K乃至更高級別的顯示，更多DisplayPort接口規範的資訊，可以查看其官方網站：https://vesa.org.

最新的DP2.0物理接口已經統一為USB-C接口（DP2.0接口即將正式登場)，但是其無論是什麼形態，DP有20根引腳，這一點是不會變的；接下來說一下DP的傳輸形式。雖然說起來比較驚人，但實際上就是這樣——Displayport是類似於PCI-E的，甚至可以說它就是PCI-E的視頻改版。因為只有這樣才能解釋為什麼雷電接口可以在輸出DP視頻信號的同時傳輸數據；當然，視頻信號的傳輸和PCI-E這種傳輸的數據包和傳輸方式是不同的，所以就不要想用顯卡上的DP口來當雷電用了，不可能的 ；接下來看標準DP接口在物理上的定義.

是不是感覺很眼熟？沒錯，基本上就是雷電接口的那些東西——4路高速差分信號（引腳1/3、4/6、7/9、10/12）1路低速差分信號（引腳15/17）、供電、熱插拔檢驗、地線。接下來解釋這些都是做什麼的；

首先是4路高速差分信號；對於傳輸視頻信號的DP而言，這4路信號都是單向的——從顯卡到顯示器，因為反過來傳輸這麼高速的數據沒用；當然，可以分出來一小部分帶寬用於傳輸音頻信號；至於那1路低速差分信號，也比較好理解——主要是顯示器向顯卡端傳輸的；至於傳輸什麼，第一是顯示器的型號、分辨率等信息，使電腦能夠正確識別顯示器（這個功能上古的VGA就有，所以目前最先進的DP不可能沒有）；

第二就是比較實用的攝像頭、觸屏回傳功能，這樣的話顯示器上的攝像頭或者觸屏顯示器就不用單獨接線，直接用DP就可以了，省心省力。剩下的就不用解釋了吧，通過字面就能理解。

總結：可以看出，DP 接口的誕生就是為了取代 HDMI 接口，除了是完全免費使用外，它還支持通過 USB-C 及 Thunderbolt 雷電接口同步傳輸數據及視頻，這也意味着未來筆記本只需要一根線即可完成對顯示器的視頻輸出，以及使用顯示器上的 USB 擴展塢，雖然DP接口不僅在視頻傳輸上比較先進，在接口設計上也比較先進，在保證足夠的穩定性的前提下，利用20根線實現了4條高速、1條低速差分信號的傳輸，不僅帶寬高，而且功能強，但是由於它的使用範圍相較於 HDMI 接口來說要小很多，目前來看還無法完全取代 HDMI 接口.

02

Thunderbolt 接口

2016年6月3日，Intel正式公布了Thunderbolt 3接口規範，該接口需要佔用4條PCI-E 3.0通道，傳輸速率可達40Gbps，為了跟USB接口競爭，Intel主導研發了Thunderbolt接口，因為其高額的版權授權費用，讓其並沒有得到普及，只有蘋果Mac電腦以及少數高端主板才支持該接口，而且相關外設的價格非常昂貴，Thunderbolt 3接口能支持雙4K（4096×2160）60Hz顯示器輸出，且提供更強的供電能力，可給設備提供15W電力，如果是專門用來充電的話，最高能支持100W供電；令人吃驚的是，Thunderbolt 3接口居然和USBType-C一模一樣，而且兼容USB 3.1標準。這麼做的好處相當明顯，未來USB Type-C設備可直接插在Thunderbolt3接口上使用，這顯然會帶動Thunderbolt 3接口的發展；最新Tiger Lake已經確認首發Thunderbolt 4（雷電/雷靂4），由於Thunderbolt 4的帶寬保持在40Gbps，它和USB4某種程度上也算是一回事了.基於Intel雷電4接口協議（英特爾的“雷電4”讓Type-C成為了目前最佳的快充接口標準），帶寬40Gbps且只有USB Type-C一種接口形態，同時支持100W功率供電，充分的帶寬能讓它支持菊花鏈承載外置獨立顯卡，或兩台4K顯示器/一台5K顯示器.

Thunderbolt 簡介

ThunderboltI/O技術由Intel公司開發，每個接口配備兩個10Gbps全雙工數據路徑鏈路，要比Firewire800接口快達12倍。Thunderbolt採用64b/66b數據編碼格式，而Intel開發的接口控制器可將PCI–Express和DisplayPort復用成為一個單數據流。Intel公司開發的第一代控制器代號為Light Ridge，隨後的第二代、第三代控制器代號分別是Cactus Ridge和Redwood Ridge，而新一代（第四代）控制器的代號是Falcon Ridge。

在主機設備中，控制器從I/O控制器集線器中獲取PCI–Express數據，從I/O控制器中的負信號或如圖1所示的外部圖形控制器中獲取DisplayPort數據。接下來，該組合信號通過全雙工差分信號發出。一般情況下，每個控制器配備兩個端口，可進行菊花鏈方式的連接。

Thunderbolt 接口定義的簡單講解

前兩代雷電使用的是mini DP接口，而雷電3開始其使用的是Type-C的物理接口,這個接口有20根引腳。

如圖。其中Ground都是接地，一共8根，其中2根保留未使用。引腳2用於熱插拔的檢驗，引腳3到6是一對雙向串行差分信號，引腳15到18是另一對雙向串行差分信號。所以雷電1是基於 PCI-E 2.0 X2的，利用兩路PCI-E通道（也就是4路差分信號）進行傳輸，速度為雙向各10GT/s，全雙工。引腳9和11可能是USB2.0的差分信號（也就是“向下兼容USB”）。引腳20是正極供電。關於雷電2，官方給出的速度是20Gbps，基於PCI-E 2.0 X4，依然使用miniDP接口（接口定義不變，所以完全兼容）。然而根據接口定義，miniDP只能承載4路差分信號，也就是全雙工下的兩對（X2通道）

因為4條通道可以同時單向工作，所以速度可以達到PCI-E X4的單向速度，也就是20GT/s，但是這時是半雙工的。在全雙工下，單向速度還是10GT/s。接下來是雷電3。雷電3使用的是我們都非常熟悉的Type-C接口，Type-C接口在USB時的定義如下

但是雷電3是4路差分信號，所以在針腳定義上和USB3.1（2路差分信號）完全不同。具體如何定義的，很遺憾，我並沒有查到資料。不過我們可以大體分析一下。Type-C有24根引腳，但是，因為它是雙面可插的，所以只有一半的引腳是有效的，也就是圖中圈上的那部分

所以，有12根引腳可用。這12根引腳，分配給4路差分信號，需要8根引腳。加上1根屏蔽地、1根地線、1根供電（正極），還剩一根保留（可能用於熱插拔檢測），是完全夠用的。在協議上，全速雷電3使用了PCI-E3.0 X4，和雷電2一樣分兩種模式——全雙工和半雙工。半雙工下，最高速度為32GT/s，因為使用了128b/130b編碼，所以實際速度為3.938GB/s（查表就可以知道）。當然，全雙工模式下速度減半。那我就很好奇——“40Gbps”的官方宣傳速度到底是怎麼來的？個人猜想，節操丟盡的英特爾又在忽悠人。3.938，四捨五入，就是4了嘛！然後按照老的8b/10b的編碼方式（實際上編碼方式換了），4*8*（10/8）=40G/s，嗯，沒毛病。另外，雷電3存在半速版，使用的是PCI-E 3.0 X2，這次就只有全雙工模式——也就是雙向各“20G/s”（實際上是16GT/s），

，雖然名義上是半速的，實際上在全雙工下速度和全速沒有區別。注意：雷電3接口速度不能達到PCI-E 3.0 X4的全部速度（全雙工，雙向各32GT/s）的原因不是計算機內部分配的PCI-E通道數不足，而是雷電接口本身的針腳數不足，只能容納4路差分信號（而PCI-E 3.0 X4是8路差分信號）。最後總結一下。雷電這東西，在原理上還是比較先進的，楞是用4條差分通道達到了PCI-E X4的單向速度，反正消費者們也不關注到底是全雙工還是半雙工。個人認為，這種設計對於PCI-E而言完全就是浪費。在速度已經達到“雙向各20G/s”的雷電3時代，僅僅就是為了和USB3.1爭一個高低，就把本來全雙工的PCI-E X4變成半雙工工作來解決線數不夠的問題，這就是很嚴重的浪費了（的確，為了找出4個全速雷電3需要的20條PCI-E 3.0，2017版高端MBP把給獨顯用的16條和給PCH（可以理解為南橋）的4條全給了雷電，所以，連獨立顯卡都沒有！這可真是“Macbook Pro”啊！獨顯都沒有，除了價格，真沒看出哪裡對得起Pro這個詞。

03

HDMI 接口

2002年4月，日立、松下、飛利浦、Silicon Image、索尼、湯姆遜、東芝七家公司共同組建了HDMI高清多媒體接口組織，開始着手制定一種符合高清時代標準的全新數字化視頻/音頻接口技術;經過半年多時間的準備工作，HDMI組織在2002年12月9日正式發布了HDMI 1.0版標準，標誌着HDMI技術正式進入歷史舞台；截止今天，HDMI己經走過了近20年的路，從最早的1.0到現在的2.1，從1080p,到現在的8K @60Hz，這是一個飛躍;HDMI接口、家庭視屏系統的霸主,開放握手協議，支持TYPE C TO HDMI協議，並更新最新的2.1版本；自從HDMI Forum 正式推出了最新 HDMI 2.1 版早期規範，就宣告我們的8K數據時代來臨！（HDMI 2.0已淘汰；HDMI 2.1上位)

HDMI 簡介

HDMI，英文全稱是High Definition Multimedia Interface，中文名稱是高清晰多媒體接口的縮寫。2002年4月，Hitachi（日立）、Panasonic（松下）、PHILIPS （飛利浦）、SONY（索尼）、THOMSON（湯姆遜）、TOSHIBA（東芝）和Silicon Image七家公司聯合組成HDMI組織。HDMI能高品質地傳輸未經壓縮的高清視頻和多聲道音頻數據，最高數據傳輸速度為48Gbps。同時無需在信號傳送前進行數/模或者模/數轉換，可以保證最高質量的影音信號傳送。HDMI1.3不僅可以滿足目前最高畫質1440P的分辨率，還能支持DVD Audio等最先進的數字音頻格式，支持八聲道96kHz或立體聲192kHz數碼音頻傳送，而且只用一條HDMI線連接，免除數字音頻接線。同時HDMI標準所具備的額外空間可以應用在日後升級的音視頻格式中。足以應付一個1080p的視頻和一個8聲道的音頻信號。而因為一個1080p的視頻和一個8聲道的音頻信號需求少於4GB/s，因此HDMI還有很大餘量。這允許它可以用一個電纜分別連接DVD播放器，接收器和PRR。此外HDMI支持EDID、DDC2B，因此具有HDMI的設備具有“即插即用”的特點，信號源和顯示設備之間會自動進行“協商”，自動選擇最合適的視頻/音頻格式.

HDMI 創始組織成員

HDMI 接口定義的簡單講解

HDMI接口主要有Type A、Type B、Type C、Type D、Type E五種類型。

1、HDMI A Type是使用最廣泛的HDMI線纜，HDMI A接口共有19pin，寬度為13.9毫米，厚度為4.45毫米。在日常生活使用中的絕大部分影音設備都配備這個接口。比如：藍光播放器、小米盒子、筆記本電腦、液晶電視、投影機等等。

2、HDMI B Type生活中比較少見，它主要用於專業級的場合。HDMI B接口採用29pin，寬度21毫米。HDMI B Type的數據傳輸能力比HDMI A type快近兩倍，相當於DVI Dual-Link。由於多數影音設備工作頻率均在165MHz以下，而HDMI B Type的工作頻率在270MHZ以上，所以多見於專業應用場景，如WQXGA 2560&TImes;1600以上的分辨率。

3、HDMI C Type常稱為Mini HDMI，它主要是為小型設備設計的。HDMI C Type同樣採用19pin，但是寬度只有10.42毫米，厚度有2.4毫米。它主要應用在便攜式設備上，比如數碼相機、便攜式播放機等設備。

4、HDMI D Type俗稱Micro HDMI。HDMI D Type尺寸進一步縮小。同樣為19pin，寬度只有6.4毫米，厚度2.8毫米，很像Mini USB接口。主要應用於小型的移動設備上面。比如：手機、平板電腦等。

5、HDMI E Type主要用於車載娛樂系統的音視頻傳輸。由於車內環境的不穩定性，HDMI E Type在設計上具備抗震性、防潮、耐高強度、溫差承受範圍大等特性。在物理結構上，採用機械式鎖定設計，能保證接觸可靠性。

如上圖，HDMI A TYPE共19針，其中1-9針為數據信號；10、11、12針為時鐘信號；13針為CEC針；14針為空；15針SCL針；16針為SDA針；17針為地；18針+5V電源；19針為熱插拔檢測.

HDMI A Type

應用於HDMI1.0版本，總共有19pin，規格為4.45mm×13.9mm，為最常見的HDMI接頭規格，相點對點於DVI Single-Link傳輸。在HDMI 1.2a之前，最大能傳輸165MHz的TMDS，所以最大傳輸規格只能在於1600×1200（TMDS 162.0MHz）

HDMI B Type

應用於HDMI1.0版本，規格為4.45mm×21.2mm，總共有29pin,可傳輸HDMI A type兩倍的TMDS數據量，相點對點於DVI Dual-Link傳輸，用於傳輸高分辨率（WQXGA 2560×1600以上）。因為HDMI A type只有Single-Link的TMDS傳輸，如果要傳輸成HDMI B type的信號，則必須要兩倍的傳輸效率，會造成TMDS的Tx、Rx的工作頻率必須提高至270MHz以上。而在HDMI 1.3 IC出現之前，市面上大部分的TMDS Tx、Rx只能穩定在165MHz以下工作。此類接口未應用在任何產品中。

HDMI C Type

俗稱mini-HDMI，應用於HDMI1.3版本，總共有19pin，可以說是縮小版的HDMI A type，規格為2.42mm×10.42mm，但腳位定義有所改變。主要是用在便攜式設備上，例如DV、數字相機、便攜式多媒體播放機等。由於大小所限，一些顯卡會使用mini-HDMI，用家須使用轉接頭轉成標準大小的Type A再連接顯示器.

HDMI D Type

應用於HDMI1.4版本，總共有19pin，規格為2.8mm×6.4mm，但腳位定義有所改變。新的Micro HDMI接口將比現在19針MINI HDMI版接口小50%左右，可為相機、手機等便攜設備帶來最高1080p的分辨率支持及最快5GB的傳輸速度。

隨着歐盟要求統一接口的強制命令發布，連蘋果也不得不往TYPE C接口併入的時候，至此USB Type-C已經正式步入整合階段，加上如今USB協會主動自廢武功進行整合，僅此一家之舉（Type C終將一統江湖，協會不再接受USB 3.x Micro-B, Micro-AB認證)，預告USB的江湖只有一個存在，USB Type C接口時代快馬加鞭而來，其它相關接口必須主動往USB Type C接口融合。