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Thunderbolt

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Thunderbolt

Thunderbolt logo.svg

類別 Dual-protocol I/O[1]
產品歷史
設計者 英特爾蘋果公司
製造商 Various
製造年代 February 2011
規格
長度 5 meters maximum (copper)[2]
8.3 mm
2.5 mm
熱插拔 Yes
外接 Yes
電氣特性 15 W[2]
資料訊號 Yes
資料頻寬 40 Gbps PCIe and DisplayPort bi-directional
100 100 Gbps (over next decade)[3]
協定 Thunderbolt
  • 4× PCI Express 2.0
  • DisplayPort 1.1a
Thunderbolt 2
  • 4× PCI Express 2.0
  • DisplayPort 1.2
Thunderbolt 3
  • 4x PCI Express 3.0
  • DisplayPort 1.2[4]
連接器 Mini DisplayPort, USB Type-C(第三代)
腳位配置
引腳1 GND Ground
引腳2 HPD Hot plug detect
引腳3 HS0TX(P) HighSpeed transmit 0 (positive)
引腳4 HS0RX(P) HighSpeed receive 0 (positive)
引腳5 HS0TX(N) HighSpeed transmit 0 (negative)
引腳6 HS0RX(N) HighSpeed receive 0 (negative)
引腳7 GND Ground
引腳8 GND Ground
引腳9 LSR2P TX LowSpeed transmit
引腳10 GND Ground (reserved)
引腳11 LSP2R RX LowSpeed receive
引腳12 GND Ground (reserved)
引腳13 GND Ground
引腳14 GND Ground
引腳15 HS1TX(P) HighSpeed transmit 1 (positive)
引腳16 HS1RX(P) HighSpeed receive 1 (positive)
引腳17 HS1TX(N) HighSpeed transmit 1 (negative)
引腳18 HS1RX(N) HighSpeed receive 1 (negative)
引腳19 GND Ground
引腳20 DPPWR Power
Thunderbolt插頭
Thunderbolt插座
USB 和 Thunderbolt 速度比較表
Intel 提供兩種 Thunderbolt 控制器:雙插座和單插座。外部裝置和電腦都需要有一個控制器。

Thunderbolt,是由英特爾發表的連接器標準,目的在於當作電腦與其他裝置之間的通用匯流排,介面則是與Mini DisplayPort整合,較新的一代改為與USB Type-C結合,並能提供電源。

早期計劃使用光纖;後期與蘋果公司共同研發,並改用銅線和蘋果的Mini DisplayPort外形,最新一代改為使用USB Type-C介面。由於二合一的整合特點,因此它既能以雙向20Gbps傳輸資料(20Gbps + 20Gbps,特別是針對外接高速網路時),也能相容Mini DisplayPort裝置直接連線Thunderbolt介面傳輸視訊與聲音訊號,還可連線Apple Thunderbolt Display直接同時輸出視訊、聲音與資料,而不用如傳統使用多條連接線。

技術內容[編輯]

2009年,英特爾在英特爾科技論壇(IDF)上發表這個技術,計劃代號 Light Peak。蘋果在2011年2月正式獨家發布具有這種介面的MacBook Pro及一根29美元的連接線。蘋果獨享這技術專利權一年。英特爾的發言人表示,Thunderbolt與USB 3.0可同時應用在未來的系統中,扮演互補角色。

2013年推出Thunderbolt 2,速度翻倍到20Gbps,以對抗USB 3.1速度翻倍到10Gbps。

2015年於台北國際電腦展上發表了Thunderbolt 3,速度翻倍至40Gbps,連接埠更換為 USB Type-C。

第一版(Thunderbolt)[編輯]

2011年,發表第一版Thunderbolt,訊號線最長可達10公尺雙向同步傳輸速度可達10Gbps。

Thunderbolt 技術採用兩種通訊協定 ,包括用在資料傳輸的 PCI Express ,以及用在顯示的 DisplayPort,且完整相容現有的DisplayPort裝置。將來可能取代現行的其他匯流排裝置,如DVIDisplayPortSCSISATAUSBPCI ExpressFirewireIEEE 1394)與 HDMI等,成為電腦對外的單一匯流排。

可以透過菊花鏈(Daisy-chain)方式連接最多六個周邊裝置(其中首兩鏈可包含兩個Apple Thunderbolt Display),透過匯流排可供應10W的電力給周邊。

第二版(Thunderbolt 2)[編輯]

2013年發表的第二版,在代號Falcon Ridge的晶片幫助下,同步傳輸速度上升至20Gbps。英特爾希望在2020年時將它提升到100Gbps,透過光纖線路發送具紅外線訊號代替傳統的資料線進行資料傳輸,當作電腦與其他裝置之間的通用連接線,類似目前USB的功能,未來一台電腦可裝設數個Thunderbolt連接埠,提供不同的裝置使用,也可直接連接到一個具有數種對外接口的裝置上,用一種細長的線纜支援多種輸入輸出裝置。

在物理層面,第一、二版 Thunderbolt 的頻寬都是20Gb/s,因此線材是相容的。訊號線包含四條10Gbps通道,上下行各有兩條。[5]在邏輯層面,第二代 Thunderbolt 合併了第一代的兩條獨立10Gbps通道,使得最高傳輸速度翻倍到20Gbps。

Intel宣稱,Thunderbolt 2 能連接一個顯示屏,並同時傳送4K視訊。

第一款引入 Thunderbolt 2 的產品是ASUS主機板,於2013年8月19日發布[6]。不過,第一款發售的產品是蘋果公司MacBook Pro with Retina (Late 2013),於2013年10月22日推出[7]

第三版(Thunderbolt 3)[編輯]

2015年6月2日,英特爾公司在 COMPUTEX 2015 上公開代號為:Alpine Ridge 的Thunderbolt 3 標準。

新一代 Thunderbolt 節省一半用電,最大供電100W。可連接兩個4K顯示屏,或一個5K顯示屏。基於 PCIe 3.0 x4,頻寬是上代的兩倍,達到40Gb/s,即是大約5.1GB/s。支援 HDMI2.0(4K 60Hz)和 DisplayPort1.3(5K 60Hz)。[8][9]

由於支援 Thunderbolt 的廠商不多,而且採用 Thunderbolt 的裝置大多是高端產品,價格昂貴,加上介面使用的是蘋果Mini Displayport,配件無法用在其他電子裝置,普及程度遠低於對手USB。故這版本的 Thunderbolt 將與 USB Type-C 的接頭相容,使 Thunderbolt 介面變得更普及[10]

商品化[編輯]

MacBook Air 13" 右側的SD卡插槽、USB 3.0介面和Thunderbolt介面

2011年2月24日,蘋果公司發布新款 MacBook Pro,搭載 Thunderbolt 技術,這是此技術首次應用在商業產品上。在PC產品上蘋果有一年的專利獨享權。同日,Promise 發布 Pegasus 存儲產品,同樣應用此技術,這是此技術首次應用存儲業產品上。稍後,蘋果發布了使用 Thunderbolt 技術的 Apple Thunderbolt Display,2012年發布了兩個小配件:Apple Thunderbolt to Gigabit Ethernet Adapter 和 Apple Thunderbolt to FireWire 轉換器。近來,英特爾發布了 Thunderbolt 主機板,另外,Asus 的 Zenbook 也將加入 Thunderbolt。還有訊息稱 Canon 也準備將 Thunderbolt 介面加入自己的 EOS 系列相機中,以應對全高畫質錄像帶來的巨大檔案。

2013年6月10日,蘋果公司發布新款 Mac Pro 並將搭載 Thunderbolt 2 技術[11]

2015年8月,Intel發布Intel 100系列主機板和Skylake微架構處理器,其中Z170主機板將搭載Thunderbolt 3技術[12]

軼事[編輯]

  • 如果用 Thunderbolt 3 連接外部 PCIe 顯示卡,運行頻寬是安裝在主機板裡的顯示卡的大約25%(Thunderbolt 用的是 PCIe 3.0 x4;而顯示卡用的是 PCIe 3.0 x16)。但由於顯卡實際上使用的頻寬不多,依遊戲或軟體不同,實測效能可達70~99%。

參考資料[編輯]

  1. ^ Thunderbolt Technology. Intel. [June 28, 2011]. 
  2. ^ 2.0 2.1 Technology Brief (PDF). Intel. [February 25, 2011]. 
  3. ^ Lowensohn, Josh. Intel's Thunderbolt: What you need to know (FAQ). CNet News (CBS Interactive). February 24, 2011 [February 25, 2011]. 
  4. ^ Thunderbolt™ 3 – The USB-C That Does It All. Thunderbolt Technology Community. 2015-06-02. 
  5. ^ Anand Lal Shimpi. Intel's Thunderbolt 2: Everything You Need to Know. AnandTech. June 9, 2013 8:39 PM EST [2014-07-26]. 
  6. ^ Walton, Jarred (August 19, 2013). "ASUS Introduces Z87-Deluxe/Quad: World’s First Thunderbolt 2 Certified Motherboard". AnandTech. Retrieved December 28, 2013.
  7. ^ Torres, Edwin (January 28,2013) [1]. MacRumors. Retrieved January 28, 2014.
  8. ^ Intel’s incredibly fast Thunderbolt 3 switches to USB-C connector. ExtremeTech. 2015-06-04 [2015-08-04]. 
  9. ^ Joel Hruska. Next-gen Thunderbolt details: 40Gbps, PCIe 3.0, HDMI 2.0, and 100W power delivery for single-cable PCs. extreme tech. April 22, 2014 at 2:15 pm [2014-09-22]. 
  10. ^ 【COMPUTEX 2015】Intel 發表Thunderbolt 3 標準,全面相容USB Type-C - TechNews 科技新報. 2015-06-03 [2015-06-04].  參數|title=值左起第57位存在line feed character (幫助)
  11. ^ Apple unleashes new Mac Pro – 8 times smaller, 6 Thunderbolt 2 ports, AMD graphics. [2013-06-13]. 
  12. ^ Thunderbolt 3 與 U.2 配置,ASUS Z170-Premium 主機板曝光. [2015-09-18]. 

外部連結[編輯]