USB Type-C – Chuẩn USB cho thế kỷ 21 – Phần 1: Thế giới trước khi có USB

Các công ty lớn chuẩn bị tung ra các thiết bị được trang bị một kiểu USB mới – USB Type-C – với đầu nối nhỏ nhưng chắc chắn và có thể truyền đến 20 Gbps dữ liệu cùng với 100W điện.

Bạn đã nghe đến USB Type-C chưa? Nếu chưa thì bạn nên sửa soạn đi bởi vì vật bé bỏng xinh đẹp này đang sẵn sàng nhấn chìm cả thế giới như một cơn bão. Diễn đàn các nhà sản xuất USB (USB Implementers Forum hay USB-IF) đã trình diễn USB Type-C ở CES 2015, và những công ty hàng đầu được cho là sẽ tung ra các sản phẩm có cổng USB Type-C vào giữa năm 2015. Thế hệ USB mới này có nhiều ưu điểm đến nổi tôi đoán rằng tốc độ phát triển của nó sẽ làm cho đầu chúng ta xoay như con vụ.

Bây giờ, nếu bạn đã quen thuộc với cổng USB thì bạn có thể nhảy ngay vào xem phần USB Type-C của bài báo này. Còn không, nếu bạn thích ôn lại chuyện cũ một chút thì cứ tiếp tục đọc …

Phần 1: Thế giới trước khi có USB

Tôi hơi ngạc nhiên khi nhiều bạn trẻ không thực sự nhớ về thời kỳ trước khi chuẩn USB (Universal Serial Bus) xuất hiện, vậy nên phần này có thể thú vị với họ. Còn bọn “đồ cổ” chúng ta thì có thể cũng thấy vui khi lục lại ký ức và nhớ lại cuộc sống đã từng khó khăn như thế nào.

Hãy bắt đầu với một hệ thống máy tính để bàn vào khoảng giữa những năm 1990. Mỗi một thiết bị ngoại vi được nối vào máy tính bằng một trong một mớ các đầu nối rối rắm.

Trên bảng kết nối ở mặt sau của máy tính sẽ có hai cổng PS/2 – một cổng cho bàn phím và một cổng cho con chuột. Mặc dù hai kết nối này có hình dáng giống hệt nhau, các thiết bị lại không thể tráo đổi được do chúng sử dụng các tập lệnh khác nhau. Chỉ dẫn duy nhất mà ta có vào những ngày đầu chỉ là các ký hiệu bàn phím và con chuột nho nhỏ nằm cạnh các cổng trên bảng vào/ra. Thật không may là ta không dễ tìm thấy và phân biệt chúng khi phải bò bằng tay và đầu gối trong bóng tối bên dưới gầm bàn. Tôi còn nhớ rằng lần đầu tiên tôi thấy một cái máy tính với các ổ cắm có màu tương ứng với các đầu nối và tự nhủ: “Tuyệt, đó là một ý tưởng hết sức thông minh!” (Bạn thấy đấy, hồi đó tôi dễ bị dụ lắm.)

Tiếp theo, bạn có thể có một hay hai cổng RS-232 với 9 chân. Chúng thường được gọi là cổng nối tiếp hay cổng COM (viết tắt của communications), và chúng có thể được dùng để kết nối với nhiều loại thiết bị ngoại vi như máy quét, máy vẽ, mo-đem gắn ngoài, vân vân. Những cổng này cực kỳ hữu dụng nhưng cũng rất khó ưa vì khi nối một thiết bị vào ta thường phải thiết lập một đống các thông số liên lạc chẳng hạn như số lượng bit dữ liệu, số lượng bit dừng (stop bit), và tốc độ giao tiếp.

Đợi đã, còn nữa, rất có thể bạn cũng có một cổng song song và/hay một cổng Centronics để kết nối với máy in, rồi thêm một cổng Scuzzy để nối với các thiết bị lưu trữ gắn ngoài, rồi vân vân và vân vân. Thực sự là chúng ta đã có nhiều trò vui nhỉ!

Ngoài việc các cổng kết nối này cồng kềnh và mắc tiền, chúng – và các thiết bị sử dụng chúng – còn hơi bị yếu kém về mặt tính năng. Chẳng hạn, không có chuyện ta có thể cắm nóng (hot-plug) để bổ sung hay bỏ bớt các thiết bị mà không cần phải tắt máy tính. Những thứ này phải được cắm nguội (cold-plug), nghĩa ta phải tắt máy tính đi trước khi gắn hay tháo một thiết bị rồi sau đó mới bật điện cho máy tính lên lại.

Một vấn đề lớn khác là ta có thể không có đủ cổng kết nối ở phía sau máy tính. Chẳng hạn như nếu ta cần thêm một cổng RS-232 thì ta phải gắn thêm một bo mạch mở rộng vào máy.

Sự thật là ta thường phải bổ sung thêm bo mạch mở rộng cho đủ thứ, chẳng hạn như mo-đem và bo mạch âm thanh, vân vân. Rắc rối là ở chỗ việc cắm thêm một bo mạch mở rộng vào một hệ thống hoạt động trên bus ISA (Industry Standard Architecture) không phải là chuyện đơn giản. (ISA là tiền thân của chuẩn PCI – Peripheral Component Interconnect – chuẩn kết nối thiết bị ngoại vi.) Để thêm một bo mạch, ta phải tháo lớp vỏ của máy tính, thiết lập một số công tắc (switch) hay đầu nối (jumper) trên bo mạch, rồi cắm bo mạch vào một khe cắm còn trống trong máy.

Sao? Bạn nghĩ rằng tôi quên nhắc đến chuyện lắp vỏ máy lại hả? Giá mà mọi chuyện đơn giản như vậy. Nói chung thì đây mới là lúc mà các rắc rối bắt đầu xuất hiện. Một khi máy tính được bật lên, ta thường phải cài đặt trình điều khiển cho thiết bị từ một đĩa mềm. Rồi sau đó ta phải làm xảo thuật với một số dòng lệnh yêu cầu ngắt (interrupt request) để đảm bảo tài nguyên mà ta yêu cầu chưa được sử dụng bởi một thiết bị khác. Đơn giản như việc thêm một bo mạch mo-đem cũng có thể lấy đi của ta hàng giờ đồng hồ – và đó là nếu ta thực sự biết mình đang làm gì; còn với người sử dụng bình thường thì toàn bộ việc này là một cơn ác mộng đầy ắp sự hỗn loạn và tuyệt vọng.

…

(Phần 2: Từ USB 1.0 đến USB 3.1)

• Nguyên bản tiếng Anh: “Introducing USB Type-C — USB for 21st Century Systems,” Max Maxfield, Designline Editor, EETimes, Jan 29th, 2015.
• Người dịch: Tạ Minh Chiến
• Biên tập: Hồ Quang Tây