Что такое тандерболт в ноутбуке
Перейти к содержимому

Что такое тандерболт в ноутбуке

  • автор:

Thunderbolt — что это за разъем, плюсы и минусы интерфейса. Версии Тандерболт 1,2,3,4,5

С растущим спросом на все более компактные лэптопы появление универсального аппаратного интерфейса оставалось делом времени, пока в 2009 году инженеры Intel в сотрудничестве с IT-гигантом Apple не представили принципиально новую технологию Light Peak, вскоре ставшую известной как Thunderbolt.

Новейший высокоскоростной интерфейс объединяет в своей архитектуре дополняющие друг друга стандарты PCI-E и DP в единый последовательный сигнал, что позволяет подсоединять одновременно вплоть до шести устройств или подключать их параллельно через концентраторы на скорости до 40 Гбит/c.

Что такое Thunderbolt?

Thunderbolt — предназначенный для подключения периферии к ПК универсальный двунаправленный протокол, комбинирующий шины PCI-Е и DisplayPort. Начиная с 3-ей версии протокола, в качестве разъема за основу взят порт USB Type-С.

Смена первоначального рабочего названия на Thunderbolt обусловлена переходом с нецелесообразно дорогой оптоволоконной технологии Light Peak на использование меди в кабелях. Благодаря этому, удалось не только снизить затраты, но и повысить допустимую нагрузку до 10 Ватт на порт с целью подачи питания на подключенные устройства.

Версии и виды Thunderbolt

За более, чем 10 лет развития, интерфейс претерпел немало изменений: повысилась пропускная способность, сменился разъем подключения, было существенно увеличено питание на шину и многое другое.

Thunderbolt в ноутбуке

Вместе с тем, на смену третьей модификации интерфейса уже пришел Thunderbolt 4. Более того, в начале 2021 года представители Intel анонсировали планы по разработке Thunderbolt 5-го поколения.

Thunderbolt 1

Пилотная модификация интерфейса, представленная еще на заре 10-х годов, объединяет стандарты PCIe и DP и обеспечивает питание посредством одного кабеля. Технология использует 18-вольтовую шину и потребляет ток силой около 550 мА.

Среди особенностей интерфейса Thunderbolt 1-го поколения:

  • В качестве порта за основу был взят разъем MiniDP;
  • Задействовано 2 канала, пропускная способность одного составляет 10 Гбит/с. Предельная скорость контроллера ограничена 20 Гбит/с;
  • Комбинируются 4 шины PCI-Е 2.0 и DisplayPort модификации 1.1a.

Thunderbolt 2

Обновленная спустя два года версия протокола Thunderbolt объединяет в себе два двунаправленных канала с производительностью 10 Гбит/с. Результирующая скорость, таким образом, достигает 20 Гбит/с. Объем информации, который единовременно может проходить через соединение, не увеличился, но пропускная способность канала повысилась вдвое.

Разъем подключения. Thunderbolt 2 поддерживает подключение внешних устройств, использующих Mini DisplayPort. Интерфейс также поддерживает последнюю спецификацию DisplayPort 2.1 без возможности последовательного подключения.

Поддержка периферии. Вторая версия контроллера, равно как и первая модификация, поддерживает одновременную работу вплоть до шести устройств, не теряя свою взаимосовместимость с USB и FireWire через соответствующие переходники.

Обратная совместимость. Во второй версии используется аналогичный разъем, что и раньше, поэтому оборудование, работающее корректно с Thunderbolt 2, не будет испытывать проблем с совместимостью со стандартом первой версии, равно как и наоборот. Однако же девайсы на базе Thunderbolt 1, подключенные ко входу следующей версии, не смогут функционировать на скорости, превышающей 10 Гбит/с.

Максимальное разрешение. Интеграция DisplayPort 1.2 добавляет поддержку формата сверхвысокого разрешения 4К в обновленной технологии.

подключение макбука с помощью Thunderbolt 4

Thunderbolt 3

Контроллер последующего поколения вышел в свет в 2015 году и отличался немалым числом новых технологических решений.

Тандерболт 3 скорость передачи данных

Порт подключения. Для соединения с периферией используется иной разъем — USB Type-C, пришедший на смену MiniDP.

Пропускная способность. В сравнении с прошлой версией, использующей шину PCI-Express 2 X4 с предельной производительностью 20 Гбит/с, в новом контроллере задействована шина PCI-Express 3 X4, а его скорость достигает уже 40 Гбит/с.

Энергопотребление. В противовес прошлой модификации, Thunderbolt 3 экономит половину электроэнергии и подает на контакты ток мощностью до 100 Ватт, лишая потребность в отдельном источнике питания для корректной работы особо требовательной периферии.

Видеоинтерфейс. Контроллер обеспечивает работу 8-полосного протокола DisplayPort 1.2, который может одновременно управлять двумя 4K-мониторами с частотой обновления кадров 60 Гц либо одним 4K-монитором с частотой 120 Гц, либо же одним 5K-монитором с частотой 60 Гц.

Совместимость. Новый интерфейс обладает совместимостью с Thunderbolt 1 и 2 при использовании соответствующего адаптера, а также с USB-периферией и устройствами DisplayPort через переходник.

Thunderbolt 4

В июле 2020 года Thunderbolt 4 ожидаемо пришел на смену порту третьего поколения. Скорость обмена данными однако не возросла — предельная пропускная способность сохранилась на уровне 40 Гбит/с. Сохранился и прежний разъем подключения — USB Type-C.

Тем не менее, четвертая версия привнесла достаточное количество улучшений:

  • Во-первых, новый интерфейс способен обрабатывать значительно больший поток видеоданных. Thunderbolt 4 позволяет подсоединить 1 монитор с разрешением 8К либо два 4К-монитора, что вдвое увеличивает возможности Thunderbolt третьего поколения.
  • Во-вторых, функция выхода из режима сна позволяет моментально возобновить взаимодействие с подключенной периферией.
  • В-третьих, скорости по шине PCIe возросли вдвое — до 32 Гбит/с. Такое улучшение особенно важно при подключении внешних видеокарт.

Наконец, улучшения коснулись и безопасности передачи данных с внедренной технологией виртуализации, которая накладывает дополнительные ограничения на прямой доступ к памяти.

разница Thunderbolt и Light Peak

Отличается ли Thunderbolt от Light Peak?

Light Peak — это лишь производственное название Thunderbolt на тот момент времени, пока технология находилась на первых порах разработки. Фактически, это названия одной и той же технологии.

Однако следует отметить, что хотя Thunderbolt и предназначен для использования как медных, так и оптоволоконных соединений, сейчас используются только первые. Они как раз таки и позволяют передавать питание.

Оптоволоконные провода вероятно начнут внедряться только тогда, когда появится необходимость в кабелях длиной свыше трех метров.

Thunderbolt и DisplayPort — что эффективнее?

Будучи гибридной технологией, Thunderbolt совмещает в себе возможности PCI-Express и DisplayPort. Это позволяет высокоскоростному интерфейсу обрабатывать аналогичные типы данных в идентичном качестве — с разрешением выше Full HD и до восьми каналов звука, что позволяет и сам стандарт DisplayPort.

В случае с качеством обработки видеосигнала, основным ограничением является видеокарта. Например, новые модели ноутбуков поддерживают подключение мониторов с разрешением до 5120×2880 пикселей.

На ПК по типу Mac-клиентов порт Thunderbolt способен работать одновременно с двумя мониторами высокой разрешающей способности. Подключить монитор с поддержкой Mini DisplayPort можно напрямую либо через интерфейсы DisplayPort, HDMI, DVI или VGA при помощи адаптера.

Thunderbolt или FireWire, USB, eSATA

Ключевым преимуществом новой технологии перед другими стандартами очевидно остается высокая скорость обмена данными.

Еще же одним неоспоримым плюсом в пользу нового интерфейса является поддержка передачи как данных, включая видео и аудио, так и питания через единый компактный порт. Благодаря возможности последовательного подключения, можно соединить несколько периферийных устройств посредством одного кабеля.

Совместимость Thunderbolt

При помощи адаптеров к портам Thunderbolt можно подсоединить оборудование, например, с USB-выходами, FireWire400 и FireWire800. На скорости однако это никак не повлияет в силу ограниченной производительности устаревших контроллеров. К примеру, кабель FireWire800 по-прежнему не сможет оперировать на скоростях свыше 800 Мбит/с.

Помимо питания, гибридный интерфейс Thunderbolt передает все типы данных: как медиа, включая аудио и видео, так и сеть, поэтому, кроме стандартного обмена данными, поддерживаются и Ethernet-подключения, и аудиоинтерфейсы.

Переходники и адаптеры для Thunderbolt

Вся периферия, поддерживающая протокол USB Type-C, а также кабели, переходники и зарядные устройства совместимы при присоединении к разъемам Thunderbolt 3 и 4, однако Thunderbolt-специфичные устройства, не будут обнаружены системой при подключении ко входу USB Type-C.

универсальный переходник Thunderbolt

Визуальное различие между кабелями Thunderbolt и USB Type-C сводится к специфичной маркировке первых: на кабель, вне зависимости от его версии и модификации, нанесен логотип интерфейса в виде молнии. В свою очередь провода USB Type-C обладают иной маркировкой.

Видеоадаптеры. Для подключения к мониторам, имеющих отличные от Thunderbolt выходы, необходимы соответствующие переходники: с USB-С на HDMI и VGA производства Apple, а также адаптеры с USB-С на DisplayPort, MiniDP и DVI от сторонних производителей.

Адаптеры для передачи данных. Для соединения USB-периферии с новыми моделями ноутбуков, оснащенным входом Thunderbolt версии 3 или 4, понадобится специальный кабель, переходник или док-станция. В продаже можно найти как переходники от компании-разработчика, так и от сторонних производителей. Наиболее востребованные адаптеры — переходник с Thunderbolt 3 на Thunderbolt 2 и адаптер, обеспечивающий переход с интерфейса USB Type-C на стандартный и привычный USB Type-A.

С их помощью можно соединить компьютер с любым устройством, поддерживающим предыдущие модификации Thunderbolt 1 и 2, а также любое USB-устройство. Более того, существуют адаптеры для прямого подключения накопителей с портом FireWire.

подключаем 2 и более мониторов через Thunderbolt

Сколько устройств можно подключить?

Интерфейс позволяет подсоединять до 6 девайсов на порт последовательным образом: например, к самому порту Thunderbolt можно подключить видеокарту, к видеокарте — клавиатуру, далее — USB-накопители и прочие вспомогательные адаптеры.

Последовательный тип подключения однако накладывает на периферийные устройства необходимость оснащения сразу двумя Thunderbolt-портами: первый — для соединения с устройством в начале цепи или непосредственно самим входом Thunderbolt на ноутбуке или десктопе, второй — для соединения с последующими периферийными устройствами.

Преимущества и недостатки Thunderbolt

  • Поддержка до двух 4K-мониторов с частотой обновления кадров 60 Гц;
  • Совмещение в одном интерфейсе двух дополняющих друг друга типов технологий — DisplayPort и PCI-E;
  • Пропускная способность до 40 Гбит/с, что в 4 и 8 раз превосходит скорости стандартов USB 3.1 Type-C и USB 3.0 соответственно;
  • Порт обладает повышенной мощностью и, следовательно, поддерживает опцию быстрой зарядки;
  • Расширение возможностей за счет использования док-станций, позволяющих подключать в том числе и видеокарты.
  • Устройства с Thunderbolt пока еще менее распространены, чем классическая USB-периферия. Вследствие этого, использовать все преимущества высокоскоростного интерфейса можно только на новом оборудовании;
  • Более дорогая технология производства по сравнению с USB и Firewire;
  • Куда меньшее число поддерживаемых устройств при последовательном подключении периферии. Так, Thunderbolt поддерживает одновременно 6 устройств, тогда как USB — более 120 подключений, а Firewire — до 63 устройств.

Будущее — за Thunderbolt?

Попытка объединить данные, видеопоток и питание в одном небольшом интерфейсе обернулась для компании Intel успехом — он уже позволил унифицировать подключение разного рода периферии к компьютерам, повысив пропускную способность в 4 раза за 10 лет развития технологии.

Скорости передачи данных, удваивающиеся ежегодно, а также растущее разрешение мониторов до 8K и 16K оставляет широкие перспективы развития для Thunderbolt. Уже известно о том, что пропускная способность разрабатываемой пятой версии контроллера будет увеличена вдвое — до 80 Гбит в секунду.

Тенденция на уменьшение размеров ультрабуков будет также способствовать распространению Thunderbolt — со временем универсальный и компактный разъем сможет окончательно заменить собой FireWire, USB, eSATA и большинство видеовходов.

Как работает технология Thunderbold, и в чем плюсы. Что такое thunderbolt в ноутбуке

Thunderbolt 3 обеспечивает скорость передачи данных до 40 Гбит/с, что делает его очень привлекательной технологией для высокопроизводительных приложений хранения данных.

Все, что вам нужно знать о Thunderbolt

Технология Thunderbolt (так сказать, совместная разработка Apple и Intel) получила широкое распространение в MacBook последнего поколения. Вы, вероятно, знаете, что Apple медленно внедряет в свое оборудование «сырые» технологии, но Thunderbolt нельзя описать подобным образом. Чем же привлекла Apple эта технология чрезвычайно быстрой передачи данных? В этой статье вы найдете все, что нужно знать о новейшем стандарте передачи данных.

Что такое Thunderbolt?

Thunderbolt (ранее известный как Light Peak) — это довольно новая технология подключения периферийных устройств, разработанная компанией Intel в сотрудничестве с Apple, которая позволяет передавать данные, видео, аудио и питание через один порт. Основанный на архитектуре PC Express и DisplayPort, Thunderbolt позволяет передавать данные со скоростью передавать данные на высоких скоростях. Этот порт можно использовать для передачи видео высокого разрешения через DisplayPort. Каждый порт Thunderbolt обеспечивает мощность до 10 Вт для технологических соединений.

Light Peak — это кодовое название, данное Thunderbolt компанией Intel, когда технология еще находилась в стадии разработки, и это название, которое дается любой технологии. Единственное, что стоит отметить, это то, что в то время как Thunderbolt включает в себя как оптическую, так и электрическую передачу данных, Apple использует только электрические цепи. Intel ожидает, что большинство производителей будут использовать электрические схемы из-за низкой стоимости и портативности источника питания. Если используются кабели длиной более 3 метров, может потребоваться оптическая версия.

Как Thunderbolt использует PCIExpress?

PCI Express — это высокоскоростная архитектура, используемая для подключения различных компонентов компьютера Mac, таких как процессоры, видеокарты и накопители. Как вы можете себе представить, PCI Express позволяет этим компонентам достаточно быстро взаимодействовать друг с другом. Thunderbolt — это отличная технология, поскольку она использует шину PCIExpress для мгновенного подключения.

Теоретически, это очень быстро. Каналы Thunderbolt обеспечивают скорость передачи данных 10 Гбит/с, и каждый порт может содержать два канала. Thunderbolt также является двунаправленным. Это означает, что данные могут отправляться и приниматься одновременно. На практике можно достичь скорости до 8 ГБ/с. Это намного быстрее, чем FireWire 800 и USB 3.0. Не говоря уже о соединениях eSATA на многих компьютерах под управлением Windows.

Конечно, как и в случае с любым высокоскоростным интерфейсом, производительность каждого подключенного устройства снижается из-за ограничений самого устройства. Например, максимальная рабочая скорость многих дисков SATA составляет 3 Гбит/с, в то время как даже диски SATA 3.0 теоретически ограничены 6 Гбит/с. Даже прокси-устройства могут «потреблять» значительную скорость.

Перейдя на USB-C, Thunderbolt3 обеспечил быстрый переход от устройств Apple к другим компьютерам и ноутбукам. Единственным недостатком были проблемы с совместимостью. Новое USB-подключение было несовместимо с Thunderbolt первого и второго поколения без дорогостоящих адаптеров.

Видео и интерфейсный разъем Thunderbolt

Основная причина замены интерфейса Thunderbolt была связана с выбором интерфейса. Вместо того чтобы полагаться на новый разъем, технология Thunderbolt изначально опиралась на технологию DisplayPort и ее конструкцию мини-штекера. Это было сделано для того, чтобы один комбинированный кабель мог передавать видеосигналы в дополнение к сигналам передачи данных. DisplayPort был логичным выбором между интерфейсами видеосоединений, поскольку в спецификации уже был предусмотрен вспомогательный канал передачи данных. Два других разъема для цифровых дисплеев, HDMI и DVI, не имеют этой функции.

Порты Thunderbolt на ноутбуках

Что же делает эту функцию такой привлекательной? Хорошим примером является небольшой суперноутбук, такой как MacBook. Место для внешних периферийных устройств очень ограничено. Используя Thunderbolt в устройстве, Apple смогла объединить данные и видеосигналы в один канал. В сочетании с Apple Thunderbolt Display монитор также может выступать в качестве базовой станции для ноутбука. Сигнальная часть кабеля Thunderbolt позволяет монитору использовать порты USB, FireWire и Gigabit Ethernet на одном кабеле. Это значительно уменьшает общее нагромождение кабелей, выходящих из ноутбука, и расширяет общие возможности, поскольку физические порты Ethernet и FireWire не используются ультратонким ноутбуком.

Для обеспечения совместимости с традиционными мониторами DisplayPort порт Thunderbolt полностью совместим с DisplayPort. Это означает, что любой монитор DisplayPort может быть подключен к периферийному порту Thunderbolt. Важно отметить, что это означает, что соединение Thunderbolt для передачи данных на кабеле больше не будет функционировать вдоль кабеля. По этой причине такие компании, как Matrox и Belkin, разрабатывают базу Thunderbolt. Станции находятся в стадии разработки.. Через базовую станцию.

Использование более одного устройства на интерфейсный порт

Еще одной особенностью, включенной в спецификацию Thunderbolt, является возможность использования нескольких устройств с одного периферийного порта. Это устраняет необходимость в использовании нескольких портов, совместно используемых многими компьютерами. Поскольку компьютеры становятся все меньше, места для ссылок остается все меньше и меньше. Многие ультратонкие ноутбуки, такие как MacBook Airs и ультрабуки, вмещают только два или три слота. Существует гораздо больше различных периферийных портов, чем помещается в таких устройствах.

Чтобы обеспечить возможность использования нескольких периферийных устройств на одном порту, Thunderbolt использует функцию последовательного подключения, появившуюся в FireWire. Чтобы это работало, периферийные устройства Thunderbolt имеют как входящие, так и исходящие порты соединения. Первое устройство в цепочке подключено к компьютеру. Следующее устройство в цепочке подключает свой входящий порт к исходящему порту первого устройства. Каждое последующее устройство подключается таким же образом, как и предыдущий элемент в цепочке.

Существуют некоторые ограничения на количество устройств, которые можно подключить к порту Thunderbolt. В настоящее время стандарт позволяет соединять между собой до шести устройств. Очевидно, что во многом это связано с ограничениями поддерживаемой пропускной способности канала передачи данных. Если установлено слишком много устройств, эта пропускная способность может быть перегружена, и общая производительность периферийных устройств может пострадать. Это наиболее очевидно в текущем стандарте, когда несколько мониторов подключены к одной цепи.

PCI-Express

Для реализации части данных интерфейса Thunderbolt компания Intel решила использовать стандартную спецификацию PCI-Express. По сути, Thunderbolt объединяет интерфейс PCI-Express 3.0 x4 с процессором и видео DisplayPort в одном кабеле. Использование интерфейса PCI-Express является логичной процедурой, поскольку он уже используется в качестве стандартного интерфейса подключения процессора к внутренним компонентам.

При пропускной способности PCI-Express порт Thunderbolt должен поддерживать скорость до 10 Гбит/с в обоих направлениях. Этого более чем достаточно для новейших периферийных устройств, к которым подключается компьютер. Большинство устройств хранения данных работают значительно ниже текущих стандартов SATA, и даже твердотельные накопители не могут достичь таких скоростей. Кроме того, в большинстве локальных сетей используется Gigabit Ethernet. Gigabit Ethernet обеспечивает лишь десятую часть их общей пропускной способности. Именно поэтому мониторы и базовые станции Thunderbolt обычно обеспечивают подключение к сети, периферийные устройства USB и могут передавать данные на внешние устройства хранения.

Если нет адаптера для обхода этого ограничения (или создания T-разветвления), последним устройством в цепочке должен быть монитор.

Какие устройства можно подключить через Thunderbolt?

Первоначальные версии Thunderbolt 1 и Thunderbolt 2 поддерживали только компьютеры Apple. С выходом Thunderbolt 3 ситуация улучшилась, и спектр периферийных устройств, которые могут использовать Thunderbolt, значительно расширился, поскольку этот порт теперь совместим с устройствами, предназначенными для USB-C. Для подключения устройств через Thunderbolt доступны следующие варианты

  • пять различных устройств с портами Thunderbolt и двумя экранами, и
  • Шесть устройств и один экран Thunderbolt, и
  • Шесть устройств, один экран с адаптером mini display port и
  • Пять устройств, один дисплей Thunderbolt и один экран через адаптер Mini Display Port

Это позволяет плавно и быстро управлять группами устройств или быстро обмениваться различными типами файлов между компьютерами.

Как работает Thunderbolt?

Порт Thunderbolt можно подключить двумя способами

  • Непосредственно к процессору через линию PCIExpress.
  • Подключение к набору микросхем PCH через PCle

Рисунок 4: Схема, показывающая два способа подключения Thunderbolt к устройству.

На этой схеме показано, как информация из порта дисплея передается между Thunderbolt и FDI (Flexible Display Interface). Все данные с PCle и DisplayPort «протекают» через Thunderbolt отдельно, где они смешиваются и разъединяются в конце. Для работы системы таким образом необходимы прочные активные кабели. Это влияет на стоимость трубопровода. На обоих концах кабеля находятся специальные датчики, отвечающие за усиление сигнала передачи.

Розетки.

Поэтому в сегодняшней статье мы подробно рассмотрели, что такое Thunderbolt, чем он отличается от других кабелей, какими особенностями обладает и как работает эта технология. Автор в простой и доступной форме освещает основные вопросы, которые могут возникнуть у новичков в области Apple, и надеется, что читатели осознают потенциал этой технологии.

Желаем вам легкой и надежной работы с продуктами Apple!

Самый быстрый интерфейс: Ethernet, Wi-Fi, SATA, PCI Express, Thunderbolt, USB

Самый быстрый интерфейс: Ethernet, Wi-Fi, SATA, PCI Express, Thunderbolt, USB

Объёмы передаваемых данных непрерывно увеличиваются. В профессиональных приложениях это связано с развитием алгоритмов Big Data. Дома диагональ наших экранов растёт, а вместе с ней и качество фильмов. С недельного отпуска можно легко привезти четверть терабайта фотографий и видео. Всё нужно разместить, да ещё и периодически перекинуть бэкап. Здесь уже важно не только количество места, но и скорость работы с ним.

Речь пойдёт об интерфейсах передачи различных файлов между устройствами, которые можно встретить на работе и дома:

  • десктопы/рабочие станции;
  • ноутбуки;
  • планшеты;
  • смартфоны;
  • СХД (NAS);
  • телевизоры с ОС и другие.

Данные с одного устройства на другое можно передать двумя способами: по сети (проводной или беспроводной) и посредством переноса на носителях информации.

Старый добрый Ethernet

За последнюю декаду большинство домашних роутеров получило поддержку Gigabit Ethernet (GigE). Моделей со скоростью 100 Мбит/с (100BASE-T) уже не хватит для подключения к быстрому тарифу интернет-провайдера. Тем более, разница с гигабитной сетью заметна при работе с сетевым хранилищем. Жёсткие диски со скоростью вращения шпинделя 7200 об/мин. демонстрируют средние скорости чтения/записи 140/130 МБ/с. Производительность сетевого интерфейса здесь будет узким местом и лучше, если оно будет на уровне теоретического максимума GigEу125 МБ/с.

В перспективе распространение технологии 10GigE в массовых домашних маршрутизаторах, которая пока встречается редко.

Нет проводов — есть Wi-Fi

В повседневных задачах, когда некритичны задержки из-за помех, беспроводная сеть успешно заменяет проводную. Стандарты активно развиваются: появившийся Wi-Fi 5 (802.11 ac) значительно поднял планку пропускной способности радиоканала, но нужно обязательно учитывать, что на практике скорость беспроводного соединения существенно ниже теоретической. Результаты измерений, предоставляемые производителями сетевого оборудования, также сложно повторить, поскольку получены они были в условиях, приближенных к идеальным. Усредненная по нескольким экспериментам производительность Wi-Fi 5 — 1,3 Гбит/с. Дальнейший этап развития — Wi-Fi 6, увеличивающая это значение до 4,8 Гбит/с.

Что может SATA?

Интерфейс SATA в первую очередь ассоциируется со стационарными жёсткими дисками в компьютерах: магнитными (HDD) и твердотельными накопителями (SSD). Актуальные ревизии SATA II и SATA III имеют теоретические максимумы в 3 и 6 Гбит/с соответственно. Для HDD необходимости в такой полосе нет, поскольку лучшие представители с 7200 rpm способны выдать чуть более 210 МБ/с, а диски с 5400 rpm — 160 МБ/с.

В свою очередь технологии SSD бурно развивались и в итоге скорости упёрлись в потолок SATA. Так, для имеющего множество опубликованных тестов Samsung 860 Evo, заявлены скорости чтения/записи 550/520 МБ/с.

Разработчики интерфейса не стали развивать его в первоначальном виде. Вместо этого был взят курс на стандартизацию подключения SSD-дисков к шине PCI-Express (PCIe).

Эволюция USB

Ещё в 2000-х, с развитием технологий flash-памяти, стандарт USB стал основным не только для периферийных устройств, но и для носителей информации. Несколько лет скорость передачи 480 Мбит/с, определяемая как предельная в спецификации USB 2.0, была достаточной для работы с самыми быстрыми флэш-накопителями. Но благодаря росту потребности в SSD-дисках и характерных им скоростей, USB перешёл в следующую итерацию — USB 3.0. Эта спецификация декларировала более чем десятикратный рост пропускной способности — 5 Гбит/с.

Далее спецификация USB 3.0 была переименована в USB 3.1 Gen1 и появилась вторая — USB 3.1 Gen2, поднявшая планку до 10 Гбит/с и включившая в себя кодировку с меньшими ресурсозатратами. Соответствующие им порты на устройствах, например, ноутбуках, маркируются как SuperSpeed (SS) и SuperSpeed+ (SS+).

Во второй половине 2010-х вышла последняя на данный момент спецификация USB 3.2 в трёх вариантах:

  • USB 3.2 Gen 1, она же SuperSpeed USB (SS);
  • USB 3.2 Gen 2, она же SuperSpeed USB 10 Gbit/s (SS+);
  • USB 3.2 Gen 2×2, она же SuperSpeed USB 20 Gbit/s (SS++).

Здесь часто возникает путаница, поддерживаемая «вольным подходом» производителей к обозначению продукции. По сути обозначение USB 3.0 не актуально с момента выхода USB 3.1. Теперь же, согласно рекомендациям организации USB-IF, правильно указывать только спецификацию USB 3.2 и её идентификатор поколения Gen. Но повсеместно используются маркировки “USB 3.0” и “USB 3.1”, при этом имеется в виду одно и то же. Поэтому иногда проще ориентироваться на обозначение SuperSpeed. Вектор развития стандарта на ближайшее будущее определён в спецификации USB4, опубликованной в прошлом году. В частности, будет единый порт Type-C, скорость до 40 Гбит/с и обратная совместимость вплоть до USB 2.0.

USB позволяет сделать портативным любой SATA-накопитель. Для этого применяются переходники и боксы.

Обычно у них на выходе SS USB, но при выборе обязательно посмотрите бенчмарки этих устройств, чтобы они не порезали скорость диска. Подобные переходники есть внутри любого внешнего диска, чаще всего распаяны на плате. Например, один из лидеров рынка — Samsung SSD T5 перекачивает данные между интерфейсами посредством моста mSATA — SS+ USB. Он обеспечивает скорость до 540 МБ/с, что равносильно прямому подключению быстрейших SATA SSD.

Новое применение PCI-Express

Когда технологии твердотельных накопителей шагнули вперёд настолько, что перестали умещаться в полосу пропускания интерфейса SATA III, пришло время обратиться к более скоростной компьютерной шине. Долго искать не пришлось — по соседству с SATA на материнских платах давно были порты PCIe. В основном они использовались для подключения видеокарт и различных плат расширения, и разработчики адаптировали SSD для работы по каналу PCIe. А один канал PCIe 3.0 обладает пропускной способностью 6.4 Гбит/с, четыре канала — 25.6 Гбит/с. В четвёртой версии протокола эти показатели удвоены.

Для SSD, работающих с PCIe, была разработана спецификация NVM Express (NVMe). NVMe SSD выпускаются в нескольких специальных форм-факторах (M2, U2), а также в виде плат расширения PCIe.

Они используют две или четыре линии интерфейса. За счёт этого скорость дисков NVMe Gen 3.0 ограничена сверху на уровне 3.5/3.3 ГБ/с, а NVMe Gen 4.0 — 5.0/4.4 ГБ/с. Посмотрите примеры тестов и сравнение накопителей разного типа, например, здесь. Показатели впечатляют даже по сравнению с лучшими SATA SSD. А HDD вообще покинули здание.

При выборе нужно учитывать форм-фактор диска, разъём для установки и количество доступных линий PCIe для данного разъёма.

Прорывной Thunderbolt

Интерфейс, согласно данным разработчика Intel, объединяет в один последовательный сигнал PCI Express и DisplayPort. Он предоставляет широкие полосы пропускания: 10, 20 и 40 Гбит/с. Thunderbolt стал главной новинкой в своём классе в минувшем десятилетии и имеет перспективы стать обязательным для поддержки на всех новых устройствах. На макбуках и других топовых ноутбуках такая поддержка есть уже несколько лет.

Новой вехой в развитии передачи данных стало и решение использовать Thunderbolt 3 в качестве порта USB Type-C. Этот разъём обладает рядом важных преимуществ, в том числе симметричность и поддержка нескольких скоростных протоколов. Развитие поддержки этих протоколов различными устройствами подразумевает снижение количества используемых кабелей и адаптеров.

Thunderbolt 3 позволяет использовать более быстрые диски PCIe с подключением к устройству через USB Type-C. Например, для Samsung X5 Portable заявлена скорость до 2800 МБ/с. Такие характеристики достижимы благодаря тому, что задействуются четыре канала PCIe 3.0 и интегрированный мост, коммутирующий их с Thunderbolt 3.

Важный момент при использовании Thunderbolt 3 — количество поддерживаемых каналов PCIe в устройстве. В некоторых ноутбуках она ограничивается двумя, что автоматически нивелирует скорость передачи данных по интерфейсу до уровня Thunderbolt 2 (20 Гбит/с).

Thunderbolt позволяет сделать внешними накопители NVMe SSD по аналогии с подключением по USB SATA-дисков. В такой конфигурации также будет критичным производительность моста Thunderbolt — NVMe.

Первый на финише

В абсолютном исчислении среди рассматриваемых интерфейсов самый быстрый — PCI Express, что не удивительно, ведь он изначально создан для работы с гораздо более скоростными устройствами. Для задач, требующих минимальное время на файловые операции — NVMe SSD обязателен к применению, а на вашем декстопе или ноутбуке должен быть подходящий разъём.

С точки зрения мобильности, самый перспективный интерфейс — Thunderbolt 3. Базирующийся на PCIe и наследующий его скоростные данные, Thunderbolt имеет все шансы стать массовым универсальным стандартом. Поэтому выбирая новое устройство, обратите внимание на наличие порта USB-C со значком молнии.

Что такое Thunderbolt

Thunderbolt — это название аппаратного интерфейса, разработанного компаниями Apple и Intel для подключения внешних устройств к компьютеру. Thunderbolt 1 и Thunderbolt 2 использовали такой же разъем, что и Mini DisplayPort (mDP), а уже Thunderbolt 3 и Thunderbolt 4 используют USB Type-C. Thunderbolt объединяет в себе протоколы PCI Express (PCIe), DisplayPort (DP) и USB, а также дополнительно подается питание, и все это по одному кабелю.

В системах, использующих Thunderbolt 2 пользователи имеют скорость передачи до 20 Гбит/сек с поддержкой DisplayPort 1.2. Устройства с Thunderbolt 2 (ноутбуки, рабочие станции) обратно совместимы с Thunderbolt устройствами. Thunderbolt 3 удваивает пропускную способность до 40 Гбит/сек и использует разъем USB-C для универсальности подключения устройств.

Особое внимание необходимо обратить на то, что хоть USB 3.1 и Thunderbolt 3 используют один и тот же разъем – это разные протоколы. Не все USB 3.1 порты поддерживают и USB 3.1, и Thunderbolt. К одному разъёму могут быть подключены до шести разных устройств любых версий Thunderbolt.

Основные свойства Thunderbolt 4

Недавно было представлено 4 поколение этого интерфейса. Thunderbolt 4 был анонсирован на выставке CES 2020, а окончательная спецификация была выпущена в июле 2020 года. Основные различия между Thunderbolt 4 и Thunderbolt 3 заключаются в:

  • Поддержка 8К или 2х4К. Теперь один порт Type-C с поддержкой Thunderbolt 4 может использовать подключение одного 8К-монитора или двух 4К мониторов. Чтобы включить два в один порт вам, конечно же, понадобится специальный хаб.
  • Увеличенная скорость по PCi Express. Этот протокол используется во многих устройствах, и самое приятное, что он используется во внешних накопителях SSD. С Thunderbolt 4 вы можете передавать данные вдвое быстрее, чем на Thunderbolt 3. Если конкретно, скорость передачи данных при работе с PCIe выросла до 32 Гбит в секунду.
  • Безопасность. В новой версии интерфейса компания Intel обязывает всех использовать технологию VT-d. Что даёт эта разработка? Она не позволяет злоумышленникам иметь прямой доступ к памяти. Чтобы «украсть» информацию или навредить другим образом злоумышленникам придётся иметь непосредственный доступ к порту Thunderbolt на устройстве. В Windows 10 (1803) и macOS 10.8.2 защита VT-d уже включена.
  • Обратная совместимость с Thunderbolt 3. В этот список вошли и DisplayPort и даже USB 4;
  • Пробуждение. Если ваша мышка подключена к компьютеру или ноутбуку через хаб, то в новой версии Thunderbolt 4 будет пробуждаться система, а у Thunderbolt 3 такого не было. Пустяк, скажете вы, но удобство работы возрастёт в разы, а соответственно и эффективность работы.

Ещё одним важным улучшением является то, что Thunderbolt 4 теперь поддерживает USB-концентраторы Thunderbolt Alternate Mode («много-портовая архитектура аксессуаров»), а не только последовательное подключение. Эти концентраторы обратно совместимы с устройствами Thunderbolt 3 и могут быть обратно совместимы с хостами Thunderbolt 3 (только для Titan Ridge, с Alpine Ridge дополнительные порты нисходящей передачи переводятся в USB 3).

Thunderbolt — это название аппаратного интерфейса, разработанного компаниями Apple и Intel для подключения внешних устройств к компьютеру

На сегодняшний день наиболее распространённым всё же остаётся интерфейс Thunderbolt 3

Основные свойства Thunderbolt 3

  • 40 Гбит/сек (в два раза больше, чем Thunderbolt 2)
  • Двунаправленный двойной протокол (PCI Express и DisplayPort)
  • Четыре шины, канала (lanes ) PCI Express Gen 3
  • Восемь каналов DisplayPort 1.2 (HBR2 и MST) – поддержка двух 4К дисплеев (4096 x 2160 30bpp @ 60 Hz)
  • USB 3.1 (10 Gbps) – совместимость с существующими устройствами и кабелями
  • DisplayPort 1.2 – совместимость с существующими мониторами DisplayPort, устройствами, кабелями
  • Поддержка HDMI 2.0
  • Подача питания
  • До 100 Вт системной зарядки
  • 15 Вт для устройств с питанием от шины
  • Связь между компьютерами со скоростью более 10 Гбит
  • Подключение по сети до 6 устройств
  • Низкая задержка для PCI Express audio
  • Разъем такой же, что и в USB-C

Основные свойства Thunderbolt 2

Физически Thunderbolt 2 имеет такой же разъем, что и Thunderbolt 1, но объединив два отдельных канала по 10 Гбит/сек получилось 20 Гбит/сек в одном канале. Благодаря этому Thunderbolt 2 может передавать 4К видео с одновременным его отображением на мониторе подключенным по дисплей порту. Thunderbolt 2 поддерживает DisplayPort 1.2, что позволяет стримить видео на один 4К видео монитор или два QHD монитора. Thunderbolt 2 обратно совместим, что дает возможность работать с Thunderbolt первого поколения.

Thunderbolt — это название аппаратного интерфейса, разработанного компаниями Apple и Intel для подключения внешних устройств к компьютеру

  • 20 Гбит/сек, средняя реальная пропускная способность около 16 Гбит/сек
  • У Thunderbolt 2 есть два двунаправленных канала, каждый из которых предоставляет до 20 Гбит/сек. Это означает, что одного канала более чем достаточно для передачи данных на 4К дисплей или высокоскоростное устройство хранения
  • Передача данных, видео, аудио и питания по одному кабелю Display Port v1.2 и PCI Express в одном кабеле
  • Двунаправленность – одновременная передача и получение данных
  • Разъем такой же, как и Mini Display Port (MDP)
  • Возможность подключения в цепи до 6 устройств

Thunderbolt — это название аппаратного интерфейса, разработанного компаниями Apple и Intel для подключения внешних устройств к компьютеру

Основные свойства Thunderbolt

Thunderbolt первого поколения был представлен компанией Apple в 2011 году вместе с линейкой ноутбуков MacBook Pro, оснащенных новым интерфейсом ввода-вывода информации.

Thunderbolt — это название аппаратного интерфейса, разработанного компаниями Apple и Intel для подключения внешних устройств к компьютеру

  • 10 Гбит/сек, реальная пропускная способность около 8 Гбит/сек
  • Каждый Thunderbolt порт имеет два канала
  • Передача данных, видео, аудио и питания по одному кабелю
  • Компьютеры без внутренних слотов для PCIe карт теперь могут использоваться для захвата и воспроизведения HD видео, подключив по Thunderbolt внешнее профессиональное устройство
  • Двунаправленность позволяет одновременно передавать и получать данные
  • Разъем такой же, как и у Mini Display Port (MDP)

Что ждёт Thunderbolt в будущем?

19 октября 2022 года Intel анонсировала Thunderbolt 5, приуроченную к выпуску спецификации USB4 2.0 Форумом разработчиков USB (USB-IF). Он обеспечивает двунаправленную полосу пропускания до 80 Гбит/с, что позволяет в два раза повысить скорость передачи данных между будущим хост-устройством и внешними накопителями, поддерживающими стандарт, по сравнению с текущими скоростями Thunderbolt 4. Он также будет иметь режим, обеспечивающий пропускную способность до 120 Гбит / с для внешних дисплеев (в три раза выше скорости Thunderbolt 4), что позволяет хост-устройству поддерживать до двух дисплеев 8K с частотой 60 Гц.

Полные спецификации охватывают:

  • Поддержка последней версии спецификации USB4 2.0 80 Гбит/с
  • Общая пропускная способность в два раза выше, чем у Thunderbolt 4, до 80 Гбит/с, при этом пропускная способность в три раза выше, до 120 Гбит/с, для интенсивного использования видео
  • Поддержка DisplayPort 2.1; вдвое больше текущих данных PCI Express (важно для внешних графических процессоров)
  • В два раза выше пропускная способность PCI Express для более быстрого хранилища и внешней графики
  • Работает с существующими пассивными кабелями длиной до 1 м благодаря новой технологии сигналов
  • Совместимость с предыдущими версиями Thunderbolt, USB и DisplayPort
  • Поддерживается программами поддержки и сертификации Intel

Хотя дата выпуска неизвестна, Intel заявила заинтересованным лицам, что возможно будет «узнать более подробную информацию об официальном бренде, функциях и возможностях Thunderbolt следующего поколения в 2023 году».

Устройства захвата видео и аудио на основе Thunderbolt 3

Blackmagic Design UltraStudio HD Mini – используя универсальный интерфейс Thunderbolt 3, может отправлять и получать видео SD и HD до 1080p со скоростью 60 кадров в секунду с 16 каналами встроенного звука. Доступные выходы включают в себя двойной SDI, а также выход HDMI для подключения потребительских дисплеев.

Blackmagic Design UltraStudio 4K Mini – это портативное решение захвата и вывода на основе Thunderbolt 3. Оно позволяет работать с материалом в широком динамическом диапазоне (8 и 10 бит при 60 fps и 12 бит при 30 fps для видео в форматах до 4K DCI). На передней панели расположены кнопки управления, ЖК-монитор для мониторинга и настройки, XLR-вход для микрофона и гнездо для наушников.

Blackmagic Design UltraStudio Recorder 3G — устройство захвата видео. Это миниатюрное решение для захвата SDI- и HDMI-видео на ноутбук или компьютер через порт Thunderbolt 3, обеспечивающее низкую латентность и высокоточную синхронизацию сигнала. Пользователи Blackmagic UltraStudio смогут испытать все преимущества работы с любыми видеоформатами для захвата, ввода графики и звука.

Blackmagic Design UltraStudio Monitor 3G — устройство вывода видео. Это самое портативное решение для вывода видео с компьютера или ноутбука через порт Thunderbolt 3 на устройство с интерфейсами 3G-SDI и HDMI. Оно обеспечивает передачу 10-битного материала из популярных монтажных программ, включая DaVinci Resolve, Final Cut Pro X и Adobe Premiere Pro CC, а также из систем создания эфирной графики и титров. Это идеальное решение для мониторинга процесса монтажа.

AJA Io 4K Plus — поддерживает Thunderbolt 3, 12G-SDI и HDMI 2.0 входы/выходы, а также стандарты HDR10 и HLG по HDMI. Io 4K Plus является очень мощным инструментом для работы с Thunderbolt 3, предлагая совместимость со всеми профессиональными аудио-видео системами, работающими с 4K/Ultra HD устройствами, высокой частотой кадров, расширенным динамическим диапазоном (HDR) и глубоким цветом. Благодаря Thunderbolt 3, Io 4K Plus обеспечивает работу с форматами от 4K/Ultra HD до 2K/HD и SD с частотой кадров до 60р для 12G-SDI и HDMI 2.0.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *