| lyn | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Type | I/O, understøtter to protokoller [1] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Historie | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Udvikler | Intel i samarbejde med Apple | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Fabrikant | forskellige | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Produceret | 24. februar 2011 [2] - nutid i. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| fordrevet | IEEE 1394 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| specifikationer | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Bredde, mm | 7,4 mand (8,3 kvinde) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Højde, mm | 4,5 mand (5,4 kvinde) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Hot swap | Ja | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ekstern | Ja | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Lydsignal |
via DisplayPort-protokol, ved hjælp af eksterne lydkort med USB-protokol, via HDMI - adaptere |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Kabel | 3 m maksimum (kobberkabler) [3] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| konklusioner | tyve | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Stik | Mini Display Port | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektriske parametre | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Maks. spænding | 18 V | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Maks. nuværende | 550 mA | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Dataindstillinger | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Båndbredde |
10 Gb/s PCIe og DisplayPort [4] , 20 Gb/s i Thunderbolt 2, 40 Gb/s i Thunderbolt 3 og 4 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Maks. enheder | 6 [3] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Protokol |
4x PCI Express 2.0 [4] , DisplayPort v1.1a [3] |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Pinout | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Mediefiler på Wikimedia Commons | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Thunderbolt (fra engelsk - "peal of thunder") er en hardwaregrænseflade , tidligere kendt som Light Peak (fra engelsk - "light peak; peak of light"), udviklet af Intel i samarbejde med Apple . Det bruges til at forbinde forskellige perifere enheder til en computer med en maksimal dataoverførselshastighed på omkring 10 Gb/s via en kobberledning og 20 Gb/s ved brug af et optisk kabel (båndbredden af de opdaterede versioner af grænsefladerne er endnu højere ).
Thunderbolt kombinerer PCI Express (PCIe) og DisplayPort (DP) interfaces i et enkelt kabel. Op til seks perifere enheder kan forbindes til én port ved at sammenkæde dem.
Thunderbolt-grænsefladen er udviklet af Intel i samarbejde med Apple . Thunderbolt-varemærket blev registreret af Apple, men blev senere overført til Intel. Alle rettigheder forbeholdt Intel. Den første enhed til at bruge denne grænseflade var Apples MacBook Pro , som blev annonceret den 24. februar 2011 [2] .
Thunderbolt blev oprindeligt designet til at forbinde mobile enheder , bærbare og stationære computere ved hjælp af færre kabler. Standarden foreslog et universelt stik til skærme og eksterne lagerenheder. Thunderbolt 1 og 2 bærer 10 watt strøm, mere end de 4,5-5 watt standard USB 3.0 .
Thunderbolt-grænsefladen kombinerer PCI Express (PCIe) og DisplayPort (DP) protokollerne til et enkelt seriel signal og giver jævnspænding over det samme kabel. Thunderbolt-controllere multiplekser en eller flere kanaler med data fra deres tilsluttede PCIe- eller DisplayPort-enheder til transmission over en enkelt duplex Thunderbolt-kanal, og demultiplekser dem derefter til brug af PCIe- eller DP-enhederne i den anden ende [3] . Én Thunderbolt-port understøtter op til seks Thunderbolt-enheder forbundet via hubs (hubs) eller en kæde ( daisy chain ).
Flere enheder kan bruges som monitorer , men deres antal kan ikke overstige antallet af DP-signalkilder [5] .
En skærm, der bruger et ægte MDP-stik, kan tilsluttes enden af en Thunderbolt-kæde, da Thunderbolt er kompatibel med enheder, der understøtter DP 1.1a. Tilslutning af en DP-kompatibel enhed til Thunderbolt-porten giver et 4-sporet DP-signal med maksimalt 5,4 Gbps pr. Thunderbolt-bane. Når den er tilsluttet en Thunderbolt-enhed, er dataoverførselshastigheden på hver linje 10 Gbps, 4 Thunderbolt-linjer er konfigureret som 2 full-duplex 10 Gbps-kanaler, hver består af en modtagelinje og en sendelinje [3] .
Thunderbolt kan implementeres på PCIe-videokort, der har adgang til et DP-stik og PCIe-busforbindelse, eller på bundkortet på nye computere med integreret video, såsom MacBook Air [5] [6] [7] .
Interfacet blev oprindeligt designet til at fungere med optiske kabler udviklet af Intel-partnere og Intels Silicon Photonics-laboratorium. På dette tidspunkt var teknologien kendt som Light Peak [8] . I 2011 blev teknologien omdøbt til Silicon Photonics Link [8] . Det viste sig dog, at en konventionel kobbertrådsforbindelse kunne give den nødvendige båndbredde på 10 Gb/s pr. linje til en lavere pris. Thunderbolt optiske kabler blev annonceret i midten af april 2012 af Sumitomo Electric Industries [9] .
Strukturelt bruger Thunderbolt version 1 og 2 det samme stik som Mini DisplayPort (MDP). MDP er elektrisk kompatibel med DisplayPort i fuld størrelse, men bruger et mindre stik, der mangler en lås.
Aktive Thunderbolt-kabler indeholder specielle integrerede kredsløb inde i konnektorhuset. Kablet har fem ledninger: en til kontrol og to ensrettede par, en til indgående og en til udgående trafik.
Thunderbolt version 3 bruger et USB Type-C- stik .
Intel introducerede Light Peak-teknologi på Intel Developer Forum (IDF) i 2009 , ved hjælp af en prototype Mac Pro bundkort , hvorfra to 1080p videostreams, Ethernet og en ekstern lagerenhed blev transmitteret via et 30 meter optisk kabel [10] . Interfacet brugte modificerede USB -stik , controlleren blev implementeret på et PCI Express-kort med to optiske moduler, der gav et signal til fire porte [11] . På messen sagde Intel, at Light Peak-udstyrede systemer kunne være tilgængelige allerede i 2010 [12] .
Den 4. maj 2010 i Bruxelles demonstrerede Intel en bærbar computer med et Light Peak-stik, hvilket indikerer, at controlleren kunne gøres lille til at passe ind i kompakte enheder; afsendelse af to HD-videostreams fra denne bærbare computer på samme tid blev demonstreret, hvoraf det kan konkluderes, at i det mindste noget af softwaren/firmwaren og protokollerne var funktionelle. Ved samme demonstration sagde Intel-repræsentanter, at produktionen af controllere kunne begynde i slutningen af 2010 [13] .
I september 2010 blev nogle tidlige kommercielle prototyper fra producenter vist på Intel Developer Forum 2010 [14] .
Kobber eller optikTeknologien blev oprindeligt tænkt som optisk , men Intel skiftede til elektriske forbindelser for at reducere omkostningerne og levere op til 10 watt strøm til tilsluttede enheder [15] .
I 2009 sagde Intel, at virksomheden "arbejdede på at kombinere fiber- og kobbertråd, så Light Peak kan bruges til at forsyne enheder tilsluttet en pc" [16] .
I 2010 rapporterede Intel, at deres oprindelige mål var "at have én enkelt teknologi", der ville tillade " USB 3.0 elektriske signaler […] og kombineret USB 3.0 eller 4.0 strømforsyning" [17] . Det blev oplyst, at stikkene skal modstå 7 tusinde forbindelsescyklusser, kablerne har så lille en bøjningsradius, at de bogstaveligt talt kan bindes i en knude, og fiberen har høj styrke. Light Peak-kabler forventedes ikke at være dyrere end HDMI- kabler [18] .
I januar 2011 fortalte Intels David Perlmutter til Computerworld , at indledende Thunderbolt-implementeringer vil bruge kobberkabler uden fiber [19] . "Kobberteknologien kom meget godt ud, overraskende bedre, end vi troede." sagde han [20] . En af de vigtige fordele ved kobberkabel er evnen til at overføre strøm. Den endelige Thunderbolt-standard definerer en belastningskapacitet på 10W pr. port.
Intel og dets partnere udvikler stadig optiske kabler og Thunderbolt-enheder [21] : optisk fiber vil give dig mulighed for at skabe kabler på op til snesevis af meter lange, men uden strømoverførsel [22] [23] [24] . Det er planlagt at bruge et par fibre med en diameter på 62,5 mikron og IR-signaler med en maksimal transmissionsafstand på 100 meter [25] . Den elektriske til optiske konvertering vil blive indbygget i selve kablet, så det vil være kompatibelt med nuværende MDP ( Mini DisplayPort ) stik, men i fremtiden håber Intel at bygge en optisk transceiver ind i pc'en [24] .
Der var rygter om, at en tidlig 2011-opdatering til MacBook Pro ville omfatte en slags ny dataport, og de fleste antog, at det ville være Light Peak (Thunderbolt). På det tidspunkt var der ingen information om den fysiske implementering, og breadboards begyndte at vise et system, der ligner tidligere Intel-demoer, der bruger en USB/Light Peak-kombinationsport. Kort før udgivelsen af nye USB-maskiner meddelte IF, at de ikke kunne gøre dette, idet de hævdede, at USB ikke var åben for modifikation på denne måde.
I juli 2011 frigiver Sony imidlertid sin Vaio Z21 bærbare computer med en "Power Media Dock" med Thunderbolt på det optiske til at forbinde til et eksternt grafikkort ved hjælp af en combo-port, der ikke kun opfører sig som USB, men også inkluderer en optisk sammenkobling, der kræves for Lyn. Andre implementeringer af denne teknologi begyndte i 2012 med desktopboards, der tilbyder overkommelig sammenkobling.
På trods af disse kommentarer og spekulationer kom Apples introduktion som en stor overraskelse, da det blev afsløret, at porten var baseret på MDP ( Mini DisplayPort ) og ikke USB. Efterhånden som systemet blev beskrevet, blev løsningen på skærmproblemet klar: Thunderbolt-controllere multiplekser data fra eksisterende DP-systemer med data fra en PCIe-port til et enkelt kabel. Ældre skærme, der bruger DP 1.1a eller tidligere, skal placeres i slutningen af Thunderbolt-enhedskæden, men "native" skærme kan placeres hvor som helst langs linjen. Thunderbolt-enheder kan bevæge sig overalt langs kæden. I dette tilfælde deler Thunderbolt-grænsefladen et forhold med det ældre ACCESS.bus-system, som bruger et skærmstik til at understøtte lavhastighedsbussen. Apple har forklaret, at de 6 daisy-chained periferiudstyr, der understøttes af Thunderbolt-porten, skal være for enden af kæden.
I februar 2011 introducerede Apple sin nye serie af bærbare MacBook Pro-computere og annoncerede, at det kommercielle navn for teknologien ville være Thunderbolt og ville blive brugt for første gang på disse maskiner til I/O. I maj 2011 annoncerede Apple en ny serie af iMacs , der inkluderede Thunderbolt-grænsefladen. Thunderbolt-porten på den nye Mac er på samme placering i forhold til andre porte og bevarer de samme fysiske dimensioner som det tidligere MDP-stik. Den største synlige forskel med Thunderbolt-udstyrede Macs er Thunderbolt -symbolet ved siden af porten.
DisplayPort - standarden er delvist kompatibel med Thunderbolt, fordi begge deler Apples fysisk kompatible MDP-stik. Målvisningstilstand på iMac kræver Thunderbolt-kablet for at acceptere indgående video fra en anden Thunderbolt-aktiveret computer. DP-skærme bør være de sidste (eller eneste) enheder i Thunderbolt-enhedskæden.
Intel har annonceret, at et udviklingssæt vil blive frigivet i andet kvartal af 2011, mens hardwareproducenter har indikeret, at de vil tilføje support til test og udvikling af Thunderbolt-enheder. Udviklersættet er kun tilgængeligt efter anmodning.
Mens Apple udgav sin første computer med Thunderbolt-understøttelse i begyndelsen af 2011, tog det noget tid at overtage markedet for ydre enheder.
Lagerproducenten Promise Technology var det første firma, der lancerede Pegasus R4 (4 drev) og Pegasus R6 (6 drev) RAID-lagringssystemer, men de var relativt dyre for den gennemsnitlige forbruger. Hertil kommer, at efter de massive oversvømmelser i Thailand, hvor en række komponenter til en stor del af harddiske blev produceret, faldt deres produktion meget, så generelt, sammen med mange produkter på markedet, efter den første udgivelse, var detailpriserne også øget, hvilket ikke bidrager til den hurtige indførelse af disse enheder.
Det har også taget noget tid for andre producenter af lagerenheder at frigive produkter med større fokus på mindre lagerenheder, med vægt på hastighed frem for store lagerbehov. Mange af disse enheder var 1 TB store, nogle havde også en SSD til hurtig ekstern dataadgang i stedet for en standard harddisk, primært rettet mod den professionelle bruger. Bagudkompatibilitet med ikke-Thunderbolt-udstyrede computere var også et problem, da de fleste lagerenheder kun havde to Thunderbolt-porte for at kæde op til seks enheder sammen fra en enkelt port.
Andre virksomheder fokuserede på at levere grænsefladeløsninger, der tillod ældre, normalt langsommere, grænseflader at blive dirigeret gennem en enkelt Thunderbolt-forbindelse, hvilket betyder, at der kun skulle tilsluttes én Thunderbolt-ledning til computeren i stedet for mange ledninger for hver grænseflade. Tilsvarende udgiver Apple i begyndelsen af juli 2011 en opdateret Apple Thunderbolt Display, der understøtter mange ældre grænseflader, inklusive Ethernet , hvilket effektivt gør det til det første produkt, der kan bruge det som en hub.
Siden midten af 2012 er LaCie og Drobo begyndt at inkludere USB 3.0 ud over Thunderbolt til deres enheder.
Fordi Thunderbolt-grænsefladen udvider PCI Express-bussen, som er den vigtigste udvidelsesbus i eksisterende systemer, giver den adgang på lavt niveau til systemet. PCI-enheder skal have ubegrænset adgang til hukommelse og kan dermed kompromittere datalagringssikkerheden. Dette problem eksisterer med mange højhastighedsudvidelsesbusser, inklusive PC Card , ExpressCard og FireWire .
En angriber kan for eksempel med vilje konfigurere en enhed, der bruger Thunderbolt. Når den er tilsluttet en computer, er enheden, med direkte og uhindret adgang til systemhukommelse og andre enheder, i stand til at omgå næsten alle OS sikkerhedsforanstaltninger og har evnen til at læse krypteringsnøgler eller installere malware.
Nogle Intel-processorer [26] siden introduktionen af Nehalem-mikroarkitekturen (Core i3, Core i5, Core i7 og senere mærker) understøtter hardware I/O virtualisering , IOMMU . Dette gør det muligt for operativsystemet at isolere enheden i sit eget virtuelle hukommelsesadresserum (en lignende måde at isolere processer fra hinanden ved hjælp af en hukommelsesstyringsblok ). Således kan adgang til uautoriserede dele af hukommelsen forhindres. Denne funktion er dog ikke almindeligt brugt, bortset fra dens oprindelige formål med at give gæste-VM-overførselsadgang til bestemt hardware.
I 2013 blev der introduceret et opdateret Thunderbolt 2-interface. På det fysiske niveau er det identisk med Thunderbolt 1, de samme kabler og stik bruges, og bagudkompatibiliteten er bevaret. Link aggregeringsevne er blevet tilføjet på det logiske niveau, så to separate 10 Gb/s links kan kombineres til et 20 Gb/s logisk link.
Thunderbolt 2 blev brugt i slutningen af 2013 Apple MacBook Pro Retina (introduceret 22. oktober 2013).
Intel Thunderbolt 3-controlleren (kodenavnet Alpine Ridge) fordobler den maksimale gennemstrømning til 40 Gbps (5 Gbps), har lavere strømforbrug og giver dig mulighed for at tilslutte to 4K-skærme eller en 5K-skærm (i stedet for en 4K til tidligere versioner af standarden). Den nye controller vil understøtte PCIe 3.0 og HDMI 2.0, DisplayPort 1.2 (op til 30Hz 4K) protokoller. Thunderbolt 3 er en USB 3.1-kompatibel port lavet med et USB Type-C- stik . Kompatibilitet med tidligere versioner af grænsefladen vil blive leveret ved hjælp af adaptere. [27] [28] [29]
Intel vil tilbyde to Thunderbolt 3-controllermuligheder - den ene vil bruge PCI Express x4 og give to Thunderbolt 3-porte, den anden vil bruge PCI Express x2 og kun have en Thunderbolt 3-port. Den første vil blive brugt i Mac Pro (2. generation) og Retina MacBook Pro, og den anden i billigere Mac mini og MacBook Air .
Thunderbolt 3-understøttelse forventes i chipsæt til Skylake -platformen . [27] [28] [29]
Thunderbolt 3 bliver en del af USB4-standarden, da Intel har overført alle rettigheder til den til USB Implementers Forum [30] [31] .
Den 8. juli 2020 offentliggjorde Intel Thunderbolt 4-grænsefladespecifikationen [32] [33] . Thunderbolt 4 er 40 Gbps.
I begyndelsen af 2021 sagde en talsmand for Intel, at et nyt Thunderbolt 5-interface allerede var under udvikling, med forventede hastigheder på 80 Gb/s (10 Gb/s), dobbelt så hurtigt som Thunderbolt 4 og USB4 [34] .
Apples første to meter Thunderbolt-kabler kostede 49 $ i sommeren 2011. I januar 2013 reducerede Apple prisen på sine kabler til $39. Apple annoncerede også tilgængeligheden af et kortere 0,5 m kabel til $29.
I juni 2012 begyndte Apple at sælge Thunderbolt-teknologi til en Gigabit Ethernet-enhed for $29.
I tredje kvartal af 2012 begyndte andre producenter at frigive kabler af forskellige længder, inklusive en maksimal understøttet længde på 3 meter, mens de, der producerede systemenheder, begyndte at inkludere et Thunderbolt-kabel i sættet.
Thunderbolt controller-chips er fremstillet af Intel:
| Model | Kanaler | Mål, mm | Power, W | Familie | udgivelses dato | Ejendommeligheder |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 82523EF | fire | 15x15 | 3.8 | Light Ridge | 4. kvartal 2010 | |
| 82523EFL | fire | 15×15 | 3.2 | Light Ridge | 4. kvartal 2010 | |
| L2510 | 2 | 15x15 | n/a | Eagle Ridge | 1. kvartal 2011 | |
| L2310 | 2 | 8x9 | 1,85 | Eagle Ridge (SFF) | 1. kvartal 2011 | |
| L2210 | en | 5x6 | 0,7 | Port Ridge | 1. kvartal 2011 | Kun enheder |
| L3510H | fire | 12×12 | 3.4 | kaktus højderyg | Annulleret | |
| L3510L | fire | 12×12 | 2.8 | kaktus højderyg | 1 kvartal 2012 | |
| L3310 | 2 | 12×12 | 2.1 | kaktus højderyg | 2012 | Kun vært |
| L4510 | fire | 12×12 | n/a | Redwood Ridge | 2013 | DP 1,2 |
| L4410 | 2 | 10x10 | n/a | Redwood Ridge | 2013 | Kun vært |
| L5520 | fire | ??? | ??? | Falcon Ridge | 3. kvartal 2013 | Thunderbolt 2, 20 Gbps, DP 1.2 |
| L5320 | 2 | ??? | ??? | Falcon Ridge | 3. kvartal 2013 | Thunderbolt 2, 20 Gbps, DP 1.2 |
| L6540 [35] | 2 | 10,7 x 10,7 | 100 | Alpine Ridge | 3. kvartal 2015 | Thunderbolt 3, 40 Gbps, PCIe 3.0, HDMI 2.0, DP 1.2, USB 3.0, Strøm op til 100 W (USB Power Delivery kompatibel) |
| L7340 | Titan Ridge | 1. kvartal 2018 | Thunderbolt 3, 40 Gbps, DP 1.4 | |||
| L7540 | Titan Ridge | 1. kvartal 2018 | Thunderbolt 3, 40 Gbps, DP 1.4 | |||
| L7440 | Titan Ridge | 1. kvartal 2018 | Thunderbolt 3, 40 Gb/s, DP 1.4 , valgfri USB-C-kompatibel |
Disse chips er indbygget i ydre enheder og nogle bundkort .
Der er Thunderbolt-controllere tilgængelige som PCIe x4 -tillægskort, men de kræver support fra bundkortet [36] [37] .
Thunderbolt 3-controlleren er indbygget i Intels 10nm Ice Lake- familie af processorer .
| Computerbusser og interfaces | |
|---|---|
| Basale koncepter | |
| Processorer | |
| Indre | |
| bærbare computere | |
| Kører | |
| Periferi | |
| Udstyrsstyring | |
| Universel | |
| Video interfaces | |
| Indlejrede systemer | |