Порт тандерболт – Как протестировать стабильность Thunderbolt порта на Mac OS X? — Хабр Q&A

Thunderbolt — Википедия

Thunderbolt
Тип	Ввод-вывод, поддерживает два протокола[1]
История
Разработчик	Intel в сотрудничестве с Apple
Производитель	Различные
Произведено	24 февраля 2011[2] – н. в.
Спецификации
Длина	3 м максимум (медные кабели)[3]
Ширина	7,4 мм штекер (8,3 мм разъём)
Высота	4,5 мм штекер (5,4 мм разъём)
Подключение на ходу	да
Внешнее	да
Электрическое	до 10 Ватт[3]
Макс. напряжение	18 В
Макс. ток	550 мА
Аудиосигнал	По протоколу DisplayPort или при помощи внешних звуковых карт с протоколом USB. Поддержка аудио через адаптеры HDMI.
Сигнал данных	да
Полоса пропускания	* 10 Гб/с или 20 Гб/с в Thunderbolt 2 PCIe и 10 Гб/с DisplayPort[4] 40 Гб/с в Thunderbolt 3
Протокол	4х PCI Express 2.0[4], DisplayPort v1.1a[3]
Выводы	20
Соединитель	Mini DisplayPort
Распиновка
контакт 1	GND	Заземление
контакт 2	HPD	Определение Hot Plug
контакт 3	HS0TX(P)	HighSpeed Передача 0 +
контакт 4	HS0RX(P)	HighSpeed Получение 0 +
контакт 5	HS0TX(N)	HighSpeed Передача 0 —
контакт 6	HS0RX(N)	HighSpeed Получение 0 —
контакт 7	GND	Заземление
контакт 8	GND	Заземление
контакт 9	LSR2P TX	LowSpeed Передача
контакт 10	GND	Заземление (резерв)
контакт 11	LSP2R RX	LowSpeed Получение
контакт 12	GND	Заземление (резерв)
контакт 13	GND	Заземление
контакт 14	GND	Заземление
контакт 15	HS1TX(P)	HighSpeed Передача 1 +
контакт 16	HS1RX(P)	HighSpeed Получение 1 +
контакт 17	HS1TX(N)	HighSpeed Передача 1 —
контакт 18	HS1RX(N)	HighSpeed Получение 1 —
контакт 19	GND	Заземление
контакт 20	DPPWR	Питание

Thunderbolt (с англ. — «раскат грома») — аппаратный интерфейс, ранее известный как Light Peak, разработанный компанией Intel в сотрудничестве с Apple. Служит для подключения различных периферийных устройств к компьютеру с максимальными скоростями передачи данных около 10 Гбит/с по медному проводу и 20 Гбит/с при использовании оптического кабеля.

Thunderbolt комбинирует интерфейсы PCI Express (PCIe) и DisplayPort (DP) в одном кабеле. Допускается подключение к одному порту до шести периферийных устройств путём их объединения в цепочку.

Разъём Thunderbolt на MacBook Pro. Такой разъём используется в Thunderbolt версии 1 и 2.

Интерфейс Thunderbolt был разработан компанией Intel в сотрудничестве с Apple. Торговая марка Thunderbolt была зарегистрирована Apple, но позже была передана компании Intel. Полные права принадлежат Intel. Первым устройством, где был применён данный интерфейс, стал ноутбук MacBook Pro компании Apple, который был анонсирован 24 февраля 2011 года^[2].

Thunderbolt изначально разрабатывался для объединения мобильных устройств, ноутбука и настольного компьютера с использованием меньшего числа кабелей. В стандарте был предложен универсальный разъём для дисплеев и внешних устройств хранения. Передаваемая по Thunderbolt 1 и 2 мощность электропитания составляет 10 Ватт — больше, чем 4,5—5 Ватт в стандартном USB 3.0.

Интерфейс Thunderbolt объединяет протоколы PCI Express (PCIe) и DisplayPort (DP) в один последовательный сигнал и предоставляет постоянное напряжение по тому же кабелю. Контроллеры Thunderbolt мультиплексируют один или более каналов данных от подключённых к ним устройств PCIe или DisplayPort для передачи через один дуплексный канал Thunderbolt, затем демультиплексируют их для использования устройствами PCIe или DP на другом конце

[3]. Один порт Thunderbolt поддерживает до шести устройств Thunderbolt, подключаемых через концентраторы (хабы) или цепочкой (daisy chain).

Несколько устройств могут использоваться в качестве мониторов, но их количество не может превышать количества источников сигнала DP.

Монитор, использующий настоящий разъём MDP, может быть подключён к концу Thunderbolt-цепочки, так как Thunderbolt совместим с устройствами, поддерживающими DP 1.1a. При подключении DP-совместимого устройства к порту Thunderbolt предоставляется сигнал DP c 4 линиями (lane) и скоростью не более 5,4 Гбит/с на линию Thunderbolt. При соединении с устройством Thunderbolt скорость передачи данных по каждой линии составляет 10 Гбит/с, 4 линии Thunderbolt сконфигурированы как 2 полнодуплексных 10 Гбит/с канала, каждый состоит из линии на приём и линии на передачу

[3].

Интерфейс Thunderbolt может быть реализован на PCIe-видеокартах, у которых есть доступ к разъёму DP и подключению по шине PCIe, или на материнской плате новых компьютеров со встроенным видео, таких, как MacBook Air^[6][7].

Интерфейс изначально разрабатывался для работы с оптическими кабелями, разработанными партнёрами Intel и в лаборатории Intel’s Silicon Photonics. В это время технология была известна под названием Light Peak^[8]. В 2011 технология была переименована в Silicon Photonics Link^[8]. Однако было обнаружено, что обычное медное проводное соединение могло предоставить требуемую пропускную способность в 10 Гбит/с на каждую линию по более низкой цене. Оптические кабели Thunderbolt были заявлены в середине апреля 2012 года компанией Sumitomo Electric Industries

[9].

Кабель[править | править код]

Конструктивно в интерфейсе Thunderbolt версий 1 и 2 используется тот же разъём, что и Mini DisplayPort (MDP). MDP электрически совместим с полноразмерным DisplayPort, но использует меньший по размеру разъём, на котором отсутствует защёлка.

Активные кабели Thunderbolt содержат специальные интегральные микросхемы внутри корпуса разъёма. У кабеля есть пять проводов: один для управления и две однонаправленных пары, одна для входящего и вторая для исходящего трафика.

24-контактный USB-разъём тип «C» (Type-C) — используется в интерфейсе Thunderbolt 3-й версии.

В интерфейсе Thunderbolt 3-й версии используется разъём USB Type-C.

Введение[править | править код]

Компания Intel представила технологию Light Peak на форуме разработчиков Intel (IDF) в 2009 году, используя прототип материнской платы компьютера Mac Pro, с которого через 30-метровый оптический кабель передавалось два видеопотока с разрешением 1080p, Ethernet и подключался внешний накопитель информации

[10]. Интерфейс использовал модифицированные разъёмы USB, контроллер был реализован на карте PCI Express с двумя оптическими модулями, предоставляющие сигнал для четырёх портов^[11].

На выставке Intel заявил, что системы, оборудованные Light Peak, могут появиться уже в 2010 году^[12]. Видео, опубликованное Intel на сайте YouTube, демонстрировало взаимодействие интерфейса Light Peak с HD-камерами, ноутбуками, док-станциями и HD-мониторами. Джейсон Зиллер, глава подразделения Intel Optical I/O Program Office, также продемонстрировал внутренние компоненты технологии под микроскопом и процесс передачи данных на осциллографе^[13].

4 мая 2010 года в Брюсселе Intel продемонстрировала ноутбук с разъёмом Light Peak, указывая, что контроллер возможно сделать небольшим для встраивания в компактные устройства. Была продемонстрирована одновременная отправка двух HD-видеопотоков с этого ноутбука, из чего можно сделать вывод, что, по крайней мере, некоторая часть программного обеспечения/прошивки и протоколов была функциональна. На той же демонстрации представители Intel сказали, что производство контроллеров может начаться в конце 2010 года

[14].

В сентябре 2010 некоторые ранние коммерческие прототипы от производителей демонстрировались на Intel Developer Forum 2010^[15].

Медь или оптика[править | править код]

Первоначально технология была задумана как оптическая, но Intel перешёл на электрические соединения, чтобы уменьшить затраты и предоставить до 10 Вт питания для подключённых устройств^[16].

В 2009 году представители Intel сказали, что компания «работает над комбинированием оптоволокна и медных проводов, чтобы Light Peak мог использоваться для питания устройств, подключённых к ПК»

[17].

В 2010 году Intel сообщила, что первоначальная их цель была в том, чтобы «иметь одну единственную технологию», которая позволила бы иметь «электрические сигналы USB 3.0 […] и комбинированную передачу питания для USB 3.0 или 4.0»^[18]. Заявлялось, что разъёмы должны выдерживать по 7 тысяч циклов подключения, кабели имеют столь небольшой радиус изгиба, что могут быть буквально завязаны узлом, и волокно имеет высокую прочность. Ожидалось, что кабели Light Peak будут не дороже кабелей HDMI^[19].

В январе 2011 Дэвид Перлматтер из Intel рассказал изданию Computerworld, что начальные реализации Thunderbolt будут использовать медные кабели без оптоволокна^[20]. «Медная технология вышла очень хорошей, на удивление лучше, чем мы думали.» — сказал он^[21]. Одно из важных преимуществ медного кабеля — возможность передачи питания. Заключительный стандарт Thunderbolt определяет допустимую нагрузку в 10 Вт на каждый порт.

Intel и её партнёры всё ещё разрабатывают оптические кабели и устройства Thunderbolt^[22]. Оптоволокно позволит создавать кабели длиной до десятков метров, но без передачи электропитания^[23][24][25]. Планируется использование пары волокон диаметром 62,5 микрона и ИК-сигналов с максимальным расстоянием передачи в 100 метров^[26]. Преобразование электрического сигнала к оптическому будет встроено в сам кабель, поэтому он будет совместим с нынешними разъёмами в формате MDP, но в будущем Intel надеется встроить оптический трансивер в ПК^[25].

Появление на рынке[править | править код]

Ходили слухи, что в начале 2011 года обновление MacBook Pro будет включать в себя какой-то новый порт данных, и бо́льшая часть специалистов предположила, что это будет Light Peak (Thunderbolt). В то время не было никакой информации о физической реализации, на макетах стали показывать систему, подобную более ранним демонстрационным примерам Intel, использующим комбинированный порт USB/Light Peak. Незадолго до выпуска новых машин USB — IF объявили, что они не смогли бы сделать это, утверждая, что USB не был открыт для модификации таким образом.

Тем не менее, в июле 2011 Sony выпускает свой Vaio Z21 ноутбук с «Power Media Dock» с Thunderbolt на оптике, чтобы соединиться с внешней видеокартой, используя комбинированный порт, который ведёт себя не только как USB, но и также включает оптическое взаимосвязанное соединение, требуемое для Thunderbolt. Другие реализации этой технологии начались в 2012 с платами для настольных компьютеров, предлагающими доступное взаимосвязанное соединение.

Несмотря на эти комментарии и предположения, введение Apple стало главным сюрпризом, когда выяснилось, что порт был основан на MDP, а не USB. Поскольку система была описана, решение проблемы дисплея стало ясно: контроллеры Thunderbolt мультиплексируют данные от существующих систем DP с данными от порта PCIe в один кабель. Более старые дисплеи, использующие DP 1.1a или более ранние версии, должны быть расположены в конце цепи устройств Thunderbolt, но «родные» дисплеи могут быть размещены в любом месте вдоль линии. Устройства Thunderbolt могут перемещаться куда угодно по цепи. В этом случае интерфейс Thunderbolt совместно использует отношение с более старой системой ACCESS.bus, которая использует разъём дисплея, чтобы поддерживать низкоскоростную шину.

Компания Apple объяснила, что 6 объединённых в последовательно соединённую цепь периферийных устройств, поддерживающихся портом Thunderbolt, должны находиться в конце цепи.

В феврале 2011 Apple представила свою новую линейку ноутбуков MacBook Pro и объявила, что коммерческим названием технологии будет Thunderbolt и она будет впервые использована на этих машинах для ввода-вывода.

В мае 2011 года компания Apple анонсировала новую линейку iMac, включавшую в себя интерфейс Thunderbolt.

Порт Thunderbolt на новом Mac находится в том же расположении относительно других портов и поддерживает те же физические размерности, как предшествующий разъём MDP. Основным видимым различием Mac, оборудованным Thunderbolt, является символ Thunderbolt рядом с портом.

Стандарт DisplayPort частично совместим с Thunderbolt, поскольку оба совместно используют физически совместимый разъём MDP от Apple. Целевой режим отображения на iMac требует, чтобы кабель Thunderbolt принял входящий видеосигнал от другого компьютера с поддержкой Thunderbolt. DP-мониторы должны быть последними (или единственными) устройствами в цепи устройств Thunderbolt.

Компания Intel объявила, что комплект разработчика будет выпущен во втором квартале 2011 года, в то время как производители аппаратного обеспечения указали, что они добавят поддержку тестирования и разработки устройств Thunderbolt. Комплект разработчика предоставляется только по запросу.

Периферийные устройства[править | править код]

В то время как Apple выпустила свой первый компьютер с функцией поддержки интерфейса Thunderbolt в начале 2011 года, потребовалось некоторое время, чтобы захватить рынок периферийных устройств.

Производитель устройств хранения данных Promise Technology был первой компанией, которая выпустила RAID-системы хранения Pegasus R4 (4 диска) и Pegasus R6 (6 дисков), однако они были сравнительно дороги для среднего потребителя. Кроме того, после массовых наводнений в Таиланде, где производился ряд компонентов для значительной доли жёстких дисков, сильно уменьшилось их производство, так что в целом наряду со многими продуктами на рынке, после первоначального релиза розничные цены также выросли, не способствуя быстрому внедрению данных устройств.

Кроме того, потребовалось некоторое время для других производителей устройств хранения данных, чтобы выпустить продукты с большей частью фокусировки на устройства хранения меньшего размера, с упором на скорость, а не крупномасштабными потребностями хранения данных. Многие из этих устройств были размером в 1 Тб, в некоторых также был в наличии SSD для быстрого внешнего доступа к данным вместо стандартного жёсткого диска, главным образом нацеленного на профессионального пользователя. Обратная совместимость с компьютерами, не оборудованными Thunderbolt, также была проблемой, поскольку большинство устройств хранения обладало только двумя портами Thunderbolt для того, чтобы объединить до шести устройств в цепь вместе от одного порта.

Другие компании фокусировались на предоставлении интерфейсных решений, позволяя более старым, обычно более медленным, интерфейсам быть направленными через единственное соединение Thunderbolt, подразумевая, что только один провод Thunderbolt должен был быть соединён с компьютером, а не многими проводами для каждого интерфейса. Точно так же в начале июля 2011 года Apple выпускает обновлённый монитор Apple Thunderbolt Display, который поддерживает многие более старые интерфейсы, включая Ethernet, фактически делая его первым продуктом, который будет в состоянии использовать его в качестве концентратора.

С середины 2012 компании-производители LaCie и Drobo начали включать USB 3.0 в дополнение к Thunderbolt для своих устройств.

Безопасность[править | править код]

Так как интерфейс Thunderbolt расширяет шину PCI Express, которая является основной шиной расширения в существующих системах, он позволяет получить низкоуровневый доступ к системе. Устройства PCI должны иметь неограниченный доступ к памяти и могут таким образом поставить под угрозу безопасность хранения данных. Эта проблема существует со многими высокоскоростными шинами расширения, включая PC Card, ExpressCard и FireWire.

Злоумышленник может, например, намеренно настроить устройство, использующее Thunderbolt. При подключении к компьютеру устройство, имея прямой и беспрепятственный доступ к системной памяти и другим устройствам, в состоянии обойти практически все меры безопасности ОС и имеет возможность читать ключи шифрования или устанавливать вредоносные программы.

Некоторые процессоры Intel^[27], начиная с введения микроархитектуры Nehalem (бренды Core i3, Core i5, Core i7 и более поздние) поддерживают аппаратную виртуализацию ввода-вывода, IOMMU^{[источник не указан 1595 дней]}. Это позволяет операционной системе изолировать устройство в своём собственном адресном пространстве виртуальной памяти (аналогичный способ изоляции процессов друг от друга, использующих блок управления памятью). Таким образом, можно препятствовать получению доступа к несанкционированным частям памяти. Однако эта функция обычно не используется, за исключением её начальной цели — предоставить доступ передачи гостевых виртуальных машин к определённым аппаратным средствам.

Thunderbolt 2[править | править код]

В 2013 году был представлен обновлённый интерфейс Thunderbolt 2. На физическом уровне он идентичен Thunderbolt 1, используются такие же кабели и разъёмы, сохранена обратная совместимость. На логическом уровне была добавлена возможность агрегации каналов, и теперь два отдельных канала 10 Гбит/с могут объединяться в один логический канал со скоростью 20 Гбит/с.

Thunderbolt 2 использовался в Apple MacBook Pro Retina конца 2013 года (представлен 22 октября 2013 года).

Thunderbolt 3[править | править код]

Контроллер Intel Thunderbolt 3 (кодовое имя Alpine Ridge) увеличивает максимальную пропускную способность в 2 раза, до 40 Гбит/с (5 ГБ/с), имеет меньшее энергопотребление и позволяет подключать до двух мониторов с разрешением 4K, либо один с разрешением 5K (вместо одного 4K для более ранних версий стандарта). Новый контроллер будет поддерживать PCIe 3.0 и протоколы HDMI 2.0, DisplayPort 1.2 (до 30 Гц 4K). Thunderbolt 3 представляет собой порт, совместимый с USB 3.1, выполнен с разъёмом USB Type-C. Совместимость с более ранними вариантами интерфейса будет обеспечиваться с помощью переходников.^[28][29][30]

Intel предложит два варианта контроллера Thunderbolt 3 — один будет использовать PCI Express x4 и предоставит два порта Thunderbolt 3, второй использует PCI Express x2 и имеет лишь один порт Thunderbolt 3. Первый будет использоваться в Mac Pro (2-го поколения) и Retina MacBook Pro, а второй — в более дешёвых Mac Mini и MacBook Air.

Поддержка Thunderbolt 3 ожидается в чипсетах для платформы Skylake.^[28][29][30]

Thunderbolt 3 станет частью стандарта USB4, так как компания Intel передала все права на него USB Implementers Forum.

Первые двухметровые кабели Thunderbolt от Apple летом 2011 года стоили 49 долларов США. В январе 2013 года компания Apple снизила цены на свои кабели до 39 долларов. Apple также объявила о наличии более короткого полуметрового кабеля за 29 долларов США.

В июне 2012 года компании Apple начала продавать технологию Thunderbolt для гигабитного Ethernet-устройства за 29 долларов США.

В третьем квартале 2012 года другие производители начали выпускать кабели различной длины, включая максимально поддерживаемую длину 3 метра, в то время как те, кто выпускал системные блоки, начали включать кабель Thunderbolt в комплект.

Микросхемы контроллеров Thunderbolt выпускаются компанией Intel:

Модель	Каналы	Размеры, мм	Питание, Вт	Семейство	Дата выхода	Особенности
82523EF	4	15×15	3,8	Light Ridge	4 квартал 2010
82523EFL	4	15×15	3,2	Light Ridge	4 квартал 2010
L2510	2	15×15	н/д	Eagle Ridge	1 квартал 2011
L2310	2	8×9	1,85	Eagle Ridge (SFF)	1 квартал 2011
L2210	1	5×6	0,7	Port Ridge	1 квартал 2011	Только устройства
L3510H	4	12×12	3,4	Cactus Ridge	Отменён
L3510L	4	12×12	2,8	Cactus Ridge	1 квартал 2012
L3310	2	12×12	2,1	Cactus Ridge	2012	Только хост
L4510	4	12×12	н/д	Redwood Ridge	2013	DP 1.2
L4410	2	10×10	н/д	Redwood Ridge	2013	Только хост
L5520	4	???	???	Falcon Ridge	Q3 2013	Thunderbolt 2, скорость 20 Гбит/с, DP 1.2
L5320	2	???	???	Falcon Ridge	Q3 2013	Thunderbolt 2, скорость 20 Гбит/с, DP 1.2
L6540[31]	2	10.7 x 10.7	100	Alpine Ridge	Q3 2015	Thunderbolt 3, скорость 40 Гбит/с, PCIe 3.0, HDMI 2.0, DP 1.2, USB 3.0, питание до 100 Вт (совместимо с USB Power Delivery)
L7340				Titan Ridge	Q1 2018	Thunderbolt 3, скорость 40 Gbit/s, DP 1.4
L7540				Titan Ridge	Q1 2018	Thunderbolt 3, скорость 40 Gbit/s, DP 1.4
L7440				Titan Ridge	Q1 2018	Thunderbolt 3, скорость 40 Gbit/s, DP 1.4, опциональная совместимость с портом USB-C

Эти микросхемы встраиваются в периферийные устройства и некоторые материнские платы.

Существуют контроллеры Thunderbolt, выполненные в виде платы расширения с интерфейсом PCIe x4, однако они требуют поддержки со стороны материнской платы^[32][33].

Контроллер Thunderbolt 3 встроен в 10-нм процессоры Intel семейства Ice Lake.

• Acer, одной из первых начавшая внедрять Thunderbolt, первой же и отказалась от него в пользу USB 3.0^[34].

1. ↑ Thunderbolt™ Technology (неопр.). Intel. Дата обращения 28 июня 2011.
2. ↑ ^{1 2} Apple Updates MacBook Pro with Next Generation Processors, Graphics & Thunderbolt I/O Technology (пресс-релиз Apple)
3. ↑ ^{1 2 3 4 5} Technology Brief (неопр.). Intel. Дата обращения 25 февраля 2011.
4. ↑ ^{1 2} или
5. ↑ Dilger, Daniel Eran (February 24, 2011). «Intel details Thunderbolt, says Apple has full year head start». AppleInsider. Retrieved February 25, 2011.
6. ↑ Nilsson, LG (February 25, 2011). «Intel announces Thunderbolt». VR-Zone. VR Media. Retrieved February 27, 2011.
7. ↑ ^{1 2} «Light Peak: Overview». Intel. Retrieved June 29, 2011.
8. ↑ Sumitomo Electric Launches Optical Thunderbolt Cable Samples http://global-sei.com/news/press/12/prs045_s.html
9. ↑ Patel, Nilay (September 24, 2009). «Video: Intel’s Light Peak running an HD display while transferring files… on a hackintosh». Engadget. AOL. Retrieved February 25, 2011.
10. ↑ Jason Ziller (January 26, 2010). Intel Light Peak Interconnect Technology Update (YouTube). Intel. Event occurs at 1:20. Retrieved February 23, 2011.
11. ↑ Shiels, Maggie (September 25, 2009). «Future is TV-shaped, says Intel». BBC News. Retrieved September 27, 2009.
12. ↑ Light Peak to Connect Consumer Devices at Record Speed // YouTube
13. ↑ Collins, Barry (May 4, 2010). «Intel shows off first Light Peak laptop» Архивная копия от 17 июня 2013 на Wayback Machine. PC Pro (Dennis Publishing). Retrieved May 5, 2010.
14. ↑ Hollister, Sean (September 14, 2010). «Intel’s Light Peak optical interconnect shrinks slightly, LaCie, WD, Compal and Avid begin prototyping». Engadget. AOL. Retrieved November 28, 2010.
15. ↑ Hachman, Mark. Intel Thunderbolt Rollout Won’t Be Lightning Fast, PC Mag, Ziff Davis (February 24, 2011). Дата обращения 26 февраля 2011.
16. ↑ Shankland, Stephen. Intel’s Light Peak: One PC cable to rule them all, CNet News, CBS Interactive (September 23, 2009). Дата обращения 28 ноября 2010.
17. ↑ Crothers, Brooke. Sources: ‘Light Peak’ technology not Apple idea, CNet News, CNet (September 29, 2009). Дата обращения 23 февраля 2011.
18. ↑ Branscombe, Mary Intel Light Peak: a tech guide (неопр.). ZDNet. Ziff Davis (August 5, 2010). Дата обращения 22 октября 2012. Архивировано 20 апреля 2013 года.
19. ↑ Crothers, Brooke. Sources: ‘Light Peak’ technology not Apple idea, CNet News, CBS Interactive (December 9, 2010). Дата обращения 23 февраля 2011.
20. ↑ Shah, Agam. Intel says Light Peak interconnect technology is ready, Computer World, International Data Group (January 8, 2011). Дата обращения 23 февраля 2011.
21. ↑ IPtronics (October 1, 2009). IPtronics Develops Components for Light Peak Technology. Пресс-релиз. Проверено April 5, 2011.
22. ↑ Dilger, Daniel Eran Intel details Thunderbolt, says Apple has full year head start (неопр.). AppleInsider (February 24, 2011). Дата обращения 25 февраля 2011.
23. ↑ Clarke, Peter. IPtronics, Avago chip in to Intel’s optical interconnect, EETimes (October 1, 2009). Архивировано 19 января 2012 года. Дата обращения 1 октября 2009.
24. ↑ ^{1 2} Metz, Cade. Intel: ‘PC makers took the light out of Light Peak’, The Register, Situation Publishing (February 24, 2011). Дата обращения 25 февраля 2011.
25. ↑ Jason Ziller. Light Peak to Connect Consumer Devices at Record Speed [YouTube]. Intel. Проверено 23 февраля 2011. Время от начала источника: 1:13.
26. ↑ Processor Feature Filter, Intel Virtualization Technology for Directed I/O (VT-d) — Yes / ARK, Intel  (англ.)
27. ↑ ^{1 2} Leaked Info on Third-Generation Thunderbolt Points to 40Gbps Transfer Speeds (неопр.). MacRumors (April 21, 2014). Дата обращения 19 ноября 2014.
28. ↑ ^{1 2} Next-gen Thunderbolt details: 40Gbps, PCIe 3.0, HDMI 2.0, and 100W power delivery for single-cable PCs (неопр.). Extreme Tech (April 22, 2014). Дата обращения 19 ноября 2014.
29. ↑ ^{1 2} Next-gen Thunderbolt doubles speeds but changes the connector (неопр.). Ars Technica (April 22, 2014). Дата обращения 19 ноября 2014.
30. ↑ GA-Z170N-Gaming 5 (rev. 1.0) | Motherboard — GIGABYTE Global
31. ↑ ASUS добавляет поддержку Thunderbolt в платы для процессоров AMD Архивировано 2 июля 2017 года.
32. ↑ Intel планирует выпуск карты расширения PCIe с одним портом Thunderbolt Архивировано 4 марта 2016 года.
33. ↑ журнал Железо 7-8/2013, стр.82

Что такое интерфейс Thunderbold, и для чего нужен?

Высокоскоростной периферийный порт передачи данных и видео

Опубликовано 02.11.2019, 10:35   · Комментарии:15

Новая технология Thunderbolt имеет важное значение для предыдущего интерфейса Light Peak, над которым работали в сотрудничестве между Intel и Apple. Было внесено ряд изменений от предложенной технологии к тому, что можно найти в продуктах. Например, Light Peak изначально задумывался как стандарт оптического интерфейса, но Thunderbolt отказался от него в пользу более традиционных электрических кабелей. Это накладывает ряд ограничений на работу кабельных линии, но значительно облегчает реализацию.

Видео и интерфейсный разъем Thunderbolt

Основная причина изменения интерфейса Thunderbolt была связана с выбором разъема интерфейса. Вместо того, чтобы полагаться на новый разъем, технология Thunderbolt изначально была основана на технологии DisplayPort и ее дизайне мини-разъема. Это было сделано для того, чтобы один комбинированный кабель мог передавать видеосигнал в дополнение к сигналу данных. DisplayPort был логичным выбором среди интерфейсов видео разъемов, потому что у него уже был вспомогательный канал данных, встроенный в его спецификацию. Два других разъема для цифровых дисплеев, HDMI и DVI, не имеют этой возможности.

Порт Thunderbolt на ноутбуке

Так что же делает эту функцию такой привлекательной? Хорошим примером является небольшой ультрапортативный ноутбук, такой как MacBook . Он имеет очень ограниченное пространство для внешних периферийных разъемов. Используя Thunderbolt на устройстве, Apple смогла объединить как данные, так и видеосигналы в один разъем. В сочетании с дисплеем Apple Thunderbolt Display монитор также выступает в качестве базовой станции для ноутбука. Часть сигнала данных кабеля Thunderbolt позволяет дисплею использовать USB-порты, порт FireWire и Gigabit Ethernet по одному кабелю. Это в значительной степени уменьшает общий беспорядок в кабелях, выходящих из ноутбука, и расширяет общие возможности, поскольку физические порты Ethernet и FireWire не используются на ультратонком ноутбуке.

Для обеспечения совместимости с традиционными мониторами DisplayPort порты Thunderbolt полностью совместимы со стандартами DisplayPort. Это означает, что любой дисплей DisplayPort может быть подключен к периферийному порту Thunderbolt. Важно отметить, что это фактически сделает канал передачи данных Thunderbolt на кабеле неработоспособным вдоль этого кабеля. По этой причине такие компании, как Matrox и Belkin, разрабатывают базовые станции Thunderbolt, которые будут подключаться к компьютеру, который позволяет через DisplayPort подключаться к традиционному монитору и при этом использовать возможности данных этого порта Thunderbolt для Ethernet и других периферийных портов. через базовую станцию.

Использование более одного устройства на интерфейсный порт

Еще одна особенность, попавшая в спецификацию Thunderbolt, — это возможность использовать несколько устройств из одного периферийного порта. Это избавляет от необходимости иметь несколько портов, которые были бы общими для многих компьютеров. Поскольку компьютеры становятся меньше, становится меньше места для разъемов. Многие ультратонкие ноутбуки, такие как MacBook Air и ультрабуки, могут иметь место только для двух или трех разъемов. Существует большое количество различных периферийных портов, больше, чем можно уместить на таком устройстве.

Чтобы обеспечить возможность использования нескольких периферийных устройств на одном порту, Thunderbolt использует функциональность последовательного подключения, которая была представлена ​​в FireWire . Чтобы это работало, периферийные устройства Thunderbolt имеют как входящий, так и исходящий порт соединителя. Первое устройство в цепочке подключено к компьютеру. Следующее устройство в цепочке соединит свой входящий порт с исходящим портом первого. Каждое последующее устройство будет подключено аналогично предыдущему элементу в цепочке.

Теперь существуют некоторые ограничения на количество устройств, которые можно подключить к одному порту Thunderbolt. В настоящее время стандарты позволяют включать в цепочку до шести устройств. Очевидно, что многое из этого связано с ограничениями поддерживаемой полосы пропускания данных. Если вы установите слишком много устройств, это может привести к перегрузке этой полосы пропускания и снижению общей производительности периферийных устройств. Это наиболее очевидно в текущем стандарте, когда к одной цепочке подключено несколько дисплеев.

PCI-Express

Для достижения части передачи данных интерфейса Thunderbolt, Intel решила использовать стандартные спецификации PCI-Express. По сути, Thunderbolt объединяет интерфейс PCI-Express 3.0 x4 с процессором, объединяет его с видео DisplayPort и размещает его по одному кабелю. Использование интерфейса PCI-Express является логичным шагом, поскольку он уже используется в качестве стандартного интерфейса разъема на процессорах для подключения к внутренним компонентам.

При пропускной способности PCI-Express один порт Thunderbolt должен поддерживать скорость до 10 Гбит/с в обоих направлениях. Этого более чем достаточно для большинства современных периферийных устройств, к которым будет подключаться компьютер. Большинство запоминающих устройств работают значительно ниже текущих спецификаций SATA, и даже твердотельные накопители не могут достичь такой скорости. Кроме того, большинство локальных сетей основано на Gigabit Ethernet, который составляет лишь одну десятую этой общей полосы пропускания. Вот почему дисплеи Thunderbolt и базовые станции обычно способны обеспечивать сетевые подключения, периферийные USB-порты и по-прежнему пропускать данные для внешних устройств хранения.

Как это работает с USB 3 и eSATA?

USB 3.0 является наиболее распространенным из современных высокоскоростных периферийных интерфейсов. Его преимущество заключается в совместимости со всеми отсталыми периферийными устройствами USB 2.0, что делает его чрезвычайно полезным, но имеет ограничение в один порт на устройство, если не используется устройство-концентратор. Он предлагает полную двунаправленную передачу данных, но скорость примерно вдвое ниже скорости Thunderbolt при скорости 4,8 Гбит/с. Хотя он не передает видеосигнал определенным образом, как это делает Thunderbolt для DisplayPort, он может использоваться для видеосигналов либо через прямой USB-монитор, либо через устройство базовой станции, которое может передавать сигнал на стандартный монитор. Недостатком является то, что видеосигнал имеет большую задержку, чем Thunderbolt с мониторами DisplayPort.

Вместо Thunderbolt можно использовать простой переходник с eSATA

Thunderbolt, очевидно, более гибкий, чем периферийный интерфейс eSATA, поскольку он гораздо более гибкий. Внешний SATA функционален только для использования с внешними запоминающими устройствами. Кроме того, он действительно работает только для подключения к одному запоминающему устройству. Теперь это может быть массив дисков, который может быть очень быстрым и содержать много данных. Преимущество Thunderbolt заключается в возможности подключения к нескольким устройствам. Точно так же текущие стандарты eSATA имеют максимальную скорость 6 Гбит/с по сравнению с 10 Гбит/с Thunderbolt.

Thunderbolt 3 версии

Последняя версия Thunderbolt основывается на концепциях предыдущих версий, делая ее меньше, быстрее и с большим количеством функций. Вместо того, чтобы использовать технологию DisplayPort, он не основан на USB 3.1 и его новом разъеме типа C. Это открывает ряд новых возможностей, включая возможность предлагать питание по кабелю в дополнение к сигналам данных. Возможно, через кабель можно подключить ноутбук, использующий порт Thunderbolt 3, а также использовать его для отправки видео и данных на монитор или базовую станцию.

Скорости также являются одними из лучших на рынке, достигая скорости 40 Гбит/с, что в четыре раза превышает скорость Gen 3 USB 3.1. Порт по-прежнему довольно ограничен в использовании, но с появлением ультратонких ноутбуков он, скорее всего, будет быстро внедрен на высокопроизводительные компьютеры благодаря таким функциям, как используя настольные видеокарты.

Вывод: cтоит ли использовать интерфейс Thunderbolt?

В то время как Thunderbolt довольно медленно внедряется производителями за пределами Apple, он начинает наконец видеть, что ряд серьезных периферийных устройств выходит на рынок. В конце концов, USB 3.0 был выпущен почти за год до того, как он начал превращаться во многие ПК. Гибкость интерфейсного разъема для небольших вычислительных устройств крайне необходима многим производителям для начала внедрения в свои ультратонкие ноутбуки. Фактически, новые спецификации Ultrabook 2.0 от Intel требуют, чтобы в системах требовался интерфейс Thunderbolt или USB 3.0. Это требование, скорее всего, будет стимулировать принятие интерфейсного порта в ближайшие годы.

Для чего самый быстрый порт в мире?

Если вы хотите подключить ноутбук к нескольким 4К мониторам, подключить графический ускоритель, передавать гигантские файлы на самые быстрые внешние накопители или загружать RAW-видео с дорогой камеры, вы должны получить Thunderbolt 3. С максимальной скоростью 40 Гбит, это самый быстрый порт на рынке сегодня. В течение последних шести месяцев, мы видели устойчивый поток новых ноутбуков и гибридов с Thunderbolt 3 портами, в то время как наиболее периферийные устройства и док-станции выходят на рынок. Если высокоскоростное соединение имеет значение для вас, вы хотите убедиться, что ваша следующая система поддерживает новый стандарт.

Вот восемь вещей, которые вы должны знать о Thunderbolt 3:

1

В 4-е раза быстрее самого быстрого USB-подключения

Thunderbolt 3 способен передавать со скоростью 40 Гбит, что намного быстрее, чем USB 3.1 с его скоростью 10Гбит или USB 3.0 в пределах 5 Гбит. Новый формат также удваивает пропускную способность Thunderbolt 2 (20 Гбит). С такой пропускной способностью, вы можете подключить графический ускоритель вроде Racer Core и превратить ваш легкий ноутбук в добросовестную игровую машину, так как система сможет связаться с GPU с той же скоростью, как если бы та была подключена непосредственно к материнской плате.

Вы можете копировать файлы на внешний SSD со скоростью, которая быстрее большинства внутренних дисков. Те же преимущества вступают в игру, когда вы скачиваете информацию с профессионального уровня 4К видеокамеры.

2

Использует USB Type-C разъемы

Каждый порт Thunderbolt 3 также является USB 3.1 Type-C и пользуется преимуществами тонкого, обратимого разъема Type-C. Вы можете подключить любой USB Type-C к любому Thunderbolt, потому что технически, Thunderbolt является альтернативным режимом работы USB. Однако не все USB Type-C порты и провода поддерживают Thunderbolt 3. Например, Apple MacBook и Lenovo ThinkPad 13 оборудованы портами USB Type-C, которые не поддерживают стандарты быстрее, но HP EliteBook Folio и Dell XPS 13 поддерживают Thunderbolt 3.

3

Подключается к двум 4К мониторам одновременно

Thunderbolt 3 может передавать видео через DisplayPort (DP) 1.2, но технология предлагает два соединения на одном проводе. Таким образом, пока один кабель DP 1.2 может работать только с одним 4К монитором одновременно с частотой 60 Гц, одно соединение Thunderbolt 3 может выводить изображение на два 4К монитора с частотой 60 Гц, один 4К монитор на 120 Гц или один 5К (5120 х 2880) монитор на 60 Гц.

Вы можете подключиться из порта Thunderbolt 3 непосредственно к одному монитору, используя кабель Thunderbolt на DisplayPort. Тем не менее, если вы хотите использовать несколько мониторов по одному кабелю, вам понадобится док-станция Thunderbolt, как Dell Thunderbolt Dock или док HP Elite Thunderbolt 3.

4

Высокоскоростные сети P2P

Вы можете соединить два компьютера вместе, используя один порт Thunderbolt 3 и получить соединение 10Gb Ethernet. Это в 10 раз быстрее, чем большинство проводных портов Ethernet. Так что, если вам нужно быстро скопировать гигантский файл на ноутбук коллеги, вы сможете сделать это на самых быстрых скоростях передачи данных.

5

Логотип молнии – Совместимые продукты

Как вы узнаете, поддерживает ли порт, провод или периферийное устройство Thunderbolt 3, может это обычный USB 3.1? Ищите крошечный логотип молнии на разъемах провода или близ порта ноутбука / периферийного устройства. Несертифицированным продуктам запрещено использовать эмблему.

К сожалению, в то время как Intel, разработчик Thunderbolt, поощряет компании к использованию логотипов, они не являются требованием. Razer Blade Stealth является одним из ноутбуков, который оборудован портом Thunderbolt 3 без метки.

6

Достаточно энергии для зарядки большинства ноутбуков

Поскольку они используют USB-стандарты поставки энергии, порты Thunderbolt 3 могут отправлять и получать до 100 Вт, чего более чем достаточно для зарядки большинства ноутбуков. Действительно, на некоторых сверхтонких ноутбуках, таких как HP EliteBook Folio G1 и Razer Blade Stealth, порт Thunderbolt 3 является единственным портом для зарядки.

Тем не менее, для рабочих станций и ноутбуков игрового класса, как Lenovo ThinkPad P70 или ASUS G752 требуется гораздо больше, чем 100 Вт. Thunderbolt 3 также может обеспечить до 16 Вт электроэнергии на устройство с питанием от шины. Таким образом, внешние жесткие диски, камеры и портативные мониторы могут потреблять значительно больше энергии.

7

Графические усилители не для каждой системы

Хотя они используют стандартное соединение Thunderbolt 3, первое поколение графических усилителей не предназначено для работы с каждым ПК поддерживающим Thunderbolt. Razer Core, например, сертифицирован только для работы с собственными ноутбуками компании и с мини-ПК Skull Canyon NUC. ASUS обещает, что его предстоящий XG Station 2 будет работать только с фирменными ноутбуками ASUS. Тем не менее, если производитель не блокировал графический усилитель специально, вполне возможно, что он будет работать с неподдерживаемым ноутбуком. Будем надеяться, что в ближайшее время мы увидим графические усилители, которые будут разработаны для всех компьютеров с Thunderbolt 3.

8

Создание цепи до шести устройств

Вы можете соединить до шести различных компьютеров и комплектующих с помощью кабеля Thunderbolt 3. Представьте себе подключение ноутбука с высокоскоростным внешним жестким диском, другой провод к монитору, третий от монитора к высокоскоростной камере и так далее. Если все устройства в центре цепи имеют два порта Thunderbolt (один для входа и другой для выхода), вы сможете сделать это.

USB-C и Thunderbolt 3 – в чем разница?

Для непосвященного человека и USB-C, и Thunderbolt 3 – это одно и то же, т.к. и там, и там есть двухсторонний разъем, т.е. при подключении кабеля «не ошибешься». Но разница между ними все-таки есть.

♥ ПО ТЕМЕ: Обзор Unclutter для Mac: лучший буфер обмена с хранилищем файлов и заметок.

У Thunderbolt 3 есть дополнительное «железо» по сравнению с более «массовым» и, соответственно, более простым USB-C. Важно знать, что USB-C аксессуары и кабели совместимы с Thunderbolt 3-портами. Все Thunderbolt 3 – это и порты USB-C. Но вот обратное утверждение неверно: не все порты USB-C являются портами Thunderbolt 3.

♥ ПО ТЕМЕ: Какой ресурс аккумулятора MacBook и как узнать количество циклов перезарядки.

 

История PCIe

Стандарт Thunderbolt 3 был разработан Intel. Он делает возможной передачу данных на невероятно высоких скоростях – до 40 Гбит/с. Важно знать, что он построен на основе PCI Express (PCIe) и DisplayPort. Вот почему кабели и аксессуары Thunderbolt 3 несовместимы с «чистыми» портами USB-C (точнее, с большинством из них, подробнее об этом мы расскажем чуть ниже).

PCIe предлагает огромную пропускную способность – большие объемы данных идут сразу по нескольким каналам связи. Именно поэтому Thunderbolt 3 настолько быстр. Но это же означает, что для аксессуаров с Thunderbolt 3 подходит… только порт с Thunderbolt 3. Почему? Потому, что USB-C не использует в своей работе PCIe. Так что если вы подключаете Thunderbolt 3-аксессуар к порту USB-C, то он просто не будет работать, т.к. в USB-C-порте нет контроллера PCIe!

Правда, здесь есть одно приятное «но»… Да, использовать большинство Thunderbolt 3-устройств с USB-C портом нельзя. Но зато верно обратное – подключать девайс с USB-C к Thunderbolt 3 можно, т.к. Thunderbolt 3 полностью поддерживает USB-C. Т.е., например, если вы подключите жесткий диск с USB-C к вашему MacBook Pro или 12-дюймовому MacBook, все будет работать безукоризненно. Иными словами, для владельцев Mac этот вопрос неактуален – вся периферия с USB-С совместима.

И вот еще что – в начале 2018 года всё стало сложнее (но и приятнее). Дело в том, что Intel представила новый контроллер для Thunderbolt 3 под названием Titan Ridge. У него осталась пропускная способность Thunderbolt 3 (40 Гбит/с), а у совместимых аксессуаров появилась обратная поддержка USB-C. Это означает, что аксессуары с контроллером Titan Ridge Thunderbolt 3 будут работоспособны при подключении к порту USB-C. Да, скорость будет не та – но это лучше, чем ничего. Другое дело, что никто особенно не рекламирует эту функцию, так что перед покупкой того или иного аксессуара придется поизучать матчасть.

♥ ПО ТЕМЕ: Как открыть закрытые вкладки в Safari на Mac (macOS): 4 способа.

 

Последовательное соединение

Еще одно преимущество Thunderbolt 3 перед USB-C – это последовательное соединение. К такому разъему можно подключить до 6 периферийных устройств (например, мониторов или внешних жестких дисков), соединяя их друг с другом при помощи кабелей. Все подключенные по принципу daisy chain устройства будут доступны для работы на вашем Mac. У USB-C такой возможности нет.

Смотрите также:

Для чего нужна док-станция с Thunderbolt 3 и какую лучше выбрать

Наверх

• Рейтинги
• Обзоры
  • Смартфоны и планшеты
  • Компьютеры и ноутбуки
  • Комплектующие
  • Периферия
  • Фото и видео
  • Аксессуары
  • ТВ и аудио
  • Техника для дома
  • Программы и приложения
• Новости
• Советы
  • Покупка
  • Эксплуатация
  • Ремонт
• Подборки
  • Смартфоны и планшеты
  • Компьютеры
  • Аксессуары
  • ТВ и аудио
  • Фото и видео
  • Программы и приложения
  • Техника для дома
• Гейминг
  • Игры
  • Железо
• Еще
  • Важное
  • Технологии
  • Тест скорости