Cách thức hoạt động của USB: Từ 'Cắm và Cầu nguyện' đến Ở mọi nơi

Trong một phần tư thế kỷ, cổng USB đã là một người bạn cũ trung thành. Kết nối và cung cấp năng lượng cho các tiện ích và thiết bị ngoại vi hàng ngày của chúng tôi, tất cả những gì chúng tôi cần làm là cắm chúng vào và xem tất cả hoạt động kỳ diệu.

Các ổ cắm đã thay đổi theo thời gian, nhưng bất kể bạn cắm vào cái gì, máy tính chủ dường như luôn biết thiết bị đó là gì. Nhưng chính xác thì điều đó xảy ra như thế nào? Làm cách nào để biết khi nào chuột đã được kết nối chứ không phải máy in? Sự khác biệt giữa USB 2.0 và USB 3.2 SuperSpeed là gì?

Chào mừng bạn đến với phần giải thích của chúng tôi về hoạt động bên trong của USB và xem cách nó quản lý để tồn tại lâu như vậy khi những người khác đến rồi đi.

Để bắt đầu câu chuyện của mình, chúng ta cần quay trở lại đầu những năm 1990, ngay trước khi USB xuất hiện. Đây là thời điểm mà Pentium là từ thông dụng được lựa chọn, Windows ở mức 3.1 và máy tính cá nhân là những chiếc hộp màu be. Kết nối không dây và dịch vụ đám mây chưa khả dụng nên việc in, sao chép ảnh hoặc sử dụng bộ nhớ ngoài đều phải được kết nối vật lý với máy tính.

Không giống như PC ngày nay, những chiếc máy từ 30 năm trước có rất nhiều ổ cắm và hệ thống liên lạc khác nhau. Việc kết nối các thiết bị và thiết bị ngoại vi thường là một trải nghiệm khó chịu, do sự kỳ quặc và hạn chế của từng giao diện…

svg+xml,%3Csvg%20xmlns= Cách thức hoạt động của USB: Từ 'Cắm và Cầu nguyện' đến Ở mọi nơi

Chuột và bàn phím hầu như luôn sử dụng cổng PS/2 nối tiếp, mỗi loại có một cổng 6 chân chuyên dụng. Máy in và máy quét được kết nối với một cổng song song, thông qua đầu nối 25 chân và mọi thứ khác thông qua cổng nối tiếp cổ điển.

Điều gì sẽ xảy ra nếu bạn vô tình nhét chuột vào ổ cắm bàn phím? Nó sẽ không hoạt động, vì PC sẽ không biết rằng đã cắm nhầm thiết bị. Trên thực tế, không có giao diện nào trong số này có thể xác định thiết bị đó là gì: về cơ bản, bạn phải cho máy tính biết thiết bị đó là gì và cài đặt trình điều khiển phù hợp cho nó theo cách thủ công.

Nếu mọi việc suôn sẻ, sau khi cài đặt trình điều khiển, khởi động lại nhanh chóng và một chút may mắn, đó là tất cả những gì bạn cần để mọi thứ hoạt động. Tuy nhiên, thường xuyên hơn không, người dùng PC được yêu cầu tìm hiểu sâu về Bảng điều khiển của Windows hoặc BIOS của bo mạch chủ để làm cho tất cả hoạt động trơn tru.

svg+xml,%3Csvg%20xmlns= Cách thức hoạt động của USB: Từ 'Cắm và Cầu nguyện' đến Ở mọi nơi

Đương nhiên, người tiêu dùng muốn một cái gì đó tốt hơn: ‘một cổng để thống trị tất cả’, có thể nói như vậy. Ổ cắm mà bạn có thể cắm và rút thiết bị mà không cần phải khởi động lại máy và các thiết bị có thể được nhận dạng và lập cấu hình ngay lập tức cho bạn.

Các nhà cung cấp hệ thống cũng muốn một thứ gì đó phổ quát hơn, để thay thế nhu cầu sử dụng nhiều ổ cắm khác nhau và sản xuất rẻ hơn. Nó cũng cần phải có phạm vi được phát triển và cải tiến trong nhiều năm, trong khi vẫn duy trì khả năng tương thích ngược.

Vì vậy, không yêu cầu nhiều sau đó.

Trong thế giới điện toán, các hành tinh đôi khi thẳng hàng và chuyển động trong một giai đoạn năng suất hài hòa vì lợi ích của mọi người. Một sự kiện như vậy đã diễn ra vào năm 1994 khi Intel, Microsoft, IBM, Compaq, DEC và Nortel thành lập một tập đoàn, đồng ý rằng đã đến lúc tạo ra một hệ thống kết nối mới đáp ứng mong muốn và nhu cầu của mọi người.

Đọc thêm:  Coleco: Đã ra đi nhưng không bị lãng quên

Intel đi đầu trong việc phát triển kỹ thuật, với Ajay Bhatt trở thành kiến trúc sư chính của dự án – ông sẽ tiếp tục làm điều tương tự cho AGP (Cổng đồ họa tăng tốc) và PCI Express. Trong vòng hai năm, một thông số kỹ thuật đầy đủ đã được xuất bản, cùng với các con chip để kiểm soát tất cả.

Universal Serial Bus ra đời để thay thế cho các cổng nối tiếp, song song và PS/2. Nó tự hào về một thiết kế sạch sẽ, đơn giản và cung cấp rất nhiều hiệu suất. Việc tiếp thu hệ thống mới lúc đầu rất chậm và phải đến khi phiên bản 1.1 được phát hành vào năm 1998, mọi thứ mới thực sự khởi sắc.

svg+xml,%3Csvg%20xmlns= Cách thức hoạt động của USB: Từ 'Cắm và Cầu nguyện' đến Ở mọi nơi

Những thay đổi trong bản sửa đổi khá nhỏ, chủ yếu liên quan đến khả năng quản lý năng lượng và khả năng tương thích của thiết bị, nhưng đó không phải là điều khởi đầu cho việc sử dụng USB. Thay vào đó, Microsoft đã bổ sung hỗ trợ USB 1.1 vào Windows 95 thông qua một bản cập nhật vào mùa thu năm 1997.

Ngoài ra còn có việc Microsoft tiếp thị mạnh mẽ cụm từ “Plug and Play” – một triết lý thiết kế và yêu cầu hệ thống đối với PC nhằm mục đích loại bỏ sự phức tạp của việc thiết lập máy tính và thiết bị ngoại vi. Mặc dù không phải là hệ thống mạnh mẽ nhất, nhưng USB là một đứa con hoàn hảo cho nó.

Nhưng quảng cáo lớn nhất cho USB xuất phát từ quyết định toàn tâm toàn ý của Apple, với việc phát hành một sản phẩm sẽ làm rung chuyển toàn bộ ngành công nghiệp PC.

svg+xml,%3Csvg%20xmlns= Cách thức hoạt động của USB: Từ 'Cắm và Cầu nguyện' đến Ở mọi nơi

Ra mắt vào tháng 8 năm 1998, iMac ban đầu sáng sủa và táo bạo, đồng thời là một trong những chiếc PC đầu tiên được gọi là ‘ không có di sản’ . Thuật ngữ này được sử dụng để chỉ ra rằng máy đã loại bỏ tất cả các cổng và thiết bị cũ: mọi thứ trong đó sẽ là phần cứng mới nhất. Mặc dù ban đầu nó không gây ấn tượng với các nhà phê bình, nhưng nó đã được bán với số lượng lớn – sự phổ biến của nó đã đưa USB trở nên nổi tiếng và thực sự trên bản đồ, mặc dù phải mất vài năm nữa máy tính Windows mới được bán mà không có bất kỳ sự nhượng bộ nào. đến bến cảng của quá khứ.

Thông số kỹ thuật USB tiếp tục có một số sửa đổi, với những sửa đổi chính là 2.0 vào năm 2001, 3.0 vào năm 2008 và thông số kỹ thuật 4.0 mới nhất được phát hành vào năm 2022. Nhưng chúng ta sẽ quay lại vấn đề đó sau.

Bây giờ, chúng ta hãy xem USB thực sự hoạt động như thế nào.

Hãy bắt đầu bằng cách xem xét bố cục tổng thể của các kết nối trong một PC điển hình.

Hình ảnh bên dưới cho thấy các thiết bị khác nhau trong hệ thống Intel Z790 Raptor Lake giao tiếp với nhau như thế nào:

svg+xml,%3Csvg%20xmlns= Cách thức hoạt động của USB: Từ 'Cắm và Cầu nguyện' đến Ở mọi nơi

Bạn có thể thấy các cổng USB ở phần dưới bên trái của sơ đồ và chúng được kết nối trực tiếp với cái mà Intel gọi là PCH: Trung tâm Bộ điều khiển Nền tảng. Vào thời mà USB mới xuất hiện, con chip này thường được gọi là Southbridge và nó quản lý luồng hướng dẫn và dữ liệu đến các thành phần như ổ cứng, bộ điều hợp mạng, chip âm thanh, v.v.

Đọc thêm:  Giá là vũ khí duy nhất mà Chromebook có để chống lại Windows

PCH vẫn thực hiện vai trò cũ, mặc dù bây giờ nó có nhiều việc phải quan tâm hơn. Tóm lại, CPU AMD Ryzen thực sự có thể xử lý trực tiếp các tác vụ này: chúng không cần PCH/Southbridge, mặc dù hầu hết các bo mạch chủ Zen đều có bộ điều khiển bổ sung, để cung cấp nhiều cổng và ổ cắm hơn.

Sâu bên trong ruột silicon của chip X299 là một phần được gọi là máy chủ USB và nó chứa hai thành phần chính: bộ điều khiển USB và trung tâm gốc . Cái trước là một bộ xử lý nhỏ đưa ra tất cả các hướng dẫn, quản lý việc cung cấp năng lượng, v.v. Giống như tất cả các mạch tích hợp như vậy, nó cần trình điều khiển để hoạt động, nhưng những trình điều khiển này hầu như luôn được tích hợp sẵn trong hệ điều hành.

svg+xml,%3Csvg%20xmlns= Cách thức hoạt động của USB: Từ 'Cắm và Cầu nguyện' đến Ở mọi nơi

Trung tâm gốc là giai đoạn chính để kết nối các thiết bị USB với máy tính, nhưng không phải hệ thống nào cũng được thiết lập theo cách này. Đôi khi, các thiết bị được gắn vào các bộ tập trung khác, do đó, các bộ tập trung này sẽ tạo thành chuỗi nối tiếp ngược trở lại máy chủ USB (hộp màu xanh lá cây ở trên cùng của hình ảnh).

Thông số kỹ thuật mới nhất cho phép tối đa 5 chuỗi trung tâm và mặc dù điều này nghe có vẻ không nhiều nhưng các tiêu chuẩn tương tự cũng nêu rõ rằng một bộ điều khiển USB duy nhất phải hỗ trợ tối đa 127 thiết bị. Cần thêm? Sau đó, chỉ cần thêm vào một bộ điều khiển khác – thứ thực sự là yêu cầu mặc định trong tiêu chuẩn USB 3.0.

Các trung tâm và thiết bị giao tiếp với nhau thông qua một tập hợp các ống logic , với mỗi thiết bị ngoại vi được kết nối có tối đa 32 kênh liên lạc (16 hướng lên, 16 hướng xuống). Tuy nhiên, hầu hết chỉ sử dụng một số ít và chúng được bật khi cần thiết.

svg+xml,%3Csvg%20xmlns= Cách thức hoạt động của USB: Từ 'Cắm và Cầu nguyện' đến Ở mọi nơi

Các đường ống có thể được phân loại đơn giản theo chức năng của chúng: gửi/nhận hướng dẫn hoặc truyền dữ liệu. Trong trường hợp thứ hai, hệ thống logic được sử dụng chỉ gửi theo một hướng, trong khi các hướng dẫn luôn là hai chiều.

Ví dụ, một máy quét USB sẽ chỉ gửi dữ liệu đến một trung tâm, trong khi một máy in sẽ chỉ nhận được dữ liệu đó. Ổ cứng, webcam và các thiết bị đa chức năng khác làm được cả hai, và do đó sẽ có nhiều đường ống hoạt động hơn.

Vì vậy, làm thế nào là tất cả các thông tin này được truyền đi?

Trong trường hợp của USB 1.0 đến 2.0, nó chỉ được thực hiện bằng 2 dây, ít hơn đáng kể so với các loại cổng song song cũ.

svg+xml,%3Csvg%20xmlns= Cách thức hoạt động của USB: Từ 'Cắm và Cầu nguyện' đến Ở mọi nơi

Các đầu nối của thông số kỹ thuật này có 4 chân: một chân cho nguồn 5 vôn, hai chân cho dữ liệu và chân tiếp đất. Chân 5 V cung cấp tất cả dòng điện cần thiết để vận hành thiết bị điện tử trong đầu nối và chính thiết bị, với các giới hạn sau:

Có thể bỏ qua các giới hạn này bằng USB 2.0 trở lên, thông qua các chế độ Sạc pin hoặc Cung cấp năng lượng. Khi được sử dụng như vậy, không có dữ liệu nào có thể được chuyển, nhưng có thể cung cấp nhiều năng lượng hơn đáng kể – điều mà các cổng cũ không bao giờ có thể làm được.

Các đường dữ liệu hoạt động như một cặp vi sai – mẫu điện áp trên chúng cung cấp cho bộ điều khiển máy chủ luồng bit. Khi một thiết bị được cắm vào ổ cắm USB, bộ điều khiển sẽ nhận được sự thay đổi về điện áp trên một trong các chân dữ liệu và điều này bắt đầu một quá trình gọi là liệt kê thiết bị . Điều này bắt đầu bằng cách đặt lại thiết bị ngoại vi, để ngăn thiết bị ở trạng thái không chính xác, sau đó tất cả thông tin liên quan (ví dụ: loại thiết bị và tốc độ dữ liệu tối đa) sẽ được bộ điều khiển đọc.

Đọc thêm:  Sử dụng công thái học: Cách làm cho cuộc sống máy tính của bạn tốt hơn

Các thiết bị USB thuộc một trong nhiều danh mục và mỗi thiết bị có một mã được đặt – ví dụ: bộ điều hợp Bluetooth thuộc danh mục Bộ điều hợp không dây W , trong khi vô lăng có phản hồi lực là Thiết bị Giao diện Vật lý .

svg+xml,%3Csvg%20xmlns= Cách thức hoạt động của USB: Từ 'Cắm và Cầu nguyện' đến Ở mọi nơi

Một nhóm rất quan trọng là lớp Lưu trữ lớn. Ban đầu được thiết lập cho các ổ cứng gắn ngoài và các loại ổ ghi CD, nó đã được mở rộng qua nhiều năm để bao gồm thẻ nhớ flash, máy ảnh kỹ thuật số và điện thoại thông minh – loại sau này đã chứng kiến sự tăng trưởng vượt bậc về dung lượng lưu trữ và thường sử dụng kết nối USB để chuyển tập tin sang máy tính.

Mỗi lần chỉ có thể quản lý một thiết bị (do đó là xe buýt nối tiếp ), nhưng bộ điều khiển có thể chuyển đổi giữa chúng rất nhanh, tạo ấn tượng rằng tất cả chúng đều được xử lý cùng một lúc. Và mặc dù bus không nhanh bằng giao diện SATA, chẳng hạn, các máy tính sử dụng ổ USB có thể khởi động từ chúng, cũng như chạy các ứng dụng di động từ thiết bị mà không cần phải cài đặt chúng.

Và nói về tốc độ, hãy đi sâu vào khía cạnh đó của hệ thống thông tin liên lạc.

Trong các bản nháp đầu tiên của thông số kỹ thuật USB 1.0, các đường dữ liệu trong giao diện được thiết kế để hoạt động chỉ ở một tốc độ: 5 MHz. Do các đường dây hoạt động như một cặp nên bus có độ rộng 1 bit, cho băng thông tối đa là 5 Mbit/giây (hoặc 640 kB/s).

Đây là một cải tiến lớn đối với cổng nối tiếp đáng kính, nhưng kém hơn những gì có thể đạt được với cổng song song khi được định cấu hình ở chế độ ECP (20 Mbit/s). Tuy nhiên, vào thời điểm đó, tốc độ này đã loại trừ rất nhiều thiết bị rất đơn giản, chẳng hạn như chuột và bàn phím, vì vậy, thông số kỹ thuật đã được mở rộng để hoạt động ở hai tốc độ xung nhịp, cho tốc độ dữ liệu là 1,5 Mbit/s hoặc 2 Mbit/s. Không có thước đo nào về giấy phép nghệ thuật được tha, các nhà thiết kế đã gắn nhãn chúng là Tốc độ thấpTốc độ tối đa .

Khi USB 2.0 được hoàn thiện vào năm 2001, bus này cung cấp tốc độ xung nhịp cao hơn nhiều, cho băng thông cao nhất là 480 Mbit/giây – và còn gì nhanh hơn ‘tốc độ tối đa’? Tốc độ cao , tất nhiên.

Sự nhầm lẫn đặt tên này lên đến đỉnh điểm khi phiên bản 3.0 xuất hiện 7 năm sau đó.

svg+xml,%3Csvg%20xmlns= Cách thức hoạt động của USB: Từ 'Cắm và Cầu nguyện' đến Ở mọi nơi

Hai dòng dữ liệu đã đạt đến khả năng tối đa và cách duy nhất để tiếp tục cải thiện băng thông là thêm nhiều chân hơn. Thiết kế USB ban đầu có những thay đổi như vậy, đó là lý do tại sao ổ cắm tương đối rộng rãi và không bị lộn xộn.

Các chân bổ sung này cho phép dữ liệu truyền theo cả hai chiều cùng một lúc (tức là chế độ song công ) và mang lại băng thông cao nhất theo lý thuyết là 5 Gbit mỗi giây – gấp hơn 400 lần so với thông số kỹ thuật ban đầu. Và vì các làn này nằm trong khoảng trống phía trên các làn cũ, nên USB 3.0 vẫn giữ được khả năng tương thích ngược hoàn toàn.

Đọc thêm:  Nvidia DLSS năm 2020: Kết quả tuyệt vời

Sau đó, mọi thứ bắt đầu trở nên khá ngớ ngẩn …

Phiên bản 3.1 ra mắt vào năm 2013 tự hào có các làn dữ liệu nhanh hơn (10 Gbit/s), nhưng vì lý do nào đó, bản sửa đổi này được gắn nhãn USB 3.1 Gen 2 . Tại sao là thế hệ thứ 2? Vì 3.0 đã được đổi tên thành 3.1 Gen 1 .

Khi thông số kỹ thuật của USB 3.2 xuất hiện 5 năm sau đó, tổ chức giúp thiết lập và thống nhất các tiêu chuẩn USB, đã quyết định rằng khả năng thậm chí còn lớn hơn của 3.2 (lên đến 20 Gbits/s) yêu cầu đổi tên khác:

Và hệ thống mới có hai phiên bản trên tất cả: Gen 3.2 1×2 2×2, trong đó hai bộ đường dữ liệu được sử dụng song song. Với rất nhiều thông số kỹ thuật và tốc độ khác nhau có sẵn, bạn sẽ nghĩ rằng sẽ có một tiêu chuẩn cố định để giúp xác định mọi thứ. Nhưng bạn đã nghĩ sai – hãy xem tấm ốp lưng này trên bo mạch chủ Gigabyte:

svg+xml,%3Csvg%20xmlns= Cách thức hoạt động của USB: Từ 'Cắm và Cầu nguyện' đến Ở mọi nơi

Có tổng cộng 10 cổng USB, bao gồm hai phiên bản khác nhau của thông số kỹ thuật 3.2 và hai loại đầu nối (sớm nói thêm về điều này). Cả mã màu lẫn trang web riêng của Gigabyte đều không cho bạn biết chính xác đó là bản sửa đổi nào – tất cả chúng đều được đánh dấu là USB 3.2, nhưng tại sao một số màu xanh lam và một số màu đỏ?

Có những biểu tượng chính thức mà các nhà sản xuất có thể sử dụng để cho biết đó là phiên bản nào, nhưng vì việc sử dụng chúng không được thực thi theo bất kỳ cách nào nên chúng hiếm khi được sử dụng. Và một hoạt động đổi tên khác đã diễn ra gần đây hơn khi các nhà sản xuất được khuyến nghị sử dụng SuperSpeed USB 5 Gbps, SuperSpeed USB 10 Gbps, v.v., chỉ làm nổi bật mức độ khó hiểu của USB.

Khi USB4 (đó không phải lỗi đánh máy, không phải USB 4.0) được ra mắt vào năm 2019, người ta hy vọng rằng vấn đề sẽ được làm sáng tỏ hơn rất nhiều. Đáng buồn thay, sự thiếu rõ ràng về xếp hạng tốc độ và nhãn vẫn tiếp tục. Nếu bất cứ điều gì, nó thực sự trở nên khó hiểu hơn một chút, vì đã nhanh chóng thông báo rằng Thunderbolt 3 sẽ được tích hợp USB4 – thực sự trở thành một thứ giống nhau (ngoại trừ một số điều chỉnh bổ sung cho cái sau)…

svg+xml,%3Csvg%20xmlns= Cách thức hoạt động của USB: Từ 'Cắm và Cầu nguyện' đến Ở mọi nơi

Một bản sửa đổi bổ sung cho USB đã xuất hiện vào tháng 8 năm 2022, ở dạng USB4 2.0, cung cấp tốc độ truyền dữ liệu nhanh hơn bao giờ hết và khả năng tương thích ngược được cải thiện. Và không lâu sau đó, một nỗ lực khác đã được thực hiện để sắp xếp lại quy ước đặt tên, với một loạt các logo mới cho cáp và cổng USB.

Những thay đổi này đã được hoan nghênh và đã quá hạn từ lâu, nhưng vì cuối cùng không có thay đổi nào trong số này có thể được thực thi theo bất kỳ cách có ý nghĩa nào, các nhà sản xuất và nhà bán lẻ có thể trộn và kết hợp tên, màu sắc và biểu tượng với sản phẩm của họ.

Ví dụ, trong khi AMD sử dụng hệ thống mới với các chipset của mình, thì các nhà cung cấp bo mạch chủ vẫn tiếp tục phát hành các sản phẩm mới với tên cũ. Sẽ còn nhiều năm nữa trước khi mọi công ty thực hiện đúng.

Đọc thêm:  Bo mạch chủ AMD B450 hoặc B550 cho CPU Ryzen 5000?

Khi USB được thiết kế, các kỹ sư muốn làm cho hệ thống trở nên dễ sử dụng nhất có thể, loại bỏ việc lãng phí thời gian để cố gắng định cấu hình mọi thứ. Khái niệm này được đưa vào định dạng cho các ổ cắm – một hình dạng dành cho máy chủ lưu trữ USB và một hình dạng khác dành cho thiết bị được kết nối. Cuối cùng chúng được gọi là đầu nối Loại ALoại B.

svg+xml,%3Csvg%20xmlns= Cách thức hoạt động của USB: Từ 'Cắm và Cầu nguyện' đến Ở mọi nơi

Ý tưởng đằng sau điều này là người dùng sẽ thấy rõ đầu cuối của cáp sẽ đi về đâu. Thật không may, các nhà thiết kế cũng muốn hệ thống càng rẻ càng tốt để triển khai và thiết kế của Loại A đôi khi có thể gây khó khăn cho việc cắm điện.

Một vấn đề khác với thế hệ USB đầu tiên là phích cắm Loại B quá cồng kềnh đối với các thiết bị nhỏ, chẳng hạn như máy nghe nhạc và điện thoại di động. Vì vậy, khi phiên bản 1.1 được phát hành vào năm 1998, các phiên bản thu nhỏ đã được giới thiệu, được gọi là Mini-AMini-B . Chúng nhanh chóng được sử dụng bởi điện thoại và máy tính bảng, mặc dù chúng cũng nổi tiếng là khá mỏng manh.

Nhưng ngay cả những thứ này cũng quá lớn, một khi các nhà sản xuất điện thoại thông minh bắt đầu tìm kiếm những thiết bị ngày càng mỏng hơn. USB 2.0 đã giải quyết vấn đề này bằng cách không chỉ cung cấp tốc độ nhanh hơn mà còn cung cấp cho chúng tôi các đầu nối Micro -AB

svg+xml,%3Csvg%20xmlns= Cách thức hoạt động của USB: Từ 'Cắm và Cầu nguyện' đến Ở mọi nơi

USB 2.0 cũng cung cấp ổ cắm Micro-AB (chấp nhận phích cắm micro-A và micro-B) và sau đó, trong khi Loại A của USB 3.0 tương thích ngược với USB 2.0, thì Loại B thì không – về mặt vật lý, nó không thể phù hợp vào ổ cắm 2.0 Loại B – mặc dù các cáp cũ hơn có thể được cắm vào đầu nối USB 3.0 Loại B.

Và để đo lường tốt, thông số kỹ thuật tương tự cũng có đầu nối Micro-B SuperSpeed hơi cồng kềnh, đánh bại toàn bộ mục đích của nó là ‘vi mô’.

svg+xml,%3Csvg%20xmlns= Cách thức hoạt động của USB: Từ 'Cắm và Cầu nguyện' đến Ở mọi nơi

Tất cả những thay đổi này diễn ra nhằm tìm kiếm hiệu suất cao hơn bao giờ hết (bạn có thể thấy rõ các chân dữ liệu bổ sung trong USB 3.0) và để xoa dịu nhóm thành viên ngày càng tăng trong nhóm chỉ đạo, được gọi là Diễn đàn triển khai USB (USB-IF) .

Sự cần thiết cho một cái gì đó tốt hơn là rõ ràng …

Các nhà sản xuất và người tiêu dùng đều muốn có một đầu nối nhỏ, giống nhau ở cả hai đầu và cung cấp khả năng cải thiện hiệu suất. Và thế là cùng với USB 3.1 (được phát triển riêng), đầu cắm USB-C ra đời.

Nó không chỉ thay thế yêu cầu về các ổ cắm A/B riêng biệt, mà nó còn có thể được cắm theo bất kỳ hướng nào và được sử dụng cho các hệ thống kết nối khác ngoài USB (chẳng hạn như DisplayPort, HDMI và Thunderbolt).

svg+xml,%3Csvg%20xmlns= Cách thức hoạt động của USB: Từ 'Cắm và Cầu nguyện' đến Ở mọi nơi

Đầu nối USB-C có nhiều đường dữ liệu hơn đáng kể so với USB 3.0 Loại A (xin lỗi, USB 3.2 SuperSpeed) – hai đường dành riêng hoàn toàn cho hỗ trợ USB 2.0 và bốn bộ cặp vi sai khác cung cấp giao tiếp hai chiều. Những thay đổi này cung cấp băng thông lên tới 80 Gbit/giây theo thông số kỹ thuật mới nhất.

Với USB4, mối liên kết với các ổ cắm cũ đã bị loại bỏ vĩnh viễn – đó là USB-C hoặc không có gì – nhưng sẽ còn nhiều năm nữa trước khi chúng ta nói lời tạm biệt với ổ cắm Loại A trên PC và các thiết bị khác.

Đọc thêm:  Intel không có siêu phân luồng thì hỏng như thế nào?

Đã hơn 25 năm kể từ khi USB được sử dụng rộng rãi trong máy tính và các thiết bị khác, và mặc dù phiên bản mới nhất không giống với thiết kế ban đầu, nhưng tiền đề cơ bản của nó vẫn được áp dụng: cắm nó vào và thiết bị sẽ hoạt động.

Mỗi bản sửa đổi thông số kỹ thuật đều mang lại hiệu suất cao hơn (USB4 2.0 nhanh hơn gần 7.000 lần so với 1.1) và có thể cung cấp nhiều năng lượng hơn cho các thiết bị (hiện lên đến 100 watt, khi được sử dụng ở chế độ cấp nguồn).

USB4 2.0 nhanh hơn gần 7.000 lần so với USB 1.1

Nhưng tại sao hoặc làm thế nào USB tồn tại lâu như vậy? Không có gì tốt hơn, có thể cung cấp nhiều băng thông hoặc năng lượng hơn? Câu trả lời đơn giản là không thực sự, hoặc ít nhất, không còn nữa.

Mười hai năm trước, Intel đã phát hành Thunderbolt. Vào thời điểm đó, nó có vẻ hấp dẫn hơn USB 3.0, có nhiều băng thông hơn và tính linh hoạt cao hơn. Như đã đề cập, phiên bản mới nhất có tên Thunderbolt 3 hiện hoạt động như một siêu bộ USB-C, loại bỏ đầu nối ban đầu (Mini DisplayPort) và có cùng băng thông tối đa như USB4. Nó cung cấp nhiều tính năng hơn, chẳng hạn như có thể cung cấp nhiều năng lượng hơn để chạy một thiết bị, nhưng thay vì thay thế USB, về cơ bản, nó được tích hợp vào USB4.

svg+xml,%3Csvg%20xmlns= Cách thức hoạt động của USB: Từ 'Cắm và Cầu nguyện' đến Ở mọi nơi

Ngoài ra còn có FireWire, tại một số điểm mang lại hiệu suất tốt hơn USB 2.0 và hỗ trợ truyền dữ liệu song công hoàn toàn, nhưng khi USB 3.0 xuất hiện và được cải thiện ở nhiều lĩnh vực bao gồm cả hiệu suất, FireWire không còn mang lại bất kỳ lợi thế rõ ràng nào cũng như không được áp dụng rộng rãi.

Một phần sức hấp dẫn của USB đối với các nhà cung cấp và nhà sản xuất hệ thống nằm ở đặc điểm kỹ thuật tương đối mở của nó. Không giống như Thunderbolt hoặc FireWire, có thể tạo cáp ‘USB 3.2’ và bán nó như vậy, nhưng không tuân thủ đầy đủ tất cả các chi tiết trong thông số kỹ thuật. Ví dụ: nó có thể không hỗ trợ toàn bộ băng thông hoặc cung cấp công suất tối đa hiện có.

Mặc dù điều này làm cho việc sản xuất và mua các sản phẩm như vậy trở nên rẻ, nhưng điều đó có nghĩa là đó là một bãi mìn tiềm năng khi nói đến việc mua được loại cáp mà bạn thực sự cần. Vấn đề còn phức tạp hơn bởi thực tế là USB cung cấp nhiều tốc độ truyền và chế độ năng lượng – điều sẽ xảy ra trong tương lai gần, mặc dù logo và chứng nhận đã được cải tiến nhiều.

svg+xml,%3Csvg%20xmlns= Cách thức hoạt động của USB: Từ 'Cắm và Cầu nguyện' đến Ở mọi nơi

Nhưng đối với tất cả các sai sót của nó đối với các tiêu chuẩn lỏng lẻo, cách đặt tên khó hiểu và nhiều loại ổ cắm, USB vẫn phổ biến hơn bao giờ hết. Gần như mọi thiết bị ngoại vi của máy tính đều sử dụng nó để kết nối với máy chủ – ngay cả khi không dây, nó gần như chắc chắn sẽ sử dụng khóa USB.

Một ngày nào đó, USB cuối cùng có thể đi theo con đường của những người tiền nhiệm của nó, nhưng hiện tại, sức hấp dẫn đơn giản và sự phát triển liên tục của nó sẽ giúp nó tiếp tục phát triển. Đúng là một người bạn cũ trung thành.