Thunderbolt

Thunderbolt (кодовое имя «Light Peak») - это новый интерфейс для подключения периферийных устройств к к компьютеру через соответветствующую шину расширения. Thunderbolt был разработан компанией Intel, и интегрирован на рынок технического оборудования при сотрудничестве с компанией Apple. Впервые Thunderbolt был коммерчески представлен в рамках линейки обновленных MacBook Pro. Дата релиза - 24 февраля 2011 года. Интерфейс использует тот же коннектор, что и Mini DisplayPort. И хотя торговая марка Thunderbolt принадлежит компании Apple, все права на нее принадлежат компании Intel. Это впоследствии привело к передачи прав владения торговой маркой от Apple к Intel. 

Thunderbolt сочетает в себе технологии PCI Express и DisplayPort, и превращает два этих интерфейса в совершенно новый -  интерфейс последовательных данных, который отличается большей работоспособностью и меньшим количеством проводов. Чипы драйвера Thunderbolt уплотняют данные с этих двух ресурсов для последующей демультилексикации этих данных с целью распространения между устройствами. Это делает данную систему совместимой с существующими аппаратными средствами DisplayPort перед драйвером.

Единичный порт Thunderbolt поддерживает хабы, также как и цепочку до семи устройств, совместимых с Thunderbolt. При этом, два устройства из семи могут быть мониторами, подключаемыми посредством DisplayPort. Существующие адаптеры  Mini DisplayPort для DVI, двойной DVI, HDMI и VGA - полностью совместимы с Thunderbolt, что позволяет осуществлять обратную совместимость без потери функциональности, в отличие от Mini DisplayPort.

Интерфейс был изначально предназначен для работы на оптическом физическом уровне с использованием компонентов, а также на гибком оптическом кабельном волокне, разработанным компанией Intel и ее партнерами в области полупроводников. Однако, впоследствии было выявлено, что даже обычная медная основа была способна обеспечить необходимые 10 Гбит/с пропускной способности на канал, при меньших затратах. В более поздних версиях Thunderbolt по-прежнему планируется внедрить физические оптические уровни, на основе технологии силиконовой фотоники. 

История

Компания Intel представила свою технологию Light Peak в 2009 году, в рамках профильного технологического форума Intel Developer Forum (IDF). Для презентации технологии был использован прототип материнской платы Mac Pro, с 1080p видео-потоком и различными LAN-девайсами, на каждый из которых приходилось порядка 30 метров оптического кабеля, с USB-портом на конце. Система была запущена на прототипе PCI Express-карты, с двумя оптическими шинами, питающими 4 порта. 

В рамках премьеры представители компании заявляли, что их система, оборудованная технологией Light Peak, появится в 2010 году. Одновременно с этим в видео-сервисе Youtube был опубликован ряд HD-камер, построенных на интерфейсе Light Peak, а также лаптопов, док-станций и HD-мониторов, все - от компании intel. Джейсон Зиллер (Jason Ziller), глава программного департамента I/O в Intel также продемонстрировал прессе внутренние компоненты технологии под микроскопом, и выходные данные - через осцилограф.

4 мая 2010 года, в Брюсселе, Intel продемонстрировали новый лаптоп, оснащенный Light Peak-коннектором. Эта демонстрация стала индикатором того, что технология была значительно уменьшена, специально для того, чтобы поместиться в столь небольшое устройство. Устройство одновременно транслировало два видео-потока в HD качестве - прямо на коннектор, демонстрируя тем самым функциональность протоколов. В той же самой демонстрации компания Intel заявила, что технология пойдет в серию уже где-то к концу 2010 года. Ранние прототипы коммерческой версии устройства были продемонстрированы уже в сентябре 2010 года.

Медь против оптики

Изначально предполагавшаяся как оптическая, технология Thunderbolt перешла на электрические соединения в целях сокращения затрат на ее реализацию, а также в целях поставления 10W питания к подключенным устройствам.

В 2009 году, компания Intel, помнится, заявила, что работает над технологией, вмещающей в себя оптическое волокно с медной проволокой. Так, Light Peak мог использоваться также и для зарядки тех устройств, которые к ней подключались. Однако позже, в 2010 году, компания Intel сообщила о первоначальном намерении использовать только лишь один единый коннектор, который бы позволил использование USB 3.0. 

В январе 2011 года в интервью Дэвида Перлмуттера (David Perlmutter) изданию Computerworld, по поводу Thunderbolt было сказано, что его первоначльная реализация будет основана на медной проводке. «Медь оказалась очень хороша, намного лучше того, чем мы предполагали», - отметил он. 

Компания Intel и ее партнеры до сих пор разрабатывают оптическую версию аппаратных устройств и кабелей Thunderbolt. Оптико-волоконные кабели способны «пробить» десятки метров, но они все еще не могут называться надежными поставщиками необходимой мощности, по крайней мере, на начальном этапе. 

Они должны иметь два волокна шириной 62,5-микрона для транспортировки инфракрасного сигнала длиной до 100 метров. Преобразование электрического сигнала в оптический будет встроено в сам кабель, позволяющий текущему гнезду DisplayPort быть впоследствии совместимым, но в итоге компания Intel рассчитывает на чисто оптический трансивер, встроенный в компьютер.

Внедрение на рынок

Новая технология была опубликована в начале 2011 года, когда на рынке только появилась обновленная линейка MacBook Pro. Новый ноутбук, помимо солидного ряда нововведений, похвастал в том числе и новым портом. Аудитория всецело рассчитывала, что это будет долгожданный Light Peak. В то время не было никакой подробной информации о физической реализации новой технологии, не было даже макета. Но как только Intel показали свою новинку, у аудитории сложилось впечатление, что она больше похожа на комбинированный USB/Light Peak. 

Премьера новой технологии стала огромным сюрпризом для всех, поскольку новый порт был построен на основе Mini DisplayPort, а не на USB, как совсем незадолго до премьеры ходили о том слухи. Решение многомесячной делемы было найдено: контроллеры Thunderbolt уплотняют данные, полученные с имеющейся системы DisplayPort, а также с порта PCI Express - в единый кабель. Старые дисплеи, использующие  DisplayPort 1.1 или более ранний порт, должны быть размещены в конце цепи устройства Thunderbolt, но более новые дисплеи могут размещаться в любом месте линии. Устройства Thunderbolt могу быть направлены в любое место цепи.  

Компания Apple опубликовала технические детали, заявляя, что Thunderbolt поддерживает «гирлянду» из 6 устройств. 

В феврале 2011 года компания Apple представила новую линейку компьютеров MacBook Pro, вместе с тем презентовав окончательно свою новую технологию, которая была впервые (и сразу удачно) внедрена в новую серию ноутбуков. Технология получила название Thunderbolt.

В мае 2011 года компания Apple анонсировала новую линейку персональных компьютеров iMac, которые также получили интерфейс Thunderbolt.  

Порт Thunderbolt на новых Маках занял то же самое место в ряду расположения других портов, и поддерживает те же физические размеры и пин-код, что и родственный Mini DisplayPort коннектор. Основное визуальное отличие порта Thunderbolt на Mac в том, что обозначение порта сместило прежнее обозначение DisplayPort. 

Кстати, стандарт DisplayPort частично совместим с Thunderbolt, так как обе технологии открыты для коннектора Mini DisplayPort от Apple. Режим Target Display на Mac требует кабельяThunderbolt для того, чтобы принять входящий видео-сигнал с другого Thunderbolt-совместимого компьютера. Монитор, оснащенный Mini DisplayPort портом, должен быть последним или единственным устройством в цепи Thunderbolt. 

Описание

Thunderbolt построен на физическом разъеме Mini DisplayPort, разработанном компанией Apple. Электрически Mini DisplayPort идентичен DisplayPort, с той лишь разницей, что он использует меньший по размерам разъем, в котором отсутствует замок. 

Thunderbolt может быть реализован и на PCIe видео-карте, которая имеет доступ к DisplayPort data и PCI express соединениям, либо же все это ингрировано в материнскую плату, как на MacBook Air. 

Thunderbolt совместим с устройствами DisplayPort 1.2. Когда к нему подключаются устройства типа DisplayPort, Thunderbolt может обеспечить родной DisplayPort-сигнал на 4 выходные линии данных на скорость не более чем 5.4 Гбит/с на каждую линию. При подключении к порту устройства Thunderbolt скорость на одну линию составляет 10 Гбит/с, пропускная способность - 4 линии, которые сконфигурированы как 2 канала, на каждый из которых приходится по 10 Гбит/с потока данных входа/выхода.

Безопасность

Thunderbolt расширяет функции шины PCI Express, которая является основной шиной в настоящее время. Это существенно снижает уровень доступа к системе. PCI-устройства должны обладать неограниченным доступом к памяти, что может привести к весьма серьезным нарушениям безопасности. Такая проблема существует во многих расширениях высокоскоростных шин, в том числе и у PC Card, ExpressCard и в интерфейсе IEEE 1394 (также известен как FireWire).

Впрочем, «Тандерболтом» могут воспользоваться и злоумышленники. При подключении к компьютеру, устройство, посредством прямого и беспрепятственного доступа к системной памяти и другим устройствам, сможет обойти почти все меры безопасности операционной системы и получить доступ ко всем ключам шифрования, либо же установить на компьютер вредоносное ПО.

Следует отметить, что ряд процессоров Intel, с момента появление микроархитектуры Nehalem (Core i5, Core i7) имеет поддержку VT-d и IOMMU. Это позволяет операционной системе изолировать устройство в своем виртуальном адресном пространстве памяти. Однако, эта функция обычно не используется, за исключением своей первоначальной цели - предоставить гостевой виртуальной машине доступ к к конкретному аппаратному хосту.

Стоимость

По состоянию на февраль 2012 года, два метра Thunderbolt-кабеля от Apple, на американском рынке стоят $49,00. Как активный кабель, он включает в себя схему внутри разъема. Кабель имеет пять проводов: один - для управления, два - однонаправленные пары, один - для входящего, еще один - для исходящего трафика.

Контроллеры Thunderbolt

Модель

Размер

Потребление тока

Семейство

Время релиза

82523EF

15x15

неизвестно

Light Ridge

4 квартал 2010

82523EFL

15x15

неизвестно

Light Ridge

4 квартал 2010

 ???

 ???

 ???

Eagle Ridge

 ???

L3510L

12x12

2.8W

Cactus Ridge

2 квартал 2012

Pin out

Pin 1

GND

Ground

Pin 2

HPD

Hot Plug Detect

Pin 3

HS0TX(P)

HighSpeed Transmit 0 (positive)

Pin 4

HS0RX(P)

HighSpeed Receive 0 (positive)

Pin 5

HS0TX(N)

HighSpeed Transmit 0 (negative)

Pin 6

HS0RX(N)

HighSpeed Receive 0 (negative)

Pin 7

GND

Ground

Pin 8

GND

Ground

Pin 9

LSR2P TX

LowSpeed Transmit

Pin 10

GND

Ground (reserved)

Pin 11

LSP2R RX

LowSpeed Receive

Pin 12

GND

Ground (reserved)

Pin 13

GND

Ground

Pin 14

GND

Ground

Pin 15

HS1TX(P)

HighSpeed Transmit 1 (positive)

Pin 16

HS1RX(P)

HighSpeed Receive 1 (positive)

Pin 17

HS1TX(N)

HighSpeed Transmit 1 (negative)

Pin 18

HS1RX(N)

HighSpeed Receive 1 (negative)

Pin 19

GND

Ground

Pin 20

DPPWR

Power

Другие продукты технологии Light Peak:

  • Sony Vaio Z21 (August 13, 2011)
#