USB Type-C: Một sợi dây kết nối mọi thiết bị

Trong thời đại công nghệ ngày nay, ai cũng sở hữu cho mình ít nhất một hoặc hai thiết bị có kết nối USB (Universal Serial Bus). Tính trung bình, mỗi năm có khoảng 3 tỷ thiết bị có cổng USB được bán ra, và đây được coi là loại kết nối ngoại vi thành công nhất từ trước đến nay.

Mặc dù vậy, trải qua thời gian, USB ngày càng có nhiều đối thủ cạnh tranh và hiện loại kết nối này đã tụt hậu so với công nghệ Thunderbolt mới ở cả tốc độ và sự tiện lợi. Đó chính là khoảng cách mà USB Type-C (USB loại C) – công nghệ USB mới nhất vừa được hoàn thiện vào tháng trước – ;muốn khỏa lấp.

Nhưng trước khi tìm hiểu về USB Type-C, bạn cần phải nhận biết được sự khác biệt giữa USB Type-A và Type-B, cũng như phân biệt được các chuẩn khác nhau của kết nối USB. Nói một cách ngắn gọn, chuẩn USB cho ta biết tốc độ và khả năng của kết nối USB, trong khi đó loại USB (USB Type) lại cho ta biết kích thước vật lý và cấu trúc bên trong của cổng và đầu nối USB.

USB Type-A (Thiết kế USB loại A)

Còn được biết với cái tên USB Standard-A, USB Type-A là thiết kế nguyên bản của công nghệ USB với đầu nối hình chữ nhật vuông vức. Trên một dây USB điển hình, đầu nối nối loại A hay còn gọi là A-male connector (đầu nối đực loại A), là đầu dây kết nối với máy chủ, như một chiếc máy tính chẳng hạn. Và trên máy chủ đó, cổng USB, nơi mà đầu kết nối loại A đi vào, được gọi là A-female port (cổng nối cái loại A). Cổng loại A hầu hết đều nằm trên máy chủ, như là máy tính để bàn, laptop, máy chơi game, máy nghe nhạc ... Chỉ có một số ít thiết bị ngoại vi có gắn cổng loại A.

Cổng USB loại A cho chuẩn 3.0 (màu xanh dương) và chuẩn 2.0

Các chuẩn USB khác nhau như USB 1.1, USB 2.0, USB 3.0 … hiện đều có thiết kế USB Type-A. Điều đó có nghĩa là một đầu nối Type-A sẽ luôn luôn tương thích với một cổng loại A kể cả nếu như thiết bị ngoại vi và máy chủ sử dụng những chuẩn USB khác nhau. Ví dụ, một ổ cứng di động có chuẩn USB 3.0 vẫn có thể kết nối với một cổng USB 2.0, và ngược lại.

Tương tự như vậy, những thiết bị nhỏ như chuột máy tính, bàn phím, hoặc network adapter có dây nối USB cũng luôn sử dụng thiết kế loại A. Điều đó là đúng với cả những thiết bị không có dây nối, như ổ USB chẳng hạn.

Mặc dù đầu nối và cổng USB chuẩn 3.0 có nhiều chân hơn chuẩn 2.0 để có tốc độ nhanh hơn và mức năng lượng điện đầu ra cao hơn, nhưng những chân này vẫn được sắp xếp một cách hợp lý để không ảnh hướng tới việc kết nối với chuẩn USB  cũ hơn.

Ta cũng nên nhớ rằng còn có những loại đầu nối và giắc cắm loại A nhỏ hơn, như là Mini Type-A hay Micro Type-A, nhưng chỉ có rất ít thiết bị sử dụng những thiết kế này.

USB Type-B (Thiết kế loại B)

Về cơ bản, đầu nối loại B là đầu còn lại của dây USB, có chức năng kết nối với thiết bị ngoại vi (như là máy in, điện thoại, hay một ổ cứng di động). Nó cũng được biết với cái tên Type B-male (đầu nối đực loại B). Trên thiết bị ngoại vi, cổng USB Type-B được gọi là Type B-female (cổng nối cái loại B).

Từ trái qua phải: Standard-B, Mini-B, Micro-B, Micro-B USB 3.0 và Standard B USB 3.0

Kể từ khi các thiết bị ngoại vi được đa dạng hóa về hình dáng và kích thước, đầu nối loại B và loại cổng tương ứng cũng có rất nhiều hình dạng. Cho tới giờ đã có năm kiểu thiết kế phổ biến dành cho cổng và đầu nối USB loại B. Vì vậy trong khi thiết kế loại A vẫn luôn giữ nguyên hình hài của mình, thì các kiểu thiết kế loại B lại từng được dùng để đặt tên cho từng loại dây nối:

Thiết kế chuẩn loại B (Standard-B): Thiết kế này được tạo ra dành cho chuẩn USB 1.1 và cũng được dùng ở chuẩn USB 2.0. Nó chủ yếu được dùng để kết nối các thiết bị ngoại vi cỡ lớn, như là máy in hay máy scan, vào một chiếc máy tính.

Mini-USB (hay Mini-B USB): Thiết kế này có kích thước nhỏ hơn đáng kể so với thiết kế chuẩn. Cổng USB Type-B Mini được dùng ở những thiết bị di động đời cũ, như camera kỹ thuật số, smartphone, ... Hiện giờ thiết kế này đã trở nên lỗi thời.

Micro-USB (hay Micro-B USB): Nhỏ hơn một chút so với Mini USB, Micro-USB Type-B hiện là loại thiết kế USB được dùng phổ biến nhất cho các dòng smartphone và máy tính bảng đời mới hiện nay.

Micro-USB 3.0 (hay Micro-B USB 3.0): Đây là thiết kế hiện đại nhất và được dùng chủ yếu cho các ổ đĩa di động USB 3.0. Với thiết kế này, đầu nối loại A của dây thường có màu xanh dương.

Thiết kế chuẩn loại B 3.0 (Standard-B USB 3.0): Thiết kế này rất giống với Standard-B, tuy nhiên nó được tạo ra để có thể chịu được tốc độ của kết nối USB 3.0. Hai đầu dây nối USB loại này đều có màu xanh dương.

Bên cạnh đó, vẫn còn một thiết kế nữa, ít phổ biến hơn, là USB 3.0 Power-B. Thiết kế này có thêm hai chân để cung cấp nhiều năng lượng hơn cho thiết bị ngoại vi. Và còn một loại cổng Micro Type-AB cực hiếm cho phép thiết bị hoạt động với chức năng của cả một máy chủ và một thiết bị ngoại vi.

Kết nối USB độc quyền

Không phải tất cả các thiết bị ngày nay đều sử dụng những loại dây nối USB được nói tới ở trên. Thay vào đó, một số thiết bị lại sử dụng thiết kế độc quyền cho cổng và đầu nối loại B của mình. Ví dụ tiêu biểu nhất là iPhone và iPad, những thiết bị sử dụng đầu nối 30-pin hoặc lightning để thay thế cho đầu nối loại B. Tuy nhiên đầu nối loại A của chúng vẫn theo kích thước tiêu chuẩn.

Dây nối USB cho thiết bị của Apple và Samsung

Các chuẩn USB

Bảng thông số các chuẩn USB

USB 1.1: Ra mắt vào tháng 8/1998, đây là chuẩn USB đầu tiên được sử dụng rộng rãi (chuẩn 1.0 chưa bao giờ được dùng cho các thiết bị). Nó có tốc độ tối đa là 12Mbps (mặc dù trong nhiều trường hợp chỉ đạt tới 1,2Mbps). Đây là chuẩn USB đã lỗi thời từ lâu.

USB 2.0: Ra mắt vào tháng 4/2000, nó có tốc độ tối đa là 480Mbps ở chế độ Hi-Speed, hoặc 12Mbps ở chế độ Full-Speed. Hiện nó có mức năng lượng đầu ra tối đa là 2,5V; 1,8A và hoàn toàn tương thích với chuẩn USB 1.1.

USB 3.0: Ra mắt vào tháng 11/2008, USB 3.0 có tốc độ tối đa là 5Gbps ở chế độ SuperSpeed. Một cổng (hoặc đầu nối) USB 3.0 thường có màu xanh dương. Chuẩn USB 3.0 tương thích với USB 2.0 nhưng cổng của nó chỉ có thể tải năng lượng lên tới mức 5V; 1,8A.

USB 3.1: Ra mắt vào ngày 26/6/2013, USB 3.1 tăng gấp đôi tốc độ của USB 3.0 lên thành 10Gbps (hiện được gọi là SuperSpeed+ hay SuperSpeed USB 10Gbps), giúp cho nó nhanh tương đương với chuẩn Thunderbolt gốc. USB 3.1 tương thích với cả USB 3.0 và 2.0. Nó cho phép các thiết bị ngoại vi cỡ lớn có thể hút năng lượng từ máy chủ với cường độ dòng điện lên tới 2A ở hiệu điện thế 5V (đối với thiết bị tiêu thụ điện lên tới 10W) và 5A ở cả hiệu điện thế 12V (60W) và 20V (100W). Những sản phẩm USB 3.1 đầu tiên dự kiến sẽ được tung ra thị trường trong năm tới, và hầu hết sẽ sử dụng thiết kế USB Type-C.

USB Type-C (Thiết kế loại C)

Về mặt vật lý, cổng và đầu nối loại C có cùng kích cỡ với thiết kế Micro-B USB được nói đến ở trên. Một cổng loại C có kích thước chỉ là 8,4 x 2,6 mm. Điều đó có nghĩa nó đủ nhỏ để sử dụng cho các thiết bị ngoại vi nhỏ nhất. Với thiết kế Type-C, một dây nối USB sẽ có hai đầu giống hệt nhau, cho phép kết nối hai chiều (reversible plug orientation). Vì vậy ta sẽ không cần phải lo về việc cắm ngược dây.

Dự kiến sẽ ra mắt trong năm tới, USB Type-C sẽ hỗ trợ chuẩn USB 3.1 với tốc độ tối đa 10Gbps và có mức năng lượng đầu ra cao hơn rất nhiều, lên tới 20V (100W) và 5A. Vì hầu hết các máy tính xách tay 15 inch hiện nay chỉ cần nguồn năng lượng khoảng 60W, vậy nên trong tương lai, laptop có thể được sạc theo cách của máy tính bảng và smartphone hiện giờ, thông qua một cổng USB nhỏ xíu.

USB Type-C cũng cho phép việc truyền năng lượng theo hai hướng, vì vậy bên cạnh việc sạc pin cho các thiết bị ngoại vi, khi cần, một thiết bị ngoại vi cũng có thể truyền năng lượng cho máy chủ. Tất cả điều này có nghĩa là thay vì phải đi ra ngoài với một loạt các thiết bị và dây nối USB, chúng ta sẽ chỉ cần mang theo một sợi dây nhỏ gọn và mạnh mẽ hoạt động trên tất cả các thiết bị. USB Type-C sẽ giảm đáng kể lượng dây nối cần có hiện giờ để giữ cho các thiết bị hoạt động.

Tương thích với các phiên bản trước nhưng cần có đầu đọc

Cả USB Type-C và USB 3.1 đều tương thích với USB 3.0 và 2.0. Tuy nhiên, đối với USB Type-C, cổng và đầu nối loại A sẽ không còn phù hợp nữa. Điều đó có nghĩa trước khi USB Type-C được sử dụng phổ biến, các máy chủ và thiết bị ngoại vi hiện giờ sẽ cần phải có một đầu đọc để có thể kết nối được với các thiết bị loại C khác. Đây là lần đầu tiên USB cần phải có đầu đọc, và có lẽ sẽ là lần duy nhất, ít nhất là trong tương lai gần.

Nhiều người nói rằng USB Type-C được tạo ra để dành cho tương lai, nghĩa là thiết kế này sẽ được sử dụng cho các phiên bản USB khác nhanh hơn. Sẽ cần phải có thời gian để USB Type-C trở nên phổ biến như loại A hiện giờ. Nhưng khi thời điểm đó đến, thì thiết kế này sẽ đơn giản hóa cách chúng ta sử dụng các món đồ công nghệ. Khi đó tất cả những gì ta cần chỉ là một sợi dây cáp tí hon, cho cả hai mục đích truyền dữ liệu và năng lượng.

Anh Minh

Theo Cnet