Thunderbolt 5 – Cải tiến đột phá
Thunderbolt 5 mang đến một loạt các cải tiến đột phá, định nghĩa lại giới hạn của một cổng kết nối duy nhất. Giao thức này cung cấp băng thông 2 chiều (bi-directional) tới 80 Gbps, gấp đôi so với 40 Gbps của Thunderbolt 3 và 4. Điều này có nghĩa là Thunderbolt 5 có thể đồng thời gửi và nhận dữ liệu ở tốc độ 80 Gbps. Hơn nữa, với tính năng Bandwidth Boost, băng thông truyền đi có thể được đẩy lên tới 120 Gbps cho các tác vụ video nặng. Bên cạnh đó, băng thông dành riêng cho dữ liệu PCIe cũng tăng gấp đôi, từ 32 Gbps (PCIe Gen 3.0 x4) trên Thunderbolt 4 lên 64 Gbps (PCIe Gen 4.0 x4) trên Thunderbolt 5. Đây là nâng cấp cực kỳ quan trọng, trực tiếp giải quyết “nút thắt cổ chai” cho các thiết bị đòi hỏi băng thông dữ liệu lớn như card đồ họa gắn ngoài (eGPU), hay các hệ thống lưu trữ NVMe SSD tốc độ cao.
Thunderbolt 5 tích hợp hoàn toàn chuẩn USB Power Delivery (PD) 3.1 Extended Power Range (EPR). Điều này cho phép nó cung cấp công suất sạc tối đa lên đến 240 W. Mặc dù các sản phẩm Thunderbolt 5 ban đầu có thể tập trung vào mức 140 W do giới hạn của chip bán dẫn, khả năng hỗ trợ 240 W là bước tiến lớn. Với công suất 240 W, Thunderbolt 5 đủ sức cung cấp năng lượng cho cả những mẫu laptop gaming và máy trạm di động “ngốn” điện nhất, loại bỏ nhu cầu sử dụng nhiều bộ sạc cồng kềnh.
Về mặt hiển thị hình ảnh, Thunderbolt 5 tích hợp chuẩn DisplayPort 2.1. Khi cần, người dùng có thể xuất hình ảnh ra nhiều màn hình với độ phân giải siêu cao và tần số quét cực nhanh. Lấy ví dụ như sử dụng Thunderbolt 5 để xuất ra 2 màn hình 8K @ 60 Hz, 3 màn hình 4K @ 144 Hz, hoặc thậm chí 1 màn hình 4K duy nhất ở tần số quét lên tới 540 Hz. Bên cạnh đó, Thunderbolt 5 cũng có khả năng tương thích ngược với hệ sinh thái, gồm Thunderbolt 4, Thunderbolt 3, USB4, USB 3 và USB 2.
Công nghệ Bandwidth Boost và PAM-3
Bandwidth Boost
Nhờ phân tích các quy trình làm việc, Intel đã phát triển cơ chế Bandwidth Boost do nhu cầu băng thông không phải lúc nào cũng đối xứng. Các tác vụ như xuất hình ảnh ra nhiều màn hình độ phân giải cao, streaming, hay chơi game đòi hỏi luồng dữ liệu truyền đi (transmit) từ máy tính đến màn hình lớn hơn rất nhiều so với luồng dữ liệu nhận về (receive).
Dựa trên chế độ hoạt động bất đối xứng (asymmetric link) của chuẩn USB4 Version 2, Bandwidth Boost cho phép Thunderbolt 5 tự động và linh hoạt tái phân bổ băng thông khi cần thiết. Trong chế độ hoạt động bình thường, kết nối duy trì băng thông đối xứng 80 Gbps truyền và 80 Gbps nhận. Tuy nhiên, khi có 1 thiết bị đòi hỏi băng thông video cực lớn (như màn hình 8K) được kết nối, hệ thống sẽ tự động kích hoạt Bandwidth Boost, thay đổi cấu trúc liên kết thành 120 Gbps cho luồng truyền đi và 40 Gbps cho luồng nhận về.
Tính năng “thông minh” này cung cấp băng thông video nhiều hơn tới 3 lần so với Thunderbolt 4 và nhiều hơn 50% so với DisplayPort 2.1 (UHBR20). Nhờ Bandwidth Boost, trải nghiệm hình ảnh được đảm bảo mượt mà, không bị giật lag ngay cả với những cấu hình màn hình cao nhất, không ảnh hưởng quá nhiều đến các tác vụ khác. Công nghệ này cho thấy Intel thực sự tối ưu hóa cho nhu cầu thực tế thay vì chỉ chạy theo những con số đối xứng trên lý thuyết.
PAM-3
Để đạt được bước nhảy vọt về tốc độ, Thunderbolt 5 sử dụng công nghệ điều biến tín hiệu tiên tiến có tên là PAM-3 (Pulse Amplitude Modulation with 3 Levels). Tại sao Intel chọn PAM-3 thay vì các công nghệ khác như NRZ hay PAM-4?
- NRZ (Non-Return-to-Zero) hay PAM-2: Được sử dụng trong Thunderbolt 3/4 và nhiều chuẩn cũ hơn. Nó sử dụng 2 mức điện áp (cao và thấp) để biểu diễn 2 trạng thái của 1 bit nhị phân (“1” và “0”). Mỗi chu kỳ tín hiệu (symbol) chỉ truyền được 1 bit dữ liệu.
- PAM-4 (Pulse Amplitude Modulation with 4 Levels): Được sử dụng trong các chuẩn Ethernet tốc độ cao. Nó dùng 4 mức điện áp để mã hóa 2 bit dữ liệu trong mỗi chu kỳ. Điều này cho phép tăng gấp đôi thông lượng dữ liệu ở cùng 1 tần số tín hiệu so với NRZ, nhưng cái giá phải trả là khoảng cách giữa các mức điện áp bị thu hẹp lại, khiến tín hiệu nhạy cảm hơn với nhiễu (noise) và đòi hỏi tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu (Signal-to-Noise Ratio – SNR) cao hơn.
- PAM-3 (Pulse Amplitude Modulation with 3 Levels): Là sự cân bằng thông minh giữa 2 phương pháp trên. PAM-3 sử dụng 3 mức điện áp (thường được biểu diễn là -1, 0, +1) để mã hóa 3 bit dữ liệu trong 2 chu kỳ, tương đương 1.5 bit dữ liệu trên mỗi chu kỳ.
Lựa chọn PAM-3 cho phép Thunderbolt 5 đạt được băng thông 80 Gbps (gấp đôi NRZ) mà không phải đối mặt với các yêu cầu về SNR và kỹ thuật xử lý tín hiệu phức tạp, tốn kém như PAM-4. Quan trọng hơn, PAM-3 đủ mạnh mẽ để hoạt động hiệu quả trên các loại cáp thụ động (passive) hiện có với chiều dài lên đến 1 mét. Điều này có nghĩa là người dùng có thể tận dụng tốc độ của Thunderbolt 5 mà không nhất thiết phải mua những sợi cáp chủ động (active) thế hệ mới đắt đỏ, giúp giảm đáng kể chi phí và rào cản nâng cấp, thúc đẩy việc phổ biến công nghệ mới nhanh hơn.
Kiến trúc của Thunderbolt 5 là kiệt tác của kỹ thuật thực dụng. Thunderbolt 5 không chỉ đơn thuần nhanh hơn mà còn “hiệu quả hơn” bằng cách phân bổ băng thông thông minh. Bên cạnh đó, Thunderbolt 5 cũng khả thi hơn nhờ lựa chọn công nghệ điều biến tín hiệu giúp tối ưu hóa giữa hiệu năng, chi phí và khả năng tương thích.
Nguồn: Tinhte.vn
