Характеристики интерфейса Thunderbolt (ликбез).

Характеристики интерфейса Thunderbolt (ликбез).

Скоростной интерфейс Thunderbolt дает возможность подключить внешнее устройство к шине PCI-Express или же использовать протокол DisplayPort для передачи видеоданных (рис. 1) и представляет собой двунаправленную универсальную шину с пропускной способностью 10 Гб/c. Приход таких скоростей в область периферии пользователя - это действительно революционный шаг со стороны Apple и Intel. Это вдвое больше, чем у USB 3.0. Thunderbolt не является прямым конкурентом для USB 3.0, но в некоторых случаях их «интересы» все же будут пересекаться. В первую очередь это относится к сегменту высокоскоростных внешних хранилищ. Тем не менее, Intel обещает внедрить поддержку USB 3.0 в следующем поколении своих чипсетов, анонс которых предварительно был запланирован еще на начало 2012 г.

Рис. 1. Thunderbolt дает возможность подключить внешнее устройство к шине PCI-Express или же использовать протокол DisplayPort для передачи видеоданных.

Новый скоростной интерфейс Thunderbolt, ранее известный как Light Peak представляет собой двунаправленную универсальную шину с пропускной способностью 10 Гб/c, а также возможностью подключения DisplayPort-устройств. По сути Thunderbolt дает возможность подключить внешнее устройство к шине PCI-Express или же использовать протокол DisplayPort для передачи видеоданных.

Новая технология подключения периферийных устройств Thunderbolt - это, разработанный Apple совместно с Intel (на базе PCI Express и Display Port) скоростной канал для соединения видеоустройств, сетевых интерфейсов и хранилищ данных единым интерфейсом. Технологии Thunderbolt (Light Peak), позволяют проводить высокоскоростной обмен данными между узлами компьютера или между несколькими компьютерами.

Первый коммерческий продукт с новым интерфейсом Thunderbolt был предложен Apple (обновленные модели ноутбуков MacBook Pro уже оснащаются разъемом Thunderbolt). На текущий момент в списке партнеров значатся и такие компании, как Aja, Apogee, Avid, Blackmagic, LaCie, Promise и Western Digital. Были уже представлены и еще два устройства сунативной поддержкой Thunderbolt. Это внешний массив c двумя твердотельными дисками LaCie Little Big Disk и RAID-хранилище Promise Pegasus RAID. Ожидается активное пополнение списка компаний, готовых предложить свои продукты с Thunderbolt.  

В обозримом будущем выпускать контроллеры для Thunderbolt будет непосредственно Intel. Вопрос о том, будут ли со временем открыты спецификации для сторонних производителей чипов, остается открытым. Также пока нет сведений о точных размерах, энергопотреблении и стоимости микросхемы.

Изначально планировалось, что для Light Peak будут использоваться оптические проводники, однако их стоимость на текущий момент тогда была достаточно велика, поэтому для первой ревизии интерфейса все же использовали медь. Отчасти по этой причине рабочее название (Light Peak) временно утратило свою актуальность, и было заменено на Thunderbolt (перевод с англ. - «удар молнии»). Intel продолжает работать и над оптической версией, преимущества которой состоят в увеличенной пропускной способности и больших расстояниях передачи сигнала. Медный кабель Thunderbolt может иметь длину до 3 метров. Порт способен обеспечить питанием внешние устройства, энергопотребление которых не превышает 10 Вт. Очень важной особенностью новой шины является возможность последовательного подключения (это поможет избавиться от вороха проводов на рабочем столе). Подключиться можно через разъем Mini DisplayPort к другому устройству с таким же портом и потом по цепочке с остальными устройствами.

Пользователь теперь сможет подключить до 6 устройств без потери скорости шины Thunderbolt, в отличии от того, как это бывает в SATA-интерфейсах при подключении медленных устройств на шину. Шина поддерживает разные скорости Thunderbolt-устройств (а не как в случае включения USB 1.0 в порт USB 2.0 вся шина “уходит” в USB 1.0), поэтому они не станут влиять друг на друга. Но вместе они будут делить скорость 10 Гбит/с, предоставляемую интерфейсом. А вот если включить устройство, что не поддерживает Thunderbolt, то скорость работы устройств в цепи за “медленным” может меняться. Так, если Вы подключите FireWire-to-Thunderbolt в середину цепи из 6 Thunderbolt  устройств, то устройства за переходником станут работать на скорости FireWire. Поэтому есть такое правило - сначала включать все Thunderbolt-совместимое, а потом уже все переходники (в порядке - самое быстрое первым). В любом случае, например, дисплей без поддержки Thunderbolt должен включаться в цепочку последним. Производители переходников могут делать свои переходники таким образом, чтобы их скорость не зависела от порядка включения.

Кроме того, используется всего 1 кабель, чтобы доставлять видео, аудио, данные и питание к устройствам. Можно представить, например, многопоточную трансляцию несжатого видео с ноутбука на скорости, позволяющей редактировать видео в реальном времени (теперь это возможно, благодаря интерфейсу Thunderbolt, который используется во всех новых ноутбуках Apple MacBook Pro).

Интерфейс Thunderbolt использует лишь разъем Mini DisplayPort - простой DisplayPort  никак не связан с технологией Thunderbolt. Для подключения, например, мониторов со штекерами DisplayPort, DVI, HDMI и VGA необходимо использовать соответствующий адаптер. В настоящее время DisplayPort (с уменьшенными в размере разъёмами - Mini DisplayPort) является стандартом для новых продуктов семейства Apple Macintosh.

При необходимости в интерфейсе Thunderbolt придется сменить материнскую плату на новую, с интегрированным чипом Thunderbolt на борту. Это связано с объединением системного видео и PCI Express архитектуры.

В планах Apple выпуск оптической разновидности этого интерфейса. И, хотя оптика и не несет электрической энергии, все-таки Apple разработала способ подключения оптического Thunderbolt с передачей питания (передача питания будет в сторону самого MacBook Pro по его новому кабелю питания с MagSafe Thunderbolt разъемом, а все порты, наоборот, “убегут” из MacBook в блок питания).

В Thunderbolt используется два метода связи или протокола: PCI Express — для передачи данных, DisplayPort — для подключения дисплеев. Первый подойдет для широкого круга устройств, а DisplayPort можно использовать для одновременной передачи видео высокой четкости в формате 1080p или более и до восьми каналов звука.

ThunderBolt поддерживает передачу видео с разрешением большим, чем 1080p, а именно до 2560x1600. Кроме того, используя стандартные переходники, Вы можете получать через Thunderbolt - доступ к DisplayPort, HDMI, DVI или VGA. Что касается поддержки USB, FireWire 400 и FireWire 800 через ThunderBolt, то и такие переходники широко появятся в продаже. При таком подключении устройства SB, FireWire 400 и FireWire 800 через Thunderbolt смогут заработать независимо на полной своей скорости.

Thunderbolt может заменить все нынешние и еще разрабатываемые стандарты соединений вроде USB, SATA, eSATA, FireWire, SCSI, PCI Express, HDMI, DisplayPort, Fibre Channel, InfiniBand и др. Все они могут быть объединены в одном кабеле. Thunderbolt характеризуется дешевизной, миниатюрностью и скоростью передачи данных. Так, например, перенос 1080p-фильма занимает менее 30 с, а резервное копирование MP3-архива объемом, достаточным для непрерывного воспроизведения в течение одного года, отнимет всего 10 минут — Thunderbolt в 20 раз быстрее USB 2.0.

С технической точки зрения Thunderbolt выполняет посредническую функцию, подключая периферию напрямую к интерфейсу PCI Express (причем в удобном форм-факторе разъема Mini DisplayPort). Нынешняя реализация Thunderbolt обрела воплощение в переходной версии на основе медных проводников, впрочем, пиковая скорость передачи сохранилась на уровне 10 Гбит/с — и это только в одном направлении. Поскольку Thunderbolt хранит в себе независимые друг от друга двухканальные протоколы PCI Express и Mini DisplayPort, пропускная способность вырастает до 40 Гбит/с. (но «медная база» не обеспечивает гибкости и беспроблемного масштабирования до 100 Гбит/с скоростей - но все еще впереди).

Thunderbolt позволяет одновременно подключать до семи последовательных устройств, но задержка в передаче данных не превышает 8 нс. Максимум общего энергопотребления составляет 10 ватт. Максимальная длина медного кабеля - 3 м, оптического - 100 м. Thunderbolt может работать с множеством протоколов в полнодуплексном режиме, поддерживает «горячее» подключение устройств к портам, так что пользователи смогут добавлять их, не перезагружая своих систем или узлов. При этом Thunderbolt обеспечивает: скорость передачи данных до 10 Гбит/с (в перспективе - до 100 Гбит/с) на расстоянии до 100 метров, что вполне сравнимо со скоростью HDMI, и в два раза быстрее, чем стандарт USB 3.0, в три раза быстрее, чем eSATA/SATA 300, в десять раз быстрее, чем гигабитный Ethernet и более чем в 20 раз быстрее USB 2.0 и FireWire 400.

Технология Thunderbolt упрощая соединения между устройствами, создает новые, впечатляющие способы использования персональных компьютеров и ноутбуков за счет объединения высокоскоростной передачи данных и HD-видео с помощью одного кабеля. То есть один из каналов использует уже знакомый нам интерфейс PCI Express x4 для передачи данных (по сути, Thunderbolt - это прямой линк к шине PCI Express), тогда как по другому каналу посредством интерфейса DisplayPort (порт Thunderbolt довольно сильно похож на порт DisplayPort), передается исключительно видеосигнал.

Технология Thunderbolt успешнее всего отвечает всем требованиям специалистов, профессионально работающих с HD-видео. Обработка HD-видео является одной из самых требовательных вещей при работе с компьютером. С Thunderbolt Intel предлагает инновационную технологию, чтобы помочь профессионалам и потребителям работать быстрее и легче, с их растущей коллекции медиа-контента, от музыки до HD-видео. Для пользователей мобильных PC, например, ультратонких ноутбуков, удобство обеспечивается благодаря наличию одного разъема, что расширяет возможности использования HD дисплеев и высокоскоростных мультимедийных устройств дома и в офисе. Thunderbolt дополняет другие технологии I/O, поддерживаемые Intel.

Кроме того, что Thunderbolt позволяет пользователям подключать через слот Mini DisplayPort специальный адаптер, для HDMI, DVI, VGA и других высокоскоростных соединений, Thunderbolt обеспечивает поддержку оптических соединений для подключения к высокоскоростным сетям. Например, технология USB 2.0 обеспечивает максимальную скорость передачи данных в 480 Мбит/с, USB 3.0 обеспечивает скорости до 5 Гбит/с, и все это - при идеальных условиях, а Thunderbolt может поддерживать практически любую технологию и обеспечить соединение в 10 Гбит/с. При этом через Thunderbolt можно подключить универсальный адаптер, который понесет на своем борту несколько технологий.

Для того чтобы работала вся эта система, нужен контроллер Thunderbolt (Intel утверждает, что он индифферентен к установленному в системе «железу», в том плане, что может работать как с процессорами и чипсетами Intel, так и с процессорами/чипсетами AMD, а также с центральными процессорами прочих производителей). Работает микросхема как своего рода «миниатюрный роутер», быстро переключающийся в процессе функционирования между двумя двунаправленными каналами данных.

Кроме того, интерфейс Thunderbolt имеет обратную совместимость с другими стандартами, это зависит лишь от используемого кабеля. При использовании соответствующего адаптера к порту Thunderbolt можно будет подключать любые аксессуары, предназначенные для работы с USB 2.0, FireWire или eSATA.

Порты Thunderbolt на компьютере и на периферийном устройстве будут соединять оптическим кабелем (когда их стоимость станет более-менее приемлемой). Для оптических кабелей переделка портов Thunderbolt не потребуется - оптико-электрические преобразователи будут встраиваться прямо в кабель.

С внедрением интерфейса Thunderbolt в новую линию ноутбуков MacBook Pro от Apple (по словам одного эксперта по безопасности) возникло ряд специфических проблем - появились и новые возможности для хакеров. Например, на конференции, вы присоединяете DisplayPort к проектору для того, чтобы показать свою презентацию на большом экране. Без вашего ведома во время проведения презентации проектор загружает всё содержимое с этого жесткого диска. Этот сценарий очень даже возможен и опасен для любого сотрудничества между устройствами и компьютером. Ведь Thunderbolt - разработанный Intel с помощью Apple - использует пиринговое функционирование, то есть устройство, подключенное через порт Thunderbolt, имеет полный, неограниченный доступ к компьютеру и настроено на автоматическое доверие к любому устройству, подключенное к нему. Хакер может подобраться к чужому ноутбуку, подключить устройство за несколько секунд, отключить его и уйти с чужими данными (или, например, паролями).