Thunderbolt () — 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 (пропускная способность обновлённых версий интерфейсов ещё выше).
Thunderbolt комбинирует интерфейсы PCI Express (PCIe) и DisplayPort (DP) в одном кабеле. Допускается подключение к одному порту до 6 периферийных устройств путём их объединения в одну цепочку.
Описание
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.
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. Один порт Thunderbolt поддерживает до шести устройств Thunderbolt, подключаемых через концентраторы (хабы) или цепочкой ().
Несколько устройств могут использоваться в качестве мониторов, но их количество не может превышать количества источников сигнала DPForesman, Chris (February 24, 2011). «Thunderbolt smokes USB, FireWire with 10 Gb/s throughput» . Ars Technica (Condé Nast Digital). Retrieved February 24, 2011..
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.
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 AirDilger, Daniel Eran (February 24, 2011). «Intel details Thunderbolt, says Apple has full year head start» . AppleInsider. Retrieved February 25, 2011.Nilsson, LG (February 25, 2011). «Intel announces Thunderbolt» . VR-Zone. VR Media. Retrieved February 27, 2011..
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«Light Peak: Overview». Intel. Retrieved June 29, 2011.. В 2011 технология была переименована в Silicon Photonics Link. 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 IndustriesSumitomo Electric Launches Optical Thunderbolt Cable Samples http://global-sei.com/news/press/12/prs045_s.html .
Кабель 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.
В интерфейсе Thunderbolt 3-й версии используется разъём USB Type-C.
История 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 информацииPatel, 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.. Интерфейс использовал модифицированные разъёмы USB, контроллер был реализован на карте PCI Express с двумя оптическими модулями, предоставляющие сигнал для четырёх портовJason Ziller (January 26, 2010). Intel Light Peak Interconnect Technology Update — Intel (YouTube. Event occurs at 1:20) February 23, 2011. На выставке Intel заявил, что системы, оборудованные Light Peak, могут появиться уже в 2010 годуShiels, Maggie (September 25, 2009). «Future is TV-shaped, says Intel» // BBC News, September 27, 2009.
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«Intel shows off first Light Peak laptop». PC Pro (Dennis Publishing). Retrieved May 5, 2010. .
В сентябре 2010 некоторые ранние коммерческие прототипы от производителей демонстрировались на Intel Developer Forum 2010Hollister, 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..
Медь или оптика Первоначально технология была задумана как оптическая, но Intel перешла на электрические соединения, чтобы уменьшить затраты и предоставить до 10 Вт питания для подключённых устройств.
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».
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». 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.
В январе 2011 Дэвид Перлматтер из Intel рассказал изданию Computerworld, что начальные реализации Thunderbolt будут использовать медные кабели без оптоволокна. «Медная технология вышла очень хорошей, на удивление лучше, чем мы думали.» — сказал он. 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: оптоволокно позволит создавать кабели длиной до десятков метров, но без передачи электропитания. Планируется использование пары волокон диаметром 62,5 микрона и ИК-сигналов с максимальным расстоянием передачи в 100 метров . 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 приёмопередатчик в ПК.
Появление на рынке 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 (Mini DisplayPort), 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 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 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.