USB những kiến thức có thể bạn chưa biết Phần 1

USB viết tắt của cụm từ Universal Serial Bus hay còn gọi là chuẩn kết nối tuần tự đa dạng rất phổ thông trên các thiết bị từ máy tính, máy tính bảng, điện thoại ... và ngay cả những thiết bị điện tử trong gia đình như TV, đầu DVD, âm ly... có thể nói nhóm phát triển USB ít ngờ tới rằng chuẩn USB đã hiện diện khắp mọi nơi như vậy.

 

 

Logo chung của chuẩn USB

 

 

 

Hình 1: Logo chung của chuẩn USB

 


Năm 1994, 7 công ty hàng đầu về thiết bị điện tử thời đó đã ngồi lại với nhau để quyết tâm đưa ra một chuẩn kết nối với các tiêu chí, kết nối dễ dàng, tốc độ cao. Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC và Nortel không ngờ rằng thực tế đã cho thấy chuẩn USB họ đưa ra thành công một cách rực rỡ và thực tế ngày nay gần như thiết bị điện tử nào có kết nối dữ liệu hoặc điều khiển cũng đều hỗ trợ chuẩn USB.

 

 

 

Thiết bị lưu trữ USB
Hình 2: Thiết bị lưu trữ có kết nối chuẩn USB quen thuộc


Ở Việt Nam, các thiết bị như bàn phím, chuột thường dùng chuẩn PS/2 cho đến tận những năm 2003, những người đã từng dùng các chuẩn này đều có những kỷ niệm khó quên về sự kỳ quái của chúng với 2 cổng có màu tím và xanh lục, cắm nhầm màu coi như là không dùng được. Xa hơn nữa là thời giao tiếp với các thiết bị ngoại vi qua cổng COM, mọi người vẫn thường quen với cái tên COM hơn là RS232 vì nhớ là nó dùng để giao tiếp truyền nhận dữ liệu. Chuẩn USB thực sự được sử dụng rộng rãi hơn khi các thẻ nhớ, các thiết bị lưu trữ hỗ trợ kết nối thông qua USB có dung lượng ngày càng rất lớn và giá thành cũng rẻ đi nhiều. Vào thời điểm 2003, sở hữu một thẻ nhớ USB 16MB là niềm tự hào lớn với dân công nghệ, một thiết bị nhỏ gọn mà bằng cả đống đĩa mềm dễ hỏng. Cũng chính vì xuất phát từ thẻ nhớ USB, ngày nay người ta thường đánh đồng USB chính là thẻ nhớ, thiết bị lưu trữ USB mà quên đi rằng USB bản thân nó chỉ là một chuẩn kết nối truyền dữ liệu mà không liên quan gì đến lưu trữ dữ liệu.

 

 

 

 

Cấu trúc một đầu cắm USB

 

 

 

Hình 3: Cấu trúc một đầu cắm USB

 


Các phiên bản chuẩn USB

Các phiên bản 0.x được thực hiện trên giấy từ năm 1994 đến 1995. Tháng 8/1995, USB phiên bản 0.99 là mốc lịch sử quan trọng khi phiên bản trên giấy của chuẩn USB đã thực sự hoàn thiện và có thể đưa vào sản phẩm thương mại.

 

 

 

Logo USB thương mại và logo USB trên thiết bị qua các phiên bản khác nhau

 

 

 

Hình 4: Logo USB thương mại và logo USB trên thiết bị qua các phiên bản khác nhau

 


USB phiên bản 1.0 ra đời tháng 11/1995 với tốc độ 1.5Mbps ở chế độ tốc độ thấp và 12Mbps ở chế độ full speed. Tháng 9/1998 tức là sau đó gần 3 năm, những sản phẩm thương mại đầu tiên xuất hiện trên nền chuẩn USB 1.1 với nhiều điều chỉnh nhằm sửa một số lỗi trên phiên bản USB 1.0. Tại phiên bản 1.x này còn khá nhiều các hạn chế về đồng bộ thời gian trong truyền nhận dữ liệu cũng như về nguồn điện cấp trong quá trình hoạt động.

USB 2.0 ra đời tháng 4/2000 đánh dấu những cải tiến đáng kể và làm cho chuẩn USB phổ dụng như ngày nay. Về mặt tốc độ phiên bản USB 2.0 có thể đạt tới 480Mbps ở chế độ full speed, có thể nói là tốc độ cải thiện hơn rất nhiều lần so với người tiền nhiệm USB 1.0. USB 2.0 ngay từ ngày đầu tiên cũng không có những tính năng ưu việt như hiện nay mà hiệp hội điện tử hàng năm vẫn nhóm họp và đưa dần vào các tính năng hữu dụng hơn cho USB như cho phép sạc điện thông qua USB, đưa ra các đầu kết nối USB kích thước nhỏ, USB OTG (On-The-Go).

USB 3.0 ra đời tháng 11/2008 và đưa ra một khái niệm mới SuperSpeed, phiên bản mới này ra đời là cần thiết do dung lượng lưu trữ các thiết bị hỗ trợ chuẩn USB ngày càng cao, các ổ cứng di động đã có dung lượng lên tới 2TB-8TB, các nội dung đa phương tiện cũng ngày càng lớn hơn với độ phân giải cao (một Film HD 720p cỡ trung bình 1-2GB nhưng khi ở Full HD 1080p với các chuẩn âm thanh chất lượng cao có thể lên tới 50-60GB cho một bộ phim), với chuẩn USB 2.0 việc sao chép dữ liệu mất rất nhiều thời gian và công sức. SuperSpeed cung cấp một tốc độ truyền dữ liệu cực lớn 5Gbps.

 

 

 

So sánh cấu trúc dây cáp USB 2.0 và USB 3.0

 

 

 

Hình 5: So sánh cấu trúc dây cáp USB 2.0 và USB 3.0

 


Một áp lực lớn với các nhà sản xuất thiết bị hỗ trợ chuẩn USB khi hãng Apple đang cho ra đời các chuẩn kết nối tốc độ cao Thunderbolt cỡ 10Gbps, tháng 07/2013 các đặc tả chuẩn USB 3.1 đã chính thức hoàn thiện và tốc độ được đẩy lên tới 10Gbps sánh ngang cùng các kết nối Thunderbolt. Tên thương mại của USB 3.1 được đặt là Super Speed USB 10Gbps với logo là SuperSpeed+. Trong đặc tả, USB 3.1 hoàn toàn có thể hỗ trợ ngược các thiết bị chuẩn 2.0 và 3.0 và một điều đáng mừng là USB 3.1 với các đặc tả về nguồn điện cung cấp hoàn toàn có thể cung cấp ở các mức 5V 2A cho thiết bị 10W, 12V 5A cho thiết bị 60W và 20V 5A cho thiết bị 100W, tức là các thiết bị có công suất lớn có thể thích ứng được với chuẩn USB 3.1.

 

 

 

So sánh sự khác nhau giữa đầu cắm USB 2.0 và USB 3.0

 

 

 

Hình 6: So sánh sự khác nhau giữa đầu cắm USB 2.0 và USB 3.0


Qua bài viết chúng ta đã nắm bắt được các phiên bản của chuẩn USB, sự khác nhau giữa các chuẩn ở mặt tốc độ, kiến trúc vật lý đầu cắm cũng như cấu tạo dây cáp phục vụ các chuẩn khác nhau của USB.

Do những kiến thức về chuẩn USB là rất nhiều, chúng tôi chia ra các phần khác nhau, mỗi phần về một chủ đề cụ thể để bạn đọc dễ nắm bắt được. Trong bài viết tới "USB những kiến thức có thể bạn chưa biết Phần 2" chúng tôi sẽ quay lại với các kiến thức về kiến trúc chuẩn USB, các đầu nối USB (USB connector) thông dụng. Mọi góp ý bạn đọc có thể comment qua facebook hoặc gửi mail về địa chỉ kythuat@phukien239.vn.

 

usb là gì chuẩn USB USB 2.0 USB 3.0