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USB4™(범용 직렬 버스 4) 디자인 세부 정보 및 일반 요구 사항

  • 아티클

사양 정의 요구 사항 외에 다음과 같은 개략적인 디자인 및 사용자 환경 요구 사항이 있습니다.

  • USB4(USB 3.x, PCIe 및 디스플레이)를 통해 터널링된 디바이스는 원래대로 작동해야 합니다. 프로토콜 스택에는 소프트웨어 변경이 필요하지 않으며 USB4를 통해 터널링된다는 사실이 투명해야 합니다.

  • 파트너는 USB 하드웨어(예: 시스템, 허브, 케이블 및 액세서리)가 시장에 출시되거나 이미 출시된 다른 USB 하드웨어와 상호 운용할 수 있는지 확인해야 합니다. USB-IF(Universal Serial Bus-Implementers Forum)에서 주최하는 상호 운용성 및 규정 준수 이벤트에 참여할 것을 권장합니다.

  • 여러 USB-C® 포트가 있는 시스템의 경우 일관된 사용자 환경을 제공하기 위해 USB4를 모두 지원하는 것이 좋습니다.

  • Thunderbolt™ 3 호환성은 USB Type-C® Connector and Cable Specification 및 USB4 기본 사양의 13장에 따라 필요합니다. Windows USB4 연결 관리자 드라이버는 USB4 호스트에 연결된 Thunderbolt™ 3 주변 장치를 지원하도록 설계되었습니다.

  • Windows 11 USB4 연결 관리자의 첫 번째 릴리스에서는 추가 기능 카드가 지원되지 않습니다.

  • Windows 하드웨어 호환성 프로그램용 USB4 HLK(Hardware Lab Kit)에서 전체 세부 요구 사항을 참조하세요.

  • USB4 연결 관리자의 첫 번째 릴리스에서는 호스트 및 디바이스 라우터가 USB4 사양을 지원해야 하며 USB4 연결 관리자 Guide Rev 1.0rc에 따라 구현됩니다. 다른 ECN 외에도 하드웨어 구현자는 다음 ECN을 검토해야 합니다. USB4 연결 관리자에게 매우 중요하기 때문입니다. 이 목록은 필요한 ECN의 전체 목록이 아닙니다. 이러한 문서는 USB4 사양 다운로드에서 찾을 수 있습니다.

    • USB4 1.0 ECN - Change in ISC and ISS Registers Address.pdf

    • USB4 1.0 ECN - DROM Base Address.pdf

    • USB4 1.0 ECN - Router Ready Bit.pdf

    • USB4 1.0 ECN - HI memory order.pdf

    • USB4 1.0 ECN - Host Router State Machine.pdf

    • USB4 1.0 ECN - Change C3S Bit Polarity.pdf

    • USB4 1.0 ECN - Buffer Allocation Request Operation.pdf

    • USB4 1.0 ECN - DP BW Allocation.pdf*

      *DP 대역폭 할당 ECN은 전체가 필요하지 않습니다. ECN의 연결 관리자 ID, 어댑터 번호 및 TopologyID 기능만 현재 Windows USB4 연결 관리자의 그래픽 전원 관리 체계에서 사용됩니다. 자세한 내용은 그래픽 드라이버 요구 사항을 참조하세요.

참고

디버깅을 돕기 위해 연결 관리자의 일부 구현 세부 정보가 제공됩니다. 구현 세부 정보에 의존해서는 안 됩니다.

USB Type-C® 요구 사항

Windows USB4 연결 관리자에는 USB Type-C® 소프트웨어 스택에 대한 소프트웨어 종속성이 없습니다. 예: UCMCx, UCSICx 등. 호스트 라우터 및 디바이스 라우터는 USB4 검색 및 입력에 대한 최신 USB Type-C® 커넥터 사양에 설명된 요구 사항을 따라야 합니다.

USB4 디바이스는 USB4 디바이스로 연결할 수 없는 경우 USB 빌보드 디바이스 클래스를 통해 USB 인터페이스를 제공할 수 있습니다. Windows는 디바이스 기능이 제한될 수 있음을 나타내는 빌보드 디바이스가 발견되면 사용자에게 알림을 제공합니다.

BIOS에서 운영 체제로 핸드오프

USB4 호스트 라우터 초기화를 위한 하드웨어 인터페이스가 없는 경우 Windows USB4 연결 관리자는 하드웨어 시작 호스트 라우터 초기화를 에뮬레이트하는 호스트 라우터 구성 공간 정리를 구현합니다. 호스트 라우터 구성 공간 정리의 목적은 Windows USB4 연결 관리자가 실행되기 전에 실행 중인 부팅 전 연결 관리자(UEFI CM)가 있는 경우 구성 공간 값을 기본값으로 되돌리는 것입니다. 이 작업은 UEFI 연결 관리자가 콜드 부팅 전에 실행되거나 최대 절전 모드(S4)에서 다시 시작하는 경우에 가능합니다.

대역폭 공유 정책

Windows USB4 연결 관리자는 USB4 링크의 초과 구독을 방지하기 위한 대역폭 관리 기능을 제공합니다. USB4 링크 대역폭의 최대 90%는 USB 3.x(등시), PCIe 및 DisplayPort™ 트래픽에 대해 명시적으로 할당될 수 있으며 연결 관리자가 구현한 대역폭 공유 정책에 따라 나뉩니다.

디바이스 라우터가 열거되면 업스트림 및 다운스트림 방향 모두에서 USB4 링크의 용량이 레인 본딩 후 결정되므로 계산된 링크 속도는 10Gbps, 20Gbps 또는 40Gbps가 됩니다. 그러면 링크의 사용 가능한 용량이 이 중 90%로 계산됩니다. 이 예제에서 90%는 각각 9Gbps, 18Gbps 또는 36Gbps입니다.

참고 항목

Thunderbolt™ 3 링크의 경우 USB 3.x 및 PCIe 계산에 대한 다음 설명은 적용되지 않습니다. 전체 대역폭은 DisplayPort™ 터널에 사용할 수 있습니다.

링크의 대역폭은 처음에 USB 3.x 및 PCIe 둘 다에 할당됩니다. 결합된 USB 3.x 및 PCIe 대역폭은 2/3에서 USB 3.x로, 1/3을 PCIe로 나눕니다. 이 대역폭의 USB 3.x 부분은 USB 3.x 어댑터 구성 공간의 CMR 비트가 설정되는 핸드셰이크 프로세스를 통해 등시성 사용을 위해 USB 3.x 호스트 컨트롤러에 프로그래밍되고 USB4 연결 관리자는 사용 가능한 대역폭을 프로그래밍하기 전에 USB 3.x 호스트 컨트롤러의 승인을 기다립니다. 최대 USB 3.x 대역폭은 할당할 대역폭을 계산할 때 고려되는 USB 3.x 링크 속도(10Gbps/20Gbps)로 제한될 수 있습니다.

DP BW(DisplayPort™ 대역폭) 할당 모드

Windows 11 빌드 22621.1344(KB5022913)부터 USB4 사양에 정의된 대로 DP BW(DisplayPort™ 대역폭) 할당 모드를 지원하는 시스템에서 USB4 연결 관리자는 동적 DisplayPort™(DP) 터널 대역폭 할당을 허용합니다. 이 기능을 사용하면 시스템의 그래픽 스택과의 조정을 통해 DP 터널에서 사용할 수 있는 대역폭을 보다 효율적이고 동적으로 사용하여 모든 터널 간에 대역폭을 최적으로 나눌 수 있습니다.

DP 터널을 만들 때 USB4 연결 관리자는 처음에 터널을 형성하는 DP IN 및 DP OUT 어댑터의 표시된 기능에 따라 터널에 대한 대역폭을 예약하려고 시도합니다. 충분한 대역폭을 사용할 수 없는 경우 비 DP BW 할당 모드 터널과 마찬가지로 초기 예약이 줄어듭니다.

그러면 연결 관리자가 터널을 만들 때 DP 어댑터에 대한 DP BW 할당 모드 지원을 확인합니다. DP BW 할당 모드가 지원되는 경우 DP IN 어댑터에 대해 사용하도록 설정되고, 사용 가능한 총(이전에 예약된) 대역폭이 어댑터의 "ESTIMATED_BW" 레지스터에 기록되고, 할당된 대역폭은 어댑터의 "ALLOCATED_BW" 레지스터에 0으로 기록됩니다.

DP 터널이 만들어지면 다른 DP 터널 또는 기타 대역폭 작업으로 인해 터널에 사용 가능한 대역폭이 변경되면 USB4 연결 관리자가 DP IN 어댑터의 "ESTIMATED_BW" 레지스터를 업데이트하여 사용 가능한 추가 또는 감소된 대역폭을 알립니다.

터널을 만든 후 그래픽 드라이버는 USB4 연결 관리자에서 터널링된 모니터의 선택한 해상도, 새로 고침 속도 및 비트 깊이 등을 지원하는 데 필요한 정확한 대역폭을 요청하는 알림을 보냅니다.

그 후 그래픽 드라이버는 모니터 성능 요구 사항의 변경으로 인해 추가 또는 감소된 대역폭을 요청할 수 있습니다. USB4 연결 관리자에서 추가 대역폭을 요청하는 경우 연결 관리자는 터널과 공유되는 링크에서 USB3에 할당된 대역폭을 회수하려고 시도할 수 있습니다. 그러면 USB4 연결 관리자가 작업 결과와 사용 가능한 대역폭 및/또는 할당된 대역폭의 변경 내용으로 DP IN 어댑터 구성 공간을 업데이트합니다.

DisplayPort™ 대역폭 할당 모드를 지원하지 않는 시스템

USB4 사양에 정의된 DisplayPort™ 대역폭 할당 모드 기능을 지원하지 않는 시스템에서는 DP(DisplayPort™) 대역폭이 선착순 할당 기준으로 할당됩니다. DP 터널이 만들어지면 USB4 연결 관리자는 다른 DP 터널에 사용 중인 대역폭을 검사하고 USB 3.x 호스트 컨트롤러에 쿼리하여 현재 등시성 트래픽에 얼마나 많은 대역폭을 사용 중인지 확인합니다. 여기에는 앞서 설명한 핸드셰이크 프로세스가 사용됩니다. 대역폭을 사용할 수 있는 경우 DP 터널에 대해 충분한 양이 회수되며, 이는 터널을 형성하는 DP IN 및 DP OUT 어댑터의 기능에 따라 결정됩니다.

DP IN/OUT 어댑터 쌍의 기능을 충족할 만큼 대역폭이 충분하지 않으면 DP 기능은 사용 가능한 대역폭과 일치하도록 마스킹되어 DP 터널에 대한 원시 최대 해상도보다 낮아질 수 있습니다. 가장 낮은 DP 구성을 충족할 만큼 충분한 대역폭을 사용할 수 없는 경우 DP 터널이 실패합니다. 가장 높은 공통 구성에 대한 대역폭이 부족하고 폴링 후 대역폭이 해제되지 않은 이전에 생성된 DP 터널이 있으면 이전 터널에서 대역폭이 해제될 때까지 새 터널 만들기가 중단됩니다.

터널이 성공적으로 만들어지면 연결 관리자는 공통 기능(출력 디바이스에 필요한 실제 대역폭 반영)을 사용할 수 있을 때까지 DP IN 어댑터 구성 공간을 폴링합니다. 이 시점에서 초과 대역폭이 할당되면 결합된 USB 3.x 및 PCIe 대역폭 풀로 다시 릴리스되고 USB 3.x 호스트 컨트롤러로 다시 프로그래밍됩니다.

표시 고려 사항

WinPE에서 터널된 디스플레이 사용

터널링된 디스플레이에는 OS에서 실행되는 기능 그래픽 드라이버가 필요합니다. OEM에서 WinPE(Windows 사전 설치 환경)에서 그래픽 드라이버를 사용할 수 없으면 이러한 이미지는 터널링된 디스플레이를 작동할 수 없습니다. WinPE를 부팅할 때는 기본 제공 디스플레이 패널을 사용하는 것이 좋습니다. 사용할 수 없는 경우 터널되지 않은 구성(네이티브 DP, HDMI 또는 USB Type-C Alt-Mode)에서 외부 디스플레이를 연결합니다. 이러한 옵션을 모두 사용할 수 없는 경우 DISM 또는 동등한 메커니즘을 사용하여 적절한 그래픽 드라이버 패키지를 WinPE 이미지에 추가해야 합니다.

보안 고려 사항

PCIe 터널링 비활성화

보안 기능으로 _OSC for USB를 사용하여 PCIe 터널링을 사용하지 않도록 설정하는 기능을 제공할 수 있습니다. PCIe 터널링을 사용하지 않도록 설정하면 Windows USB4 연결 관리자가 PCIe 터널을 만들지 않습니다. 또한 Thunderbolt™ 3 디바이스 라우터가 열거되지 않을 수 있습니다. Thunderbolt™ 3에 PCIe 터널링이 없으면 PCIe 열거형 USB 호스트 컨트롤러에서 제공되는 USB 기능도 영향을 받기 때문입니다.

PCIe 터널링을 사용하지 않도록 설정하면 Thunderbolt™ 3 대체 모드를 사용하지 않도록 설정하는 것이 좋습니다. 그러면 Thunderbolt™ 3 라우터 또는 도크가 USB 3.x 작업 및 (DP) alt 모드 작업으로 대체될 수 있습니다.

USB4 호스트 라우터에 대한 DMA 다시 매핑 정책

잘못된 DMA 액세스의 영향을 제한하기 위해 USB4 호스트 라우터 디바이스에 대해 DMA 다시 매핑을 사용하도록 설정합니다. DmaRemappingCompatible 설정은 1로 설정되어 호스트 라우터에 대해 DMA 재매핑 정책이 항상 사용되도록 설정됩니다.

USB4 HLK 요구 사항

다음은 USB4 요구 사항의 전체 목록입니다.

Device.BusController USB4 요구 사항

System.Fundamentals USB4 요구 사항

참고 항목

Thunderbolt는 Intel Corporation 또는 그 자회사의 상표입니다.

"USB4™"는 USB Implementers Forum의 상표이며 USB4™ 사양을 기반으로 하고 이를 준수하는 제품에만 사용하기 위한 것입니다.