USB Type-C – Chuẩn USB cho thế kỷ 21 – Phần 2: Từ USB 1.0 đến USB 3.1

(Phần 1: Thế giới trước khi có USB)

Để giải quyết tất cả các vấn đề có liên quan đến cổng kết nối được trình bày trong phần trước, một nhóm bảy công ty đã họp lại vào năm 1994. Những công ty mà tất cả chúng ta nên hết lòng cảm ơn là Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC, và Nortel. Họ muốn làm cho việc kết nối các thiết bị ngoại vi vào máy tính trở nên thực sự dễ dàng hơn. Để làm điều này, họ bắt đầu giải quyết các vấn đề về tính tiện ích của các kiểu kết nối hiện có và đơn giản hoá các thiết lập phần mềm của mọi thiết bị kết nối với máy tính, cũng như dành nhiều băng thông hơn cho các thiết bị ngoại vi.

Kết quả, tất nhiên, là USB (Universal Serial Bus). USB 1.0 được ra mắt vào tháng 1 năm 1996 nhưng do có một vài lỗi này nọ mà có rất ít thiết bị theo chuẩn USB 1.0 thực sự xuất hiện trên thị trường. Chuẩn USB 1.1 được công bố tháng 9 năm 1998. Phiên bản này sửa chữa các vấn đề trong phiên phản 1.0 và trở thành phiên bản đầu tiên được chấp nhận rộng rãi.

Lần đầu tiên tôi tận mắt nhìn thấy một cổng USB là ở trên mặt sau của một thùng máy tính mà tôi mua vào hè năm 1998. Thật không may là những cổng này đôi khi không hoạt động, mãi cho đến khi có một bản sửa lỗi phần mềm. Tuy nhiên, mặt tích cực là điều đó không thực sự ảnh hưởng nhiều đến tôi bởi vì — vào lúc đó — tôi chẳng có một thiết bị USB nào để mà cắm vào máy tính cả. Tất nhiên, tình hình thay đổi nhanh chóng và chẳng mấy chốc các thiết bị USB muôn hình vạn trạng đã nằm la liệt trong phòng làm việc của tôi.

Bây giờ, nếu có một điều gì mà chúng ta biết chắc chắn thì đó chính là việc chúng ta ngày càng muốn truyền đi nhiều dữ liệu hơn nữa. Chuẩn USB 1.x xác lập các tốc độ dữ liệu 1.5 Mbps (còn gọi là Tốc độ Thấp – Low Speed) và 12 Mbps (còn gọi là Tốc độ Đầy đủ – Full Speed). Băng thông cỡ này thì đủ cho những ứng dụng không có yêu cầu cao — như bàn phím, con chuột và cả máy in, máy quét — nhưng nó vẫn chậm một cách thảm thương khi phải truyền lượng dữ liệu lớn hơn.

Để giải quyết vấn đề này, USB-IF chuẩn hoá các đặc tả kỹ thuật của USB 2.0 vào cuối năm 2001. Cùng với việc bổ sung các cơ chế truyền dữ liệu mới và các chi tiết kỹ thuật khác, chuẩn USB 2.0 còn bổ sung thêm vào danh sách các kiểu truyền tốc độ cao (High Speed) lên đến 480 Mbps, nghĩa là tăng gấp 40 lần so với tốc độ tối đa ở chế độ Full Speed trong chuẩn USB 1.x.

Bạn có thể nói rất nhiều về những ưu điểm của USB mà không phải lo rằng mình đã phóng đại quá mức. Tôi không biết bạn thấy như thế nào chứ tôi thì không còn tưởng tượng được một thế giới mà không có những thứ như thẻ nhớ USB (tôi thấy khó mà tin được rằng thẻ nhớ dùng cổng RS-232 lại có thể hấp dẫn được đến như vậy). Việc các thiết bị USB cho phép cắm nóng (hot-plug) đã tiết kiệm cho loài người vô số thời gian thay vì phải tiêu phí vào việc bật và tắt máy tính. Tương tự như vậy, khi ta kết nối một thiết bị USB vào máy tính, nó có thể dùng một trình điều khiển sẵn có hoặc nó có thể tự động tải trình điều khiển cần thiết từ mạng Internet.

Nếu ta dùng hết cổng USB trên máy tính thì ta chỉ việc cắm một bộ mở rộng (USB hub) và vậy là ta lại có thêm cổng để dùng tiếp. Còn nữa, cáp USB còn có thể được dùng để cấp điện cho hay sạc các thiết bị như máy ảnh số và máy nghe nhạc MP3.

Trước khi ta bàn xa hơn nữa, có lẽ đây là lúc thích hợp để tìm hiểu về dây cáp USB. Với USB 1.x, chúng ta bắt đầu với hai loại đầu nối là Type-A (đầu cắm vào máy tính) và Type-B (đầu cắm vào thiết bị ngoại vi). Một điểm đáng chú ý trong hình dưới đây là các miếng tiếp xúc dành cho nguồn điện dài hơn các miếng tiếp xúc dành cho dữ liệu. Điều này là để đảm bảo rằng các thiết bị USB nhận được nguồn điện trước khi các chân dữ liệu được kết nối.

usbc3

Một số thiết bị, như con chuột hay bàn phím, có sợi cáp nối trực tiếp với chúng và đầu sợi cáp này có kết nối Type-A. Những thiết bị khác, như máy in, lại cần một sợi cáp với một đầu có kết nối Type-A và một đầu có kết nối Type-B.

Tôi có lẽ hơi liều khi nói lên điều này nhưng tôi e rằng việc đưa ra các đầu nối Type-A và Type-B chính là điều mà những người tạo ra USB đã hơi quá nhiệt tình một chút và đi hơi sai. Trước hết, các kết nối này có phân cực, nghĩa là ta phải tìm ra mặt nào là mặt trên trước khi cắm đầu nối vào. Tôi không nhớ nổi để nói với bạn là trong bao nhiêu năm qua tôi đã cố cắm đầu nối USB sai hướng bao nhiêu lần, cũng như bao nhiêu lần nghiến răng nghiến lợi, xé áo xé quần.

Tại sao chúng ta lại cần đến hai đầu nối khác nhau chứ? Sao không dùng đầu cắm Type-A cho cả hai đầu sợi cáp và dùng khe cắm Type-A cho cả máy tính và máy in (hay thiết bị ngoại vi khác)?

Theo ý của riêng tôi thì đây là chỗ mà các nhà thiết kế USB đã hơi quá máy móc. Tôi nghĩ rằng họ sợ bọn chúng ta sẽ ngu ngốc đến nỗi chúng ta sẽ cắm cả hai đầu của sợi cáp vào hai khe cắm trên cùng một máy tính — hay thậm chí hai khe cắm trên hai máy tính khác nhau. Trong thực tế, xác suất của việc này khá thấp, và ngay cả khi nếu một tên ngốc nào làm vậy thì chúng ta hoàn toàn có thể thiết kế sao cho hệ thống có thể phát hiện ra rằng có sự cố để tắt cổng kết nối, và thông báo với người sử dụng về sai sót.

Mà thôi, “cái gì xảy ra thì cũng đã xảy ra rồi”, mọi người vẫn thường hay nói vậy. Rồi người ta nhanh chóng nhận ra rằng đầu nối Type-A và Type-B quá lớn cho một số ứng dụng và ta cần các phiên bản gọn gàng hơn để dùng cho các thiết bị nhỏ hơn như PDA (thiết bị số cá nhân), điện thoại di động, máy ảnh số, vân vân. Những phiên bản mới này bao gồm các đầu nối Mini-A, Mini-B, Micro-A, và Micro-B như trong hình dưới đây.

usbc4

Chú ý rằng cả đầu nối Mini và Micro đều có 5 chân (không như các đầu nối tiêu chuẩn kiểu A và B chỉ có 4 chân). Chân mới thêm vào này, còn gọi là chân ID, cho phép phân biệt đầu A với đầu B. Đầu A có chân ID nối xuống đất còn đầu B có chân ID để hở. Tính năng này được dùng trong các ứng dụng như USB On-The-Go (OTG) trong đó một thiết bị có thể đóng vai trò như thiết bị chủ (thiết bị điều khiển kết nối) hay như một thiết bị ngoại vị (thiết bị chịu sự điều khiển của kết nối).

Sẵn đây chúng ta cũng bàn luôn về khái niệm USB không dây (Wireless USB, còn có tên không chính thức là WUSB). Đây là một giao thức truyền tin không dây tốc độ cao qua khoảng cách ngắn được phát triển bởi Nhóm Phát triển Wireless USB (Wireless USB Promoter Group) trong USB-IF. Wireless USB có thể được dùng trong các ứng dụng như máy chơi game, máy in, máy quét, máy ảnh số, máy nghe nhạc MP3, ổ cứng và ổ flash.

Nhưng chúng ta đi lạc đề rồi…

Tháng 11 năm 2008 chứng kiến sự ra mắt của chuẩn USB 3.0 với khả năng hoạt động ở chế độ SuperSpeed với tốc độ 5Gbps. Điều thật sự tuyệt vời là cổng USB 3.0 — thường có màu xanh da trời — tương thích ngược với các thiết bị và dây cáp USB 2.0. Điều này được thực hiện thông qua một kiến trúc bus đôi cho phép USB 1.x/2.0 (Low Speed, Full Speed, hay High Speed) và USB 3.0 (Super Speed) cùng hoạt động đồng thời. Dưới đây là hình của một đầu nối USB 3.0 kiểu A (ngoài ra còn có đầu nối USB 3.0 kiểu B và các đầu nối Mirco-B).

usbc5

Để ý rằng hàng trước có 4 chân để tương thích ngược với USB 1.x/2.0; hàng thứ 2 mới được bổ sung thêm có 5 chân để hoạt động theo chuẩn USB 3.0.

Tháng 7 năm 2013, các thông số của USB 3.1 được công bố. Nhờ một kiểu mã hoá mới — cùng với các phiên bản được nâng cấp và hoàn toàn tương thích ngược với dây cáp và đầu nối USB 3.0 — chuẩn USB 3.1 tăng gấp đôi tốc độ cực đại lên 10 Gbps. Kiểu truyền mới này được chính thức gọi là “SuperSpeed USB 10 Gbps” hay ngắn gọn là “SuperSpeed+”.

Với tất cả những điều đã nói ở trên, chúng ta đã dàn xong cảnh để đón tiếp USB Type-C thật đình đám (cho một hồi trống và kèn nào) …

(Phần 3: USB Type-C)


Advertisements

2 comments

  1. Pingback: USB Type-C – Chuẩn USB cho thế kỷ 21 – Phần 1: Thế giới trước khi có USB | Chuyên Mục Công Nghệ

  2. Pingback: USB Type-C – Chuẩn USB cho thế kỷ 21 – Phần 3: USB Type-C | Chuyên Mục Công Nghệ

Trả lời

Mời bạn điền thông tin vào ô dưới đây hoặc kích vào một biểu tượng để đăng nhập:

WordPress.com Logo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản WordPress.com Đăng xuất / Thay đổi )

Twitter picture

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Twitter Đăng xuất / Thay đổi )

Facebook photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Facebook Đăng xuất / Thay đổi )

Google+ photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Google+ Đăng xuất / Thay đổi )

Connecting to %s

%d bloggers like this: