So sánh các giao diện cáp dữ liệu phổ biến: USB 3 so với USB 4 vs Thunderbolt 3 vs Thunderbolt 4

Các loại giao diện và cổng này khác nhau tùy thuộc vào dữ liệu, video, nguồn điện, chức năng và hỗ trợ. Bài viết này sẽ tìm hiểu các loại giao diện cáp dữ liệu. Làm rõ sự khác biệt giữa cổng, giao diện và giao thức. Chúng tôi mong muốn cung cấp đầy đủ thông tin để lựa chọn giao diện phù hợp cho việc truyền dữ liệu.

Phát triển giao diện cáp dữ liệu

Công nghệ cổng giao tiếp dữ liệu và giao diện đã thay đổi nhanh chóng kể từ khi máy tính ra đời. Giao diện cáp dữ liệu bắt đầu từ cổng nối tiếp, PS/2 và song song đến đầu nối Type-C tiên tiến tương thích với mọi thiết bị. Hãy cùng tìm hiểu về lịch sử của giao diện USB và một chút thông tin để hiểu rõ hơn. Cáp USB giao diện.

Công ty sáng lập USB

Intel giới thiệu USB (Universal Serial Bus) đầu tiên vào năm 1995. Sau đó, các công ty, bao gồm Compaq, Digital Equipment Corporation, IBM, Intel, Microsoft, NEC và Nortel, đã hợp tác để đưa USB vào mọi máy tính. Các công ty này cũng là thành viên sáng lập của Diễn đàn Triển khai USB (USB-IF).

USB-IF là một tổ chức phi lợi nhuận chuyên chỉ định và đảm bảo việc thực hiện các quy trình truyền dẫn cho thiết bị điện tử trên toàn thế giới. Mục đích chính là chuẩn hóa giao diện USB để các nhà sản xuất máy tính và thiết bị điện tử có thể thiết kế đồng nhất. USB-IF cũng quản lý các chương trình tuân thủ và tiêu chuẩn bảo trì.

Lịch sử của cổng USB, giao diện và giao thức

Kể từ thiết kế cổng USB-A đơn hướng, một số thay đổi về thiết kế cổng tương tác đã được USB-IF thực hiện cho đến khi cổng Type-C ra đời. Chúng ta cần biết sự khác biệt giữa cổng, giao diện và giao thức để hiểu ý nghĩa của giao diện cáp dữ liệu:

Cổng USB là gì?

Cổng USB là hình dạng vật lý của đầu nối kết nối các thiết bị. Đã có một số thay đổi về hình dạng vật lý kể từ USB-A. Hãy cùng xem xét chi tiết:

• USB-A: USB-A là hình dạng đầu nối đầu tiên được giới thiệu cho giao diện USB. Đây là đầu nối hình chữ nhật không thể đảo ngược, thường thấy trên máy tính, máy tính xách tay, TV và các thiết bị điện tử khác. Đây là dạng USB phổ biến nhất cho đến nay.
• USB-C: Trong số tất cả các loại cổng USB, cổng Type-C đã tồn tại hơn một thập kỷ, chủ yếu nhờ thiết kế tối giản và khả năng toàn diện. Chúng ta có thể thấy cổng Type-C trên điện thoại thông minh, máy tính bảng, máy tính xách tay, máy tính để bàn, thiết bị IoT và mọi thiết bị cần kết nối dữ liệu hoặc sạc. Điểm nổi bật chính là đầu nối hình bầu dục tiện lợi với thiết kế đảo ngược.
• Micro-USB: Đây là loại đầu nối cổng được sử dụng rộng rãi nhờ thiết kế không thể đảo ngược và không đối xứng. Người dùng có thể dễ dàng nhìn thấy hướng cắm đúng nhờ phần trên bo tròn và phần dưới phẳng.
• USB-B: Cổng USB-B tương tự như USB-A về khả năng kết nối và đặc điểm. Điểm khác biệt duy nhất là hình dạng của cổng. Cổng có hình vuông với các góc trên vát.Các cạnh vát làm cho đầu nối không thể đảo ngược được.
• Mini-USB: Vấn đề với đầu nối không đảo ngược là người dùng khó tìm được hướng cắm đúng. Mini-USB có hình thang.

Giao diện USB là gì?

Cổng USB có thể có hình dạng tương tự, nhưng có thể khác nhau về số lượng chân cắm và tốc độ truyền dữ liệu. Là người dùng, điều cần thiết là phải hiểu rõ về giao diện USB và các yếu tố khác biệt của chúng để tránh tình trạng nghẽn cổ chai về tốc độ truyền dữ liệu giữa các thiết bị.

Hiện nay, có 10 giao diện USB được các nhà thiết kế đầu vào/đầu ra sử dụng. Các nhà sản xuất sử dụng chúng trong các thiết bị tùy theo yêu cầu. Một số giao diện cung cấp kết nối tốc độ cao, nhưng cáp dữ liệu và cổng của chúng có chi phí sản xuất cao hơn. Các thiết bị không yêu cầu truyền dữ liệu tốc độ cao để truyền tải điện năng có thể sử dụng các giao diện có tốc độ truyền dữ liệu thấp hơn nhưng chi phí sản xuất thấp. Dưới đây là 10 giao diện USB với các đặc điểm của chúng:

Giao diện	Ngày phát hành	Tốc độ truyền dữ liệu tối đa	Số lượng mã PIN cổng	Đặc trưng
USB 1.0	Có thể 1996	12 Mb/giây	4	Thông số kỹ thuật USB đầu tiên hỗ trợ cả thiết bị tốc độ thấp và tốc độ đầy đủ
USB 2.0	Tháng tư 2000	480 Mbps	4	Tốc độ truyền dữ liệu tăng lên, hỗ trợ các thiết bị cắm và chạy
USB 3.0	Tháng 11 năm 2008	5 Gbps	9	Chế độ SuperSpeed ​​mới với tốc độ truyền dữ liệu tăng lên, thiết kế đầu nối mới
USB 3.1 Thế hệ 1	Tháng bảy 2013	5 Gbps	9	Còn được gọi là USB 3.0 SuperSpeed
USB 3.2 thế hệ 1	Tháng bảy 2017	5 Gbps	9	Kết hợp USB 3.1 Gen 1 và USB 3.0 thành một tiêu chuẩn duy nhất
USB 3.2 Thế hệ 2	Tháng bảy 2017	10 Gbps	9	Chế độ SuperSpeed+ mới với tốc độ truyền dữ liệu tăng lên
USB 4	Bước đều 2019	40 Gbps	24	Tăng gấp đôi tốc độ truyền dữ liệu của USB 3.2 Gen 2, hỗ trợ Thunderbolt 3
Thunderbolt 2	Tháng hai 2011	20 Gbps	20	Tốc độ truyền dữ liệu tăng lên, hỗ trợ màn hình kép 4K hoặc màn hình đơn 5K
Thunderbolt 3	Tháng sáu 2015	40 Gbps	20	Tăng gấp đôi tốc độ truyền dữ liệu của Thunderbolt 2, hỗ trợ hai màn hình 4K ở tần số 60 Hz hoặc một màn hình 5K ở tần số 60 Hz
Sấm sét 4	Bước đều 2020	40 Gbps	20	Tăng gấp đôi băng thông PCIe tối thiểu, hỗ trợ các thiết bị và dock Thunderbolt 3

Giao thức USB là gì?

Bộ điều khiển sẽ kích hoạt các giao thức cụ thể tùy thuộc vào loại thiết bị được kết nối với cổng USB. Mỗi giao thức có thể có ưu và nhược điểm riêng. Dưới đây là một số giao thức phổ biến nhất mà USB sử dụng:

• Truyền khối, ngắt, điều khiển và đồng bộ: Truyền dữ liệu hàng loạt được kích hoạt khi thiết bị truyền dữ liệu USB được kết nối. Phương pháp này lý tưởng cho việc truyền dữ liệu hàng loạt nhưng có thời gian phản hồi thấp. Đối với bàn phím và chuột, truyền dữ liệu ngắt cung cấp thời gian phản hồi nhanh nhưng khả năng truyền dữ liệu thấp. Các nhà thiết kế sử dụng giao thức điều khiển để liệt kê và cấu hình thiết bị. Truyền dữ liệu đẳng thời là loại giao thức USB phức tạp nhất và có thể truyền dữ liệu thời gian thực như âm thanh và video.
• Cổng hiển thị: Đây là một giao thức truyền video có thể truyền âm thanh. Mục đích chính là cung cấp kết nối màn hình để hiển thị với độ phân giải, tần số quét và độ sâu màu cao.
• HDMI: Đây là giao thức chuẩn để kết nối các thiết bị tiêu dùng như TV, máy chơi game và đầu phát Blu-ray. Ứng dụng phổ biến nhất của giao thức này là truyền tải âm thanh cùng với video.
• MHL: Viết tắt của Mobile High-Definition Link (Liên kết Độ nét Cao Di động). Giao thức này có sẵn trên điện thoại thông minh và máy tính bảng để xuất âm thanh/video ra màn hình và TV. Tuy nhiên, nó yêu cầu cáp chuyên dụng để tương thích và vận hành.

Bảng dưới đây tóm tắt tất cả các loại USB, cổng, giao diện và giao thức.

Loại cổng USB	Hình dạng cổng	Giao diện có sẵn	Giao thức được hỗ trợ
USB-A và USB-B		USB 1.0, USB 2.0, USB 3.0, USB 3.1 Thế hệ 1, USB 3.2 Thế hệ 1, USB 3.2 Thế hệ 2x2 (20 Gbps)	Truyền khối, Truyền ngắt, Truyền điều khiển, Truyền đẳng thời
Mini-USB		USB 1.0, USB 2.0	Không có thay đổi lớn
Micro-USB		USB 1.0, USB 2.0, USB 3.0	Không có thay đổi lớn
USB-C		USB 2.0, USB 3.0, USB 3.1 Thế hệ 1, USB 3.1 Thế hệ 2, USB 3.2 Thế hệ 1, USB 3.2 Thế hệ 2, USB 4.0, Thunderbolt 3, Thunderbolt 4	Đã thêm hỗ trợ cho DisplayPort, MHL, HDMI (chỉ Thunderbolt 3 và Thunderbolt 4)

Các tính năng giao diện phần cứng chính

Hiện tại có 10 giao diện USB, và con số này đang ngày càng tăng. Mỗi giao diện đều tương thích ngược nếu cáp dữ liệu có thể kết nối với thiết kế cổng USB. Người dùng có thể tận dụng tối đa dữ liệu, video, nguồn điện, hỗ trợ và các chức năng giao diện khác nếu họ bảo vệ đúng cổng bằng cáp phù hợp. Dưới đây là phân tích chi tiết các tính năng riêng lẻ của USB:

1. Tốc độ truyền dữ liệu

Tốc độ truyền dữ liệu phụ thuộc vào giao diện. Một số cổng USB có tốc độ truyền dữ liệu hạn chế hơn so với các cổng khác. Do đó, bạn sẽ thấy giao diện USB-A có tốc độ truyền dữ liệu tối đa là 10Gbps. Ngược lại, cổng Type-C với giao diện Thunderbolt có thể đạt tốc độ truyền dữ liệu lên đến 40Gbps. Khi mua thiết bị điện tử và cáp dữ liệu, hãy luôn đảm bảo chúng có giao diện phù hợp để đạt được tốc độ truyền dữ liệu cần thiết.

Hiện tại, đã có cáp Thunderbolt quang hỗ trợ truyền dữ liệu tốc độ cao cho người dùng. Điện trở của dây dẫn bên trong cáp giới hạn khả năng truyền dữ liệu. Thông thường, cáp Thunderbolt quang có đường kính dày và chiều dài ngắn. Cáp Thunderbolt quang là lựa chọn tốt nhất để truyền dữ liệu trên khoảng cách xa. Chúng có thể truyền dữ liệu trên chiều dài lên đến 150 inch (380cm).

2. Truyền video

Khả năng truyền video của giao diện USB cho phép các nhà sản xuất máy tính xách tay, máy tính bảng và điện thoại thông minh sử dụng thiết kế cổng USB-C nhỏ so với Cáp DisplayPort hoặc HDMI yêu cầu đầu nối lớn hơn.

3. Truyền tải điện

Khả năng truyền tải điện của USB cho phép các thiết bị nhận điện thông qua một cáp duy nhất và kết nối dữ liệu. Khả năng truyền tải điện khác nhau tùy thuộc vào loại và công suất đầu nối.Sau đây là hai cổng và khả năng truyền tải điện của chúng:

• USB-A: Giao diện bốn (4) chân, USB 1.0 và USB 2.0, có thể cấp nguồn cho các thiết bị có khả năng truyền tải điện 5W. Giao diện USB-A chín (9) chân, cụ thể là USB 3.0, USB 3.1 Gen 1, USB 3.2 Gen 1 và USB 3.2 Gen 2, có thể cung cấp điện 4,5W. Xét đến nhu cầu về điện năng và sạc thiết bị hiện đại, khả năng truyền tải của cổng USB-A khá thấp.
• Loại C: Cổng Type-C có thể có tới 24 chân trên một đầu nối duy nhất. Điều này cho phép truyền dữ liệu và cung cấp điện năng vượt trội. Một cổng USB Type-C duy nhất có thể cung cấp công suất lên đến 100W. Hầu hết điện thoại thông minh, máy tính bảng, máy tính xách tay, IoT và các thiết bị hiện đại khác đang chuyển sang sử dụng cổng Type-C nhờ tính linh hoạt của nó.

4. Khả năng hỗ trợ thiết bị

Giao diện và cổng USB có mặt ở khắp mọi nơi, từ máy cạo râu, bàn chải đánh răng, máy tạo bọt sữa cho đến điện thoại thông minh, máy tính xách tay, máy tính bảng hay máy tính để bàn trong bất kỳ thời điểm nào trong ngày. Tính linh hoạt và thiết kế chuẩn hóa của chúng cho phép các nhà sản xuất thiết bị điện tử sử dụng chúng trong hầu hết mọi thiết bị.

Game thủ sử dụng máy tính xách tay làm trạm chơi game có thể sử dụng giao diện Thunderbolt 4 với USB-C để kết nối card đồ họa ngoài và các thiết bị yêu cầu kết nối PCIe. Máy tính hiện đại chia sẻ các làn PCIe từ CPU hoặc bo mạch chủ với cổng này để đạt tốc độ truyền dữ liệu nhanh chóng. Người dùng có thể điều chỉnh số làn mà cổng sử dụng thông qua cài đặt BIOS. Cổng USB-C đã mở ra những chân trời mới cho sự đổi mới của các nhà thiết kế và nhà sản xuất.

5. Khả năng mở rộng chức năng

Kết nối USB đã vượt trội hơn tất cả các phương tiện truyền thông khác. TV, hệ thống âm thanh, thiết bị lưu trữ, card đồ họa, màn hình, bàn phím, chuột, webcam và các thiết bị khác đều có thể sử dụng USB để truyền tải điện năng, video, âm thanh hoặc dữ liệu. Điện thoại thông minh đang nhanh chóng chuyển sang cổng USB-C, và ngay cả iPhone cũng đang chuyển sang cổng USB-C nhờ tính phổ biến và thiết kế chuẩn hóa, giúp giảm thiểu rác thải.

Các tình huống sử dụng

Thiết bị điện tử sạc và cấp nguồn hiện nay sử dụng cổng USB trong thiết kế. Công nghệ khởi nguồn từ máy tính giờ đây đã được ứng dụng trong các thiết bị chăm sóc cá nhân, thiết bị gia dụng, thiết bị y tế, TV, loa, v.v. Khả năng sử dụng của một giao diện hỗ trợ truyền tải điện, video, âm thanh và dữ liệu gần như vô hạn.Sau đây là một số thiết bị sử dụng các giao diện khác nhau để vận hành:

Công dụng của USB A

• Bàn phím và chuột
• Máy in hoặc máy quét
• Cáp USB A đầu đực sang đầu đực cho ổ cứng ngoài
• Ổ đĩa flash USB
• Sạc điện thoại thông minh bằng bộ sạc USB
• Thiết bị y tế

Công dụng của USB-C

• Máy tính xách tay với màn hình
• Điện thoại thông minh với TV
• Ổ cứng ngoài cho máy tính
• Sạc máy tính xách tay bằng bộ sạc USB-C
• Sử dụng card đồ họa ngoài với máy tính xách tay

Công dụng của USB 4

• Kết nối máy tính xách tay với màn hình có độ phân giải cao
• Kết nối thiết bị lưu trữ ngoài với máy tính
• Sử dụng card đồ họa ngoài với máy tính xách tay
• Kết nối máy tính xách tay với màn hình, bàn phím, chuột và các thiết bị khác

Công dụng của Thunderbolt 3 hoặc 4

• Kết nối máy tính xách tay với màn hình có độ phân giải cao
• Kết nối thiết bị lưu trữ ngoài với máy tính
• Sử dụng card đồ họa ngoài với máy tính xách tay
• Kết nối máy tính xách tay với màn hình, bàn phím, chuột và các thiết bị khác
• Kết nối nhiều thiết bị với máy tính xách tay bằng cách sử dụng chuỗi nối tiếp

Bản tóm tắt

Mỗi cổng USB, giao diện và giao thức đều có những công dụng riêng và phổ biến. Là người dùng, chúng ta cần sáng suốt khi mua thiết bị hoặc cáp dữ liệu sử dụng cổng USB. Thiết bị cần hỗ trợ công nghệ mới nhất và cung cấp giao diện/cổng phù hợp để đạt hiệu suất tối đa. Sau khi xem xét tất cả các loại, chúng ta có thể tóm tắt các cổng và giao diện sau:

• USB-C: Đây là hình dạng cổng USB có tuổi thọ lâu nhất. Nhờ thiết kế đảo ngược, loại cổng này được ứng dụng rộng rãi không chỉ trên máy tính. Các thiết bị IoT, máy tính bảng, điện thoại thông minh và thiết bị gia dụng có thể tận dụng thiết kế cổng nhỏ gọn và công suất truyền tải 100W. Khả năng hỗ trợ giao diện Thunderbolt 4 cho phép truyền dữ liệu ở tốc độ 40Gbps.
• USB-A: Thiết kế cổng lâu đời nhất và đầu tiên là USB-A. Nhờ thiết kế đơn giản, chi phí sản xuất thấp. Đây là thiết kế cổng có giá cả phải chăng nhất, hỗ trợ truyền dữ liệu lên đến 10Gbps và công suất 4,5W.
• USB 4: Đây là giao diện truyền dữ liệu USB mới nhất. Sử dụng đầu nối Type-C 24 chân, sản phẩm có thể cung cấp tốc độ 20Gbps và công suất 100W.
• Thunderbolt 3 và 4: Thunderbolt được mọi người ưa chuộng chủ yếu nhờ khả năng truyền tải video, âm thanh, điện năng và dữ liệu. Nó có thể cung cấp công suất 100W và hỗ trợ các giao thức hiển thị mới nhất như HDMI, DisplayPort và MHL. Người dùng có thể tăng độ phân giải màn hình lên 4K @ 120 Hz, thiết lập màn hình kép với 4K @ 60 Hz, hoặc màn hình đơn 8K @ 60Hz.

Vậy tại sao phải chờ đợi? Hãy xem CABLETIME Cáp Thunderbolt 4 được chứng nhận bởi Intel từ USB C sang USB C hỗ trợ màn hình 8K 60HZ.Cáp có khả năng tương thích ngược và tốc độ truyền dữ liệu lên đến 40Gbps. Hãy bắt đầu sạc thiết bị của bạn ở công suất 100W bằng cáp dữ liệu cao cấp.

Những câu hỏi thường gặp

1. Giao diện USB C có thể đảo ngược được không?

Đúng vậy, cổng USB-C hay Type-C là đầu nối đảo ngược được ra mắt vào năm 2014. Kể từ đó, nó đã trở thành ưu tiên hàng đầu cho bất kỳ thiết bị điện tử nào. Có rất nhiều giao diện cho các loại USB-C. Nó có thể bắt đầu bằng việc hỗ trợ tốc độ truyền dữ liệu 20Gbps lên đến 40Gbps khi sử dụng đầu nối 20 hoặc 24 chân. Giao thức Thunderbolt 4 mới nhất của cổng USB-C hỗ trợ truyền tải video, âm thanh, dữ liệu và nguồn điện. Nó có thể tăng công suất 100W thông qua cổng của mình.

2. Khi sử dụng kết nối USB C hoặc Thunderbolt 3, tôi có thể truyền dữ liệu và sạc cùng lúc không?

Có, cả hai kết nối này đều hỗ trợ USB PD (Power Delivery). Chúng có thể truyền dữ liệu và sạc đồng thời cho thiết bị được kết nối. Tuy nhiên, bạn sẽ cần cáp tương thích với số lượng chân kết nối chính xác để đảm bảo kết nối. Kết nối Thunderbolt 3 USB-C có thể cung cấp công suất 100W và tốc độ truyền dữ liệu 40Gbps.

3. Tốc độ truyền dữ liệu tối đa của USB 4 là bao nhiêu?

USB4 là giao diện mới nhất được chuẩn hóa bởi USB-IF. Đây là giao diện kết nối nhanh chóng, đáng tin cậy và linh hoạt với tốc độ truyền tải tối đa 40 Gbps. Điều quan trọng cần lưu ý là USB 4 là một giao diện và yêu cầu đầu nối USB-C 24 chân để truyền dữ liệu tốc độ cao như vậy. Hãy chắc chắn chọn một loại cáp cao cấp như CABLETIME Cáp USB4 để đạt tốc độ tối đa.

4. USB C có thể đạt tốc độ truyền dữ liệu nhanh đến mức nào?

Cổng USB-C là thiết kế cổng được sử dụng rộng rãi nhất cho việc truyền tải video, âm thanh, dữ liệu và điện năng. Giao diện mới nhất trong thiết kế USB-C là Thunderbolt 4. Với Thunderbolt 4, người dùng có thể đạt tốc độ truyền dữ liệu lên đến 40Gbps. Tất cả những gì bạn cần là một cáp dữ liệu chính xác có đầu nối 24 chân.

5. Bộ sạc USB C có tương thích với tất cả các thiết bị sạc USB không?

Có, mọi bộ sạc USB-C đều có thể sạc thiết bị có cổng Type-C. Tuy nhiên, máy tính xách tay có thể cần công suất sạc 100W, trong khi máy đo huyết áp chỉ cần 3,5W. Có các tiêu chuẩn sạc như QC, AFC, SCP, v.v. cho các điện thoại thông minh khác nhau. Hãy đảm bảo bộ sạc bạn mua là sản phẩm chính hãng thay vì hàng nhái.