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Thunderbolt-雷电协议

Thunderbolt又称“雷电技术”,苹果中国译为“雷雳”,是由英特尔(Intel)发表的连接器标准,目的在于当作电脑与其他设备之间的通用总线,第一代与第二代的连接口与Mini DisplayPort集成,第三代至第五代的连接口与USB Type-C结合,并且能用于充电。

Thunderbolt又称“雷电技术”,苹果中国译为“雷雳”,是由英特尔(Intel)发表的连接器标准,目的在于当作电脑与其他设备之间的通用总线,第一代与第二代的连接口与Mini DisplayPort集成,第三代至第五代的连接口与USB Type-C结合,并且能用于充电。Thunderbolt1和2使用与 Mini DisplayPort (MDP)相同的连接器,而Thunderbolt3、4和5使用USB Type-C连接器,并支持USB设备。

早期由英特尔独立研发,使用光纤传输;后来在一次科技展示会场上,苹果公司看到了早期光纤传输的原型后,主动对英特尔表示兴趣并给予开发上的建议,致使正式发表的第一代从光纤改用铜线和苹果的Mini DisplayPort外形,Mini DP接口加上Thunderbolt,由于二合一的集成特点,作为苹果的多用途高速传输界面使用,苹果的加入使得Thunderbolt生态建立起来。

Thunderbolt第三代以后采用USB Type-C连接口。继续延伸多合一的集成特点,因此它既能以双向40Gbit/s传输数据(40 Gbit/s + 40 Gbit/s,特别是针对外置高速网络时),又能兼容Mini DisplayPort设备直接连接Thunderbolt接口传输视频与声音信号,也可连接Apple Thunderbolt Display直接同时输出视频、声音与数据,且不用如传统使用多条连接线。

 

版本 发布时间 厂商 代号 连接器 带宽 USB 其他
Thunderbolt开发版 2009年 Intel Light Peak 英特尔科技论坛(IDF)      
Thunderbolt 2011年2月 Intel
Apple
Light Peak   10 Gbit/s 与USB 3.0同时应用在未来的系统中,扮演互补角色。 具有这种接口的MacBook Pro及一根29美元的连接线。
苹果独享这技术专利权一年。
Thunderbolt2 2013年 Falcon Ridge   20 Gbit/s    
Thunderbolt3 2015年6月2日 Intel Alpine Ridge Titan Ridge COMPUTEX 2015 40 Gbit/s 连接端口更换为USB Type-C Alpine Ridge仅能兼容于Thunderbolt系统
Titan Ridge可以兼容于大部分的USB-C系统,不仅限于Thunderbolt
Thunderbolt4 2020年7月8日 Device : Goshen Ridge Host : Maple Ridge      
Thunderbolt5 2024年 Barlow Ridge   120 Gbit/s    

 

第一版(Thunderbolt)

2011年,发表第一版Thunderbolt,信号线最长可达10米,双向同步传输速度可达10 Gbit/s。

Thunderbolt技术采用两种通信协议,包括用在资料传输的 PCI Express ,以及用在显示的DisplayPort,且完整兼容现有的DisplayPort设备。将来可能取代其他个人电脑的周边设备总线,如DVI、DisplayPort、USB、Firewire(IEEE 1394)与HDMI等,成为电脑对外的单一总线。

可以透过菊花链(Daisy-chain)方式连接最多六个周边设备(其中首两链可包含两个Apple Thunderbolt Display),透过总线可供应10W的电力给周边。

第二版(Thunderbolt2)

2013年,第二版,代号Falcon Ridge,同步传输速度20Gbit/s。

英特尔希望在2020年时将它提升到100Gbps,透过光纤线路发送具红外线信号代替传统的数据线进行数据传输,当作电脑与其他设备之间的通用连接线,类似目前USB的功能,未来一台电脑可装设数个Thunderbolt连接端口,提供不同的设备使用,也可直接连接到一个具有数种对外置口的设备上,用一种细长的线缆支持多种输入输出设备。

Intel宣称,Thunderbolt2能连接一个显示器,并同时发送4K视频。

  • 物理层面,第一、二版Thunderbolt的带宽都是20Gbit/s,因此线材是兼容的。信号线包含四条10Gbit/s通道,上下行各有两条。
  • 逻辑层面,第二代Thunderbolt合并了第一代的两条独立10Gbit/s通道,使得最高传输速度翻倍到20Gbit/s 。

第一款引入Thunderbolt2的产品是ASUS主板,于2013年8月19日发布。

第一款发售的产品是苹果公司MacBook Pro with Retina(Late 2013),于2013年10月22日推出。

第三版(Thunderbolt3)

2015年6月2日,COMPUTEX2015,代号为Alpine Ridge,双倍带宽达到40 Gbit/s(5 GB/s)。Thunderbolt3物理接口改用USB Type-C。

新一代Thunderbolt节省一半用电,最大供电100W。可连接两个4K清晰度显示器,或一个5K清晰度显示器。基于PCIe 3.0x4。支持HDMI2.0(4K 60Hz)和DisplayPort1.2(5K 60Hz)。

英特尔提供控制器的三个版本:

  • "DP"(Double Port)版本:PCIe3.0×4提供2个Thunderbolt3接口(JHL6540)
  • "SP"(Single Port)版本:PCIe3.0×4提供1个Thunderbolt3接口(JHL6340)
  • "LP"(Low Power)版本:PCIe3.0×2提供1个Thunderbolt3接口(JHL6240)

由于支持Thunderbolt1,2的厂商不多,而且采用Thunderbolt的设备大多是高端产品,价格昂贵,加上接口使用的是苹果Mini Displayport,配件无法用在其他电子设备,普及程度远低于对手USB。故此版的Thunderbolt将与 USB Type-C的接头兼容,使Thunderbolt接口变得更普及。

第四版(Thunderbolt4)

Thunderbolt4在CES2020公开发表,最终版本的规格书在2020年七月发布。Thunderbolt 4 与 Thunderbolt 3 的主要差异在于对于USB4通信协议的支持以及资料的传输速度。对于PCIe的最低要求需要32Gbit/s 以上。支持两个4K显示(DisplayPort 1.4)。支持Intel VT-d为基本的直接存储器访问保护以防止实体DMA攻击。

第五版(Thunderbolt5)

2023年9月12日,英特尔预览了Thunderbolt5(代号Barlow Ridge),它符合USB开发者论坛(USB-IF)的USB4 2.0规格。它提供80 Gbit/s的对称带宽,例如:大量存储设备的带宽是Thunderbolt4的两倍,显示器的单向带宽为 120 Gbit/s(Thunderbolt3和4的三倍),支持60Hz的双8K显示器。

完整规格涵盖:

  • 支持最新版本的USB4 2.0 80Gbit/s规范
  • 总带宽是Thunderbolt4的两倍,达到80Gbit/s,同时为视频密集型用途提供高达三倍的带宽,达到120Gbit/s
  • 支持DisplayPort2.1
  • 使用PCI Express Gen.4x4实现PCI Express资料吞吐量的两倍(64Gbit/s),实现更快的存储和外部显卡
  • 下游充电功率高达240W
  • 透过PAM-3与长达1m(3.3 ft)的现有被动电缆配合使用
  • 与先前版本的Thunderbolt、USB和DisplayPort兼容
  • 由英特尔的支持和认证计划支持

英特尔宣布将于2024年开始推出与Thunderbolt5兼容的电脑和配件。

 

 

 

参考资料:

Thunderbolt-维基百科,https://zh.wikipedia.org/wiki/Thunderbolt

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