Vì sao bo mạch chủ vẫn giữ những chân cắm từ thập niên 1990?

Những chân cắm COM, LPT hay PS/2 trên bo mạch chủ hiện đại không đơn giản là dấu vết của nhà sản xuất quên dọn thiết kế: chức năng tương thích cũ đã nằm chung trong chip Super I/O, nên bỏ đầu cắm nhựa chưa chắc giảm được chi phí đáng kể.

LPC giúp bỏ bus ISA, nhưng không xóa ngay các thiết bị cũ

Cuối thập niên 1990, ngành PC cần giảm số chân kết nối dành cho các thành phần ngoại vi đời cũ. Intel công bố Low Pin Count (LPC) Interface Specification Revision 1.0 ngày 29/9/1997, với mục tiêu chuyển các chức năng legacy khỏi bus ISA sang một giao tiếp gọn hơn. ISA chạy ở 8 MHz; LPC dùng xung PCI 33 MHz theo thông cáo của Intel. Con số này mô tả xung bus, không nên hiểu thành phép so sánh trực tiếp về tốc độ mọi thiết bị ngoại vi.

Điểm đáng chú ý nằm ở cách chuyển đổi: các chức năng như bộ điều khiển ổ đĩa mềm, cổng song song và bộ điều khiển bàn phím có thể chuyển sang LPC mà vẫn giữ tương thích phần mềm. Intel dự kiến quá trình diễn ra theo từng giai đoạn: chuyển chức năng cũ khỏi ISA, dần bỏ khe ISA, rồi chỉ loại bỏ cổng serial và parallel khi thiết bị USB và IEEE 1394 trở nên phổ biến.

Intel phát hành đặc tả cùng giấy phép sáng chế tương hỗ, miễn phí bản quyền. Đây là động lực để các hãng tích hợp LPC vào thiết kế thay vì phải thương lượng chi phí bản quyền riêng cho mỗi lần sử dụng. Nhưng mục tiêu ban đầu là làm đường chuyển tiếp gọn hơn, chứ không phải lập tức xóa mọi thiết bị legacy khỏi PC.

Super I/O gộp chức năng cũ với việc máy tính vẫn cần

Trong nhiều thiết kế PC, chip Super I/O xử lý các giao tiếp như COM, LPT, PS/2 và một số tác vụ quản lý phần cứng. Cùng một chip còn có thể đọc cảm biến nhiệt, theo dõi thông số và điều khiển tốc độ quạt. Vì vậy, chức năng cũ không nhất thiết nằm trong một mô-đun riêng chỉ được bật lên khi người dùng cắm thiết bị cổ.

Nếu chip đã tích hợp sẵn logic đó, nhà sản xuất bo mạch chủ chỉ còn quyết định có đưa tín hiệu ra các chân cắm hay không. Bỏ hàng chân có thể tiết kiệm một ít vật liệu, nhưng không nhất thiết làm con chip rẻ hơn hoặc nhỏ hơn. Muốn gỡ logic khỏi silicon, nhà sản xuất chip phải sửa thiết kế, kiểm tra lại và duy trì biến thể mới; những chi phí ấy có thể vượt phần tiết kiệm từ đầu cắm nhựa. Đây là lý do kinh tế hợp lý hơn giả thuyết các hãng đơn giản là lười dọn bo mạch.

Điều đó cũng giải thích vì sao một giao tiếp ít được người dùng phổ thông đụng tới vẫn còn xuất hiện trong thiết kế. Khi chức năng có sẵn trong chip và không gây thêm chi phí đáng kể để duy trì, việc giữ lại tương thích cũ ít rủi ro hơn việc loại bỏ nó rồi phát sinh một vòng thay đổi phần cứng.

Cổng cũ còn hữu ích trong những hệ thống không thể thay cùng lúc

Máy tính gia đình mới thường ưu tiên USB, mạng không dây và các cổng tốc độ cao. Nhưng không phải mọi PC đều được thay mới theo chu kỳ của người dùng cá nhân. Một thiết bị công nghiệp hoặc hệ thống chuyên dụng có thể được thiết kế để làm việc nhiều năm với máy móc và phần mềm đã ổn định; khi đó, thay cổng giao tiếp có thể kéo theo thay dây nối, thiết bị ngoại vi hoặc quy trình vận hành.

COM và LPT vì thế không chỉ gợi hoài niệm. Chúng từng là cách kết nối trực tiếp với thiết bị ngoại vi, và tương thích với phần cứng cũ vẫn có giá trị ở những môi trường mà việc thay toàn bộ hệ thống không đơn giản. Tuy nhiên, không nên suy rộng rằng mọi bo mạch chủ mới đều có cổng COM/LPT gắn ngoài: nhiều mẫu chỉ có đầu cắm nội bộ, còn việc có hay không tùy phân khúc và nhà sản xuất.

Lịch sử LPC cho thấy một lựa chọn thiết kế thường sống lâu hơn dự kiến khi nó giải quyết được vấn đề tương thích mà không đòi hỏi nhiều chi phí duy trì. Chân cắm có thể trông vô dụng với người chỉ lắp PC để chơi game hay làm việc văn phòng, nhưng quyết định bỏ chúng không nằm ở vẻ ngoài của bo mạch. Nó phụ thuộc vào việc chức năng bên dưới có thể được gỡ khỏi nền tảng với cái giá hợp lý hay không.

Nguồn tham khảo: Intel — công bố đặc tả LPC năm 1997; XDA Developers — phân tích các giao tiếp cũ trên bo mạch chủ