Thunderbolt 4 ra mắt: trình xuất tối đa 8K, cáp có thể dài 2 m, bảo mật bằng ảo hóa ...

Intel đã vừa công bố Thunderbolt 4 - thế hệ tiếp theo của chuẩn kết nối đa năng Thunderbolt với những cải tiến đáng chú ý về yêu cầu tối thiểu đố với các hãng làm thiết bị, tăng tính bảo mật và như vậy đáp ứng được nhiều tình huống sử dụng cũng như nhu cầu kết nối ngày một cao.

Hành trình của Thunderbolt:

Đến nay thì Thunderbolt đã trải qua một thập niên phát triển với cái tên ban đầu là Light Peak và là một giải pháp kết hợp giữa tín hiệu trình xuất hình ảnh và dữ liệu vào một kết nối, một sợi cáp duy nhất với băng thông 10 Gb/s. Năm 2013 Thunderbolt 2 ra mắt với băng thông 20 Gb/s và dùng chung cổng mini DisplayPort nhưng chỉ xuất hiện phổ biến trên các thiết bị củA Apple - cũng dễ hiểu bởi Thunderbolt là một giao tiếp được Intel đồng phát triển với Apple.

Phải đến Thunderbolt 3 ra mắt năm 2015 thì giao tiếp này mới thật sự phổ biến nhờ chuyển sang dùng cổng USB-C, băng thông tối đa 40 Gb/s và không chỉ những chiếc máy tính Mac mà máy tính Windows đến từ nhiều hãng đã trang bị Thunderbolt 3 nhằm thay thế cho cả USB lẫn DisplayPort.

Cho đến nay thì đã có hàng trăm triệu máy tính và phụ kiện hỗ trợ Thunderbolt 3 được bán ra. Theo Intel thì những chiếc máy tính có Thunderbolt 3 giờ đây có mức giá dễ tiếp cận hơn so với thời kỳ đầu, khởi điểm khoảng 679 USD và những phụ kiện như dock hỗ trợ Thunderbolt cũng đã tăng trưởng 20% và dự kiến sẽ tiếp tục tăng 25 - 40% trong vòng vài năm tới.

Và bây giờ là Thunderbolt 4 - cấu hình của giao tiếp đã được Intel công bố tại CES 2020 và điều quan trọng là Intel đã đóng góp giao thức Thunderbolt cho hiệp hội USB-IF từ năm ngoái nhờ đó Thunderbolt 4 sẽ hỗ trợ giao thức USB4 và tốc độ truyền tải của chuẩn này. USB4 ngược lại dùng giao thức Thunderbolt làm nền và sở hữu nhiều tính năng tương tự Thunderbolt. Thunderbolt 4 được Intel gọi là "phiên bản hoàn chỉnh nhất của USB-C", nó sẽ hỗ trợ tất cả những gì của Thunderbolt 3 nhưng tốt hơn và tương thích với USB các phiên bản 2.0 đến USB4.

Vậy có gì mới trên Thunderbolt 4?


Băng thông của Thunderbolt 4 vẫn là 40 Gb/s nhưng cấu hình tối thiểu được nâng cấp và những thiết bị hỗ trợ Thunderbolt 4 sẽ phải đạt các tiêu chuẩn dưới đây:

• Thunderbolt 4 hỗ trợ trình xuất 2 màn hình 4K hay 1 màn hình 8K;
• Băng thông PCIe 32 Gb/s dành cho các thiết bị lưu trữ Thunderbolt có tốc độ truy xuất đến 3000 MB/s.
• Hỗ trợ 4 cổng Thunderbolt trên phụ kiện hay thiết bị;
• Cáp 40 Gb/s sẽ có thể đạt độ dài đến 2 m;
• Hỗ trợ sạc qua ít nhất là 1 cổng Thunderbolt trên máy tính;
• Hỗ trợ tính năng đánh thức máy từ trạng thái Sleep khi máy đang kết nối với dock Thunderbolt;
• Hỗ trợ kết nối mạng qua Thunderbolt;
• Hỗ trợ Intel VT-d để bảo mật bộ nhớ với DMA;
• Mọi máy tính, phụ kiện, cáp Thunderbolt 4 bán ra phải đạt tiêu chuẩn;
• Cáp phải được thử nghiệm và chuẩn hóa chất lượng;
• Phải đáp ứng cấu hình USB4.

Vậy những thứ được yêu cầu trên khiến Thunderbolt 4 khác gì so với Thunderbolt 3 cũng như USB4 hay USB3 có hỗ trợ trình xuất DisplayPort.

Có thể nói Thunderbolt 4 là một giải pháp tất cả trong 1 và bù đắp cho những thứ thiếu sót trên Thunderbolt 3 cũng như USB4 sắp ra mắt. Đầu tiên là việc hỗ trợ trình xuất ra màn hình thì Thunderbolt 3 tối thiểu chỉ hỗ trợ 1 màn hình 4K, USB4 hay USB3/DP chỉ hỗ trợ trình xuất ra màn hình nhưng không nêu độ phân giải tối thiêu là bao nhiêu. Với Thunderbolt 4 thì qua 1 cổng USB-C, bạn có thể trình xuất ra tối thiểu là 2 màn hình 4K hay 1 màn hình 8K.


Về băng thông thì vẫn là 4 GB/s (lấy 4 lane PCIe) nhưng đây là băng thông tối thiểu và như vậy những thiết bị hỗ trợ Thunderbolt 4 sẽ phải đạt tiêu chuẩn về băng thông này. Intel muốn đảm bảo trải nghiệm kết nối qua Thunderbolt 4 phải như nhau trên mọi thiết bị từ máy tính cho đến dock và những thiết bị ngoại vi dùng Thunderbolt khác. Thunderbolt 3 lại có thể dùng PCIe 16 Gb/s thế nên nó có thể được ứng dụng trên thiết bị dưới dạng cổng Thunderbolt 3 với băng thông 20 GB/s như chúng ta từng thấy trên MacBook đời 2016 hay một số mẫu máy Windows. Với băng thông này thì các thiết bị lưu trữ tốc độ cao sẽ không thể đạt tốc độ truyền tải trên 3000 MB/s, Thunderbolt 4 sẽ thay đổi điều này. Còn về phần USB4 thì Thunderbolt 4 cũng hỗ trợ những thiết bị dùng chuẩn này nhưng điều Intel khẳng định đó là "Thunderbolt 4 luôn 40 Gb/s" - USB đang có rất nhiều chuẩn với tốc độ khác nhau, bản thân USB4 cũng có 2 loại là USB4 20 Gb/s và USB4 40 Gb/s.

Ngoài ra có thể thấy Intel đang mở đường cho các nhà làm thiết bị và phụ kiện khi nâng số cổng Thunderbolt 4 lên 4 cổng - 1 cổng in 3 cổng out, thêm cổng thì chúng ta có thêm kết nối và không gian làm việc sẽ gọn hơn khi một dock có thể đấu ra 2 màn hình và những thiết bị lưu trữ tốc độ cao, những thiết bị cần băng thông lớn.

Kiến trúc Thunderbolt 4 cũng cải tiến khả năng liên kết nối giữa các thiết bị Thunderbolt với nhau (daisy chain) và việc bắt buộc phải hỗ trợ ít nhất 1 cổng có tính năng sạc trên máy tính (tối đa 100 W) sẽ đảm bảo thiết kế "một sợi cáp, một kết nối cho tất cả" của Intel.


Tiếp theo là chiều dài sợi cáp 40 Gb/s sẽ có thể lên đến 2 m. Trước đây với Thunderbolt 3 thì để đảm bảo tốc độ truyền tải, cáp sẽ có độ dài dưới 0,5 m và sẽ giảm còn một nửa nếu dài hơn mức này. Ngoài ra Intel cũng đang tìm đến giải pháp cáp quang với độ dài có thể từ 5 đến 50 m trong khi vẫn duy trì được tốc độ truyền tải gốc.


Intel đã mở chuẩn Thunderbolt 4 tức không còn yêu cầu phí thành viên hay phí bản quyền và điều này giúp nhiều hãng làm thiết bị dễ dàng tiếp cận với Thunderbolt 4 hơn. Tuy nhiên, họ vẫn cần phải mua vi điều khiển Thunderbolt 4 của Intel, cụ thể là thế hệ Maple Ridge (JHL8340, JHL8540) cho máy tính và Goshen Ridge (JHL8440) cho thiết bị ngoại vi, những dòng vi điều khiển này thay thế cho Titan Ridge của Thunderbolt 3.


Một yêu cầu quan trọng trên Thunderbolt 4 đó là bắt buộc hỗ trợ công nghệ ảo hóa VT-d với DMA để ngăn chặn tấn công vật lý qua cổng Thunderbolt. Những trường hợp tấn công bảo mật lấy dữ liệu qua cổng Thunderbolt 3 đã xảy ra trong những năm gần đây và lần này Intel bắt buộc phải bổ sung một lớp bảo vệ. Thông qua công nghệ ảo hóa dành cho các thiết bị truy xuất trực tiếp I/O (VTd) thì khả năng phần cứng chứa malware truy xuất trực tiếp vào bộ nhớ (Direct Memory Access - DMA) sẽ bị ngăn chặn. Đặc thù Thunderbolt dùng giao thức PCIe và các thiết bị sẽ có thể khai thác DMA để trao đổi dữ liệu trực tiếp với bộ nhớ hệ thống một cách nhanh chóng và hiệu quả hơn mà không cần đến vi xử lý. Với VT-d thì nó sẽ bổ sung một tính năng gọi là DMA remapping (DMA-r) và DMA-r sẽ tạo ra một vùng bộ nhớ cách ly đối với mỗi thiết bị được kết nối với hệ thống từ đó mỗi thiết bị kết nối với mỗi phân vùng bộ nhớ riêng sẽ không thể truy xuất đọc hay ghi vào toàn bộ nhớ hệ thống. DMA-r được sử dụng để bảo vệ DMA ở cấp độ hệ điều hành và BIOS, Windows 10 từ bản 1803, Mac từ 10.8.2 và Linux với kernel 4.21 đã hỗ trợ VT-d và DMA-r cho Thunderbolt.

Vậy những thiết bị nào sẽ hỗ trợ Thunderbolt 4 và thời điểm ra mắt?


Tiger Lake là dòng vi xử lý đầu tiên tích hợp Thunderbolt 4 trên die thành ra những chiếc laptop dùng dòng vi xử lý này chính là những thiết bị đầu tiên hỗ trợ. Thunderbolt 4 cũng là một phần thuộc dự án Project Athena nên những chiếc máy bước ra từ dự án này cũng sẽ được chuẩn hóa, dự kiến cuối năm.

Bên cạnh đó, Intel sẽ bán các vi điều khiển Thunderbolt 4 cho các đối tác vào cuối năm nay nên có thể dự đoán CES 2021 sẽ là nơi phô diễn của hàng loạt máy tính và phụ kiện Thunderbolt 4.

Làm sao để nhận biết thiết bị có Thunderbolt 4 so với Thunderbolt 3?


Thunderbolt 4 vẫn sử dụng cổng USB-C và bên cạnh cổng này sẽ có hình tia sét nếu cổng nằm trên thiết bị. Vậy nên nếu chỉ nhìn cổng thì sẽ không biết được nó là Thunderbolt 4 hay 3. Trên sợi cáp hay các thiết bị ngoại vi thì sẽ có thêm số 4 nên dễ biết hơn nên mình nghĩ rằng việc kiểm tra cổng là Thunderbolt 3 hay 4 sẽ tùy thuộc vào vi xử lý và những thông số khác như tem nhãn được dán trên máy.