USB làm việc như thế nào?

USB (Universal Serial Bus) là một chuẩn kết nối tuần tự đa dụng trong máy tính. USB sử dụng để kết nối các thiết bị ngoại vi với máy tính, chúng thường được thiết kế dưới dạng các đầu cắm cho các thiết bị tuân theo chuẩn cắm là chạy mà với tính năng cắm nóng thiết bị (nối và ngắt các thiết bị không cần phải khởi động lại hệ thống).
Khi một máy tính được cấp nguồn, nó truy vấn tất cả thiết bị được kết nối vào đường truyền và gán mỗi thiết bị một địa chỉ. Quy trình này được gọi là liệt kê – những thiết bị được liệt kê khi kết nối vào đường truyền. Máy tính cũng tìm ra từ mỗi thiết bị cách truyền dữ liệu nào mà nó cần để hoạt động:
Ngắt - Một thiết bị như chuột hoặc bàn phím, gửi một lượng nhỏ dữ liệu, sẽ chọn chế độ ngắt.
Hàng loạt - Một thiết bị như một chiếc máy in, nhận dữ liệu trong một gói lớn, sử dụng chế độ truyền hàng loạt. Một khối dữ liệu được gửi đến máy in (một khối 64 byte) và được kiểm tra để chắc chắn nó chính xác.
Đẳng thời - Một thiết bị truyền dữ liệu theo chuỗi (lấy ví dụ như loa) sử dụng chế độ đẳng thời - kết nối liên tục. Những dòng dữ liệu giữa thiết bị và máy trong thời gian thực, và không có sự sửa lỗi ở đây.
Máy tính có thể gửi lệnh hay truy vấn tham số với điều khiển những gói tin.
Khi những thiết bị được liệt kê, máy tính sẽ giữ sự kiểm tra đối với tổng băng thông mà tất cả những thiết bị đẳng thời và ngắt yêu cầu. Chúng có thể tiêu hao tới 90% của băng thông 480 Mbps cho phép.
Sau khi 90% được sử dụng, máy tính sẽ từ chối mọi truy cập của những thiết bị đẳng thời và ngắt khác. Điều khiển gói tin và gói tin cho truyền tải hàng loạt sử dụng phần băng thông còn lại (ít nhất 10%).
USB chia băng thông cho phép thành những khung, và máy tính điều khiển những khung đó. Khung chứa 1.500 byte, và một khung mới bắt đầu mỗi mili giây. Thông qua 1 khung, những thiết bị đẳng thời và ngắt lấy được một vị trí do đó chúng được đảm bảo băng thông mà chúng cần. Truyền tải hàng loạt và điều khiển truyền tải sử dụng phần còn lại.

Cấu tạo và hoạt động
Cấu tạo bên trong một ổ USB dạng dùng bộ nhớ flash
(Chip bên trái là chip nhớ flash)

Một ổ USB flash loại thông thường có các thành phần sau:

Bản mạch in nhỏ chứa các linh kiện điện tử cùng một (hoặc nhiều) chip nhớ flash hàn trực tiếp trên mạch in.

Đầu cắm kết nối với các cổng USB; các kết nối thường sử dụng chuẩn A cho phép chúng kết nối trực tiếp với các khe cắm USB trên máy tính.

Vỏ bảo vệ: Toàn bộ bản mạch in, chip nhớ flash nằm trong một vỏ bảo vệ kim loại hoặc nhựa giúp nó đủ chắc chắn (để có thể cho vào túi, làm móc chìa khóa v.v...) Chỉ có đầu kết nối USB nằm ngoài vỏ bảo vệ này và thường có một nắp đậy cho nó. Vỏ bảo vệ thường được thiết kế đa dạng nhằm hấp dẫn người sử dụng, có những loại USB có khả năng chống thấm ướt, chống sốc.

Nẫy gạt chống ghi: Một số ổ USB flash có thiết kế nẫy gạt để chống ghi, tuy nhiên chúng chỉ có ý nghĩa không cho phép hệ điều hành ghi hoặc sửa đổi dữ liệu vào ổ.

Đèn báo hoạt động: Đa phần các ổ USB flash có một đèn báo nhỏ để hiển thị chế độ làm việc của nó (đèn này là một điốt LED nhỏ gắn trên bo mạch của ổ, có màu khác nhau tuỳ hãng). Cách báo hiệu sự hoạt động này cũng không được thống nhất giữa các hãng sản xuất: có loại ổ USB sáng đèn là trạng thái đang đọc hoặc ghi và ngược lại tắt đèn là nghỉ, có loại sáng đèn là nghỉ và tắt đèn là đọc/ghi (trong quá trình đọc/ghi chúng sáng tắt liên tục nên tạo sự nhấp nháy) hoặc các hình thức báo hiệu khác…, người sử dụng nên quan sát sau một vài lần để biết chính xác trạng thái để tránh tháo thiết bị khi chúng đang làm việc.

Dây đeo, móc khoá…là các phần phụ có thể được bán kèm theo ổ USB flash, chúng là thiết bị phụ, có thể không cần thiết đối với một số người sử dụng.

Để truy cập dữ liệu trong ổ flash, ta cần kết nối ổ với máy điện toán hoặc cắm vào một USB host controller hoặc một USB hub. Các ổ USB flash chỉ hoạt động khi được cắm vào một đầu nối USB và được cấp điện bởi đầu nối này (chúng sử dụng nguồn điện 5Vdc từ máy tính).