Мост thunderbolt что это

Thunderbolt: что это такое и для чего он нужен?

В ответ разработчики «Тандерболт» приняли очень умное решение. Вместо того чтобы пытаться противостоять USB-C, они присоединились к нему. Thunderbolt 3 удалил старую базу соединений DisplayPort и переключился на соединение USB-C, в основном объединив две технологии в один, особенно мощный гибрид. Что такое Thunderbolt-коннектор и насколько его выгодно использовать, можно узнать далее в статье.

Эволюция коннектора

Вот некоторые свойства USB-C Thunderbolt 3:

Для подтверждения, что действительно порт USB-C на самом деле Thunderbolt 3, на корпусе коннектора находится маленький символ кабеля, который часто отличает его от стандартного порта USB-C. Что такое Thunderbolt-система и для чего она в этом случае требуется? Сопряженные устройства и технологии последнего поколения соединены в единую систему для возможности подключать большое количество устройств, моделей и периферии.

Как появилась технология

Технология «Тандерболт» появилась в начале 2000-х годов в проекте Intel под названием Light Peak, который был предназначен для добавления оптической передачи данных к традиционной электрической, используемой с компьютерной периферией (по существу, с использованием проводной и волоконной оптики).

Вскоре разработчики обнаружили, что их прототипы с хорошей медной проводкой уже достигли результатов, которые ранее хотела получить компания, что послужило началом разработки нового устройства.

Развитие технологии

Этот новый продукт был выпущен как Thunderbolt в начале 2010-х. Поначалу коннектор был доступен только на устройствах Apple. Разработка была нацелена на более надежный и скоростной источник передачи данных между устройствами. Обзоры Thunderbolt показывали, насколько такая технология стала пользоваться популярностью у многих пользователей.

Это было особенно перспективно для дизайнеров или инженеров, которые использовали ноутбуки, но все же нуждались в мощных подключениях к внешнему хранилищу, дисплеям с высоким разрешением и аналогичным аксессуарам. Тем не менее технология продолжала развиваться дальше, и вскоре были выпущены улучшенные версии.

Каждое новое поколение устройств имело свои особенности и характеристики. Разработчики делали в основном при улучшении версии акцент на типах подключаемых устройств и периферии. Последние версии разъема и кабеля позволили задействовать не только внешние модули, но и внутренние, такие как видеокарта и твердотельные накопители.

Особенности применения

Первый выпуск Thunderbolt от Apple был доступен только для Mac в течение первых нескольких лет. Intel хотела использовать технологию для подключения обычных ПК, но в итоге решила полностью передать контроль использования продукта компании Apple. В дополнение к ограниченной доступности устройств коннектора другим недостатком этой новой технологии были кабели, которые стоили дорого. Поэтому в то время справедливо возникал вопрос о Thunderbolt: что это за кабель и есть ли более дешевые его аналоги?

Однако аналогов разъема в то время не существовало. Проблема была именно в самой стоимости технологии и ее реализации в портах и кабелях. Особое внимание «Тандерболт» получил в период, когда им начали интересоваться профессиональные дизайнеры и разработчики. Именно они смогли выделить такие отличительные свойства кабеля от обычного USB, как скорость и надежность передачи и обработки данных.

Появление Thunderbolt 2-го поколения

Порт Thunderbolt 2 получил несколько серьезных изменений. Модель была выпущена в 2014 году. В результате появился новый тип кабеля, который объединил два 10-гигабитных двунаправленных канала первого кабеля и создал один двунаправленный канал шириной 20 Гбит / с, который при необходимости мог бы обеспечить большее количество подключений устройств. Эти кабели показали более высокие скорости, чем любой другой популярный периферийный кабель в то время.

Совместимость с последними стандартами DisplayPort также поставлялась с разъемом Тандерболт 2, так как две технологии все еще нуждались в синхронизации. Кабель имел отличную скорость и при этом все чаще шел как аналог HDMI. При этом владельцы техники Apple отмечали, что разъем универсальный и не нужно подбирать и хранить большое количество проводов для подключения всей периферии.

Плюсы Thunderbolt 3-го поколения

Последнее поколение кабелей также вызывает вопрос у пользователей Thunderbolt: что это за устройство и какие имеет возможности? Однако одним из наиболее важных изменений была совместимость с 4K-разрешением. Пользователи, имевшие Thunderbolt, были рады узнать, что при необходимости будут поддерживаться самые высокие разрешения. Также устройства с Thunderbolt 2 были совместимы с оригинальными устройствами, совместимыми с Thunderbolt, вне зависимости от поколений выпуска. Технология Thunderbolt оставалась эксклюзивной для компьютеров Apple до перехода на USB-C с Thunderbolt 3.

Разъем Thunderbolt 3 можно использовать для подключения к компьютеру и различного типа периферийным устройствам. Как следует из названия, Thunderbolt работает быстро, но, что более важно, порт универсален и использует общий разъем USB-C для подключения к большинству устройств и гаджетов.

Среди всех типов периферийных устройств, поддерживаемых Thunderbolt, стоит выделить 6 особенно необходимых, которые будут описаны ниже.

1. Подключение одного или нескольких дисплеев

Thunderbolt 3 поддерживает подключение нескольких дисплеев к компьютеру, отправляя видео через кабель с использованием видеостандартов DisplayPort 1.2. Это позволяет подключить любой монитор, который использует данные стандарты или один из совместимых типов подключений, например mini DisplayPort.

Thunderbolt 3 поддерживает подключение двух дисплеев 4K со скоростью 60 кадров в секунду, один 4К-дисплей со скоростью 120 кадров в секунду.

Чтобы использовать одно соединение Thunderbolt для подключения нескольких дисплеев, понадобится монитор с поддержкой коннектора с возможностью его подсоединения (он будет иметь пару портов с маркировкой) или док-станцию. Если возникает вопрос по поводу технологии Thunderbolt, что это за док-станция, можно обратиться в любой магазин техники Apple. Именно там можно найти оборудование и периферию данной маркировки.

2. Высокопроизводительная сеть

Во всех своих формах Thunderbolt поддерживает сетевые протоколы Ethernet. Это означает, что можно использовать кабель адаптера Thunderbolt для подключения к сети Ethernet 10 Гбит. Но это далеко не все. Также можно просто использовать кабель Thunderbolt для подключения двух компьютеров вместе со скоростью до 10 Гбит в локальную сеть одного ранга.

Примечательно, что синхронизировать можно компьютеры на базе операционных систем Mac OS и Windows. При этом настройки каждой Ос будут одинаковыми. Для удобства в последних версиях системы установлен мастер по поиску и установке нового оборудования, который поможет быстро синхронизировать ПК.

3. Накопители RAID 3

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

Системы хранения на базе Thunderbolt доступны во многих форматах, включая устройства с одной шиной памяти, которые можно использовать для загрузки компьютера. Такая альтернатива намного производительнее систем с накопителями, построенными по серверным технологиям.

Многоуровневые корпуса с использованием SSD и различных конфигураций RAID могут повысить производительность диска и увеличить пределы скорости, необходимой для создания, редактирования и хранения мультимедийных проектов.

Адаптер Thunderbolt 3 позволяет использовать большое количество относительно недорогих дисковых накопителей для создания большого зеркального или, иными словами, защищенного хранилища данных. Когда вычислительные процессы требуют высокоскоростного доступа к хранилищу, Thunderbolt 3 может полностью это обеспечить.

4. Внешний накопитель USB 3.1

Thunderbolt 3 поддерживает несколько протоколов подключения. Технология также включает поддержку USB 3.1 Gen 2, а также более ранние версии USB.

USB 3.1 Gen 2 обеспечивает скорость соединения до 10 Гбит / с, что так же быстро, как и оригинальная спецификация Thunderbolt, и подходит для большинства задач общего назначения. Функция будет полезна тем, кто часто пользуется различными мультимедийными сервисами.

USB 3.1 Gen 2 со скоростью 10 Гбит / с делают системы хранения с использованием этой технологии привлекательными, поскольку они имеют пропускную способность для полного использования твердотельных накопителей с использованием соединений SATA III. Этот тип соединения также является хорошим выбором для двухъядерных RAID-систем, для стандартных дисков или твердотельных накопителей.

5. Внешняя графика

AKiTiO Thunder3 PCIe Box позволяет установить плату PCIE, такую ​​как внешний графический ускоритель. Можно рассматривать Thunderbolt 3 как простой кабель, который может работать на высоких скоростях. Но технология, лежащая в основе порта Thunderbolt, основана на шинной системе PCIe 3 (Peripheral Component Interconnect Express), которая используется для соединения компонентов компьютера вместе.

Одним из элементов, которые обычно используют эту форму подключения, является графическая карта или процессор внутри вашего компьютера. И поскольку он подключается через интерфейс PCIe в устройстве, он также может быть подсоединен извне с помощью расширения PCIe с интерфейсом Thunderbolt 3.

Возможность подключения внешней видеокарты к компьютеру позволяет легко обновлять графику. Это особенно актуально для ноутбуков и вычислительных систем «все-в-одном», которые, как известно, очень тяжело обновить при помощи внутренней модификации.

6. Dock с портами

OWC Thunderbolt 3 Dock имеет 13 портов для легкого подключения нескольких периферийных устройств. Последним примером является док-станция Thunderbolt Dock, которую можно рассматривать как модуль с выходами для подключения оборудования. Он имеет все типы портов, поддерживаемые Thunderbolt, и делает их доступными в одном внешнем поле.

Доки доступны с различными номерами и типами портов. В большинстве случаев Dock будет иметь несколько портов USB 3.1, DisplayPort, HDMI, Ethernet, аудиовход и выход, оптические S / PDIF и наушники, а также транзитный порт Thunderbolt 3.

У разных производителей Dock есть своя система портов. Некоторые могут добавить более старые интерфейсы FireWire или слоты для чтения карт, поэтому рекомендуется ознакомиться с предложениями каждого производителя для подбора наиболее необходимых портов.

Доки также обеспечивают универсальность, позволяя иметь больше точек соединения, которые могут использоваться одновременно и предотвращать необходимость подключения и отключения нескольких кабельных адаптеров для периферии, в которой может нуждаться пользователь.

Источник

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

Содержание

Содержание

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:

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:

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.

Источник

СОБЕРИ САМ

Thunderbolt: всё, что необходимо знать об интерфейсе

Thunderbolt | Теперь и на ПК

Пользователи Mac и ПК никогда не сойдутся во мнении, какая платформа имеет лучшую операционную систему. Но что касается «железа» у обладателей ПК здесь явное преимущество. При подборе процессоров, видеокарт и материнских плат у нас гораздо больше выбора. Если вы используете Mac, вам придётся ждать, пока Apple добавит поддержку нужного вам устройства (если это вообще когда-либо случится).

Thunderbolt нарушил правило, по которому ПК первыми получает передовые технологии. Уже почти год обладатели новых Mac пользуются интерфейсом Thunderbolt, который был разработан Intel в сотрудничестве с Apple. Опытным пользователям ПК пришлось просто сидеть и ждать, хотя недостаток продуктов с этим интерфейсом заметно облегчил это ожидание.

Если вы ещё не знакомы с технологией Thunderbolt либо её реализациями, мы уверены, что вы захотите иметь такой интерфейс в вашей следующей системе даже несмотря на то, что количество устройств с его поддержкой пока не очень велико.

Больше всего энтузиастам не нравится то, что уже существует USB 3.0 как стандартная часть функционала чипсетов AMD и Intel. Почему мы должны платить за ещё один интерфейс? В конце концов, USB третьего поколения с пропускной способностью 5 Гбит/с практически соответствует пиковой производительности современных SSD. Однако Thunderbolt не просто ещё один интерфейс для периферии. Он объединяет DisplayPort и PCI Express в последовательный поток данных, позволяя создавать достаточно скоростные связки между устройствами (наряду с инновационными идеями, как, например, MSI GUS II).

Производители многие годы играют с графическими решениями для USB, но никому по-настоящему не удавалось преуспеть в этом, поскольку уникальный набор команд USB просто не был спроектирован для работы с высокопроизводительным вводом/выводом графических данных. Тем не менее, интерфейс Thunderbolt имеет низкие задержки и высокую пропускную способность, что делает его надёжной технологией для передачи данных с поддержкой высокоточной синхронизации по времени, что идеально подходит для внешних видео- и аудиоустройств.

Как работает Thunderbolt?

Две схемы подключения контроллера Thunderbolt в системе

Нам кажется, что в десктопном сегменте большинство поставщиков материнских плат будут осуществлять подключение через PCH, чтобы не занимать линии на процессоре, которые, в основном, предназначены для дискретной графики. Такая конфигурация потенциально может создать «узкое место», так как соединение DMI между процессором и чипсетом теоретически нормально справляется с потоками в 2 Гбайт/с в обе стороны. Если вы подключили много SATA-накопителей, то максимальная производительность интерфейса Thunderbolt может быть ограничена.

На изображении выше вы можете видеть, как данные с DisplayPort проходят между контроллером Thunderbolt и Flexible Display Interface (FDI) на PCH. FDI имеет собственный путь, специально отведённый для передачи информации, и он не создает нагрузку на DMI 2.0.

Данные с PCIe и DisplayPort поступают в контроллер Thunderbolt по отдельности, смешано проходят через кабель Thunderbolt и разделяются в конце.

Изначально Thunderbolt должен был передавать данные используя оптический передатчик и оптоволоконный кабель. Но инженеры Intel обнаружили, что целевой показатель 10 Гбит/с можно получить с более дешёвым медным кабелем. Однако реализация оптоволоконного варианта продолжается, и в будущем мы надеемся увидеть оптические кабели, позволяющие подключать устройства на достаточно больших расстояниях. Как мы уже упоминали, проводная версия способна питать устройства мощностью до 10 Вт. Когда появятся оптический вариант, всем подключаемым устройствам нужен будет отдельный источник питания.

Конечно, для последовательной цепочки необходимо, чтобы у каждого устройства (кроме последнего) было два порта Thunderbolt. Поэтому, когда вы присоединили дисплей, у которого нет порта Thunderbolt (через адаптер mini-DisplayPort), или у него только один порт, дальше передать сигнал по цепочке не получится. Таким образом, при подключении множества компонентов дисплеи необходимо ставить на последнее место.

Сам по себе разъём Thunderbolt физически совместим с mini-DisplayPort, поэтому с подсоединением проблем не возникнет.

Если какие-то условия размещения данных PCIe и DisplayPort на одном кабеле? В теории, нет. Apple и Intel решили проблему с качеством вывода на ранних устройствах через обновление прошивки в 2011 году. Интерфейс использует два канала данных, каждый из которых способен передавать информацию со скоростью 10 Гбит/с в обоих направлениях. В данном решении один канал используется для передачи данных между устройствами, второй для сигналов дисплея. И даже в этом случае мы говорим о 10 Гбит/с как об официальной характеристике Thunderbolt, поскольку складывать скорости будет не совсем верным подходом.

Thunderbolt | Пропускная способность интерфейса: сравнение с USB 3.0, FireWire и eSATA

В сравнении чистой производительности Pegasus R6 с интерфейсом Thunderbolt с лёгкостью обошёл конкурентов показав результат примерно 925 Мбайт/с при большой глубине очереди. Поскольку второй канал кабеля Thunderbolt использовался для данных дисплея, цифра

925 Мбайт/с оказалась очень близка к теоретическому пределу интерфейса в 1 Гбайт/с в одном направлении. Несмотря на то, что был достигнут потолок, Thunderbolt просто разгромил другие пять интерфейсов.

Обратите внимание, что на графике, расположенном выше, есть линия для HDD и SSD. Компания Crucial одолжила нам шесть SSD m4 на тот случай, если жёсткие диски не смогут максимально нагрузить интерфейсы. Однако мы обнаружили, что DriveStation Quad и 4big Quadra не стали работать быстрее после того, как мы заменили диски на SSD. А вот пропускная способность у Pegasus R6 увеличилась до 965 Мбайт/с.

Такая небольшая разница в производительности говорит о том, что мы полностью загружаем интерфейс Thunderbolt шестью жёсткими дисками в массиве RAID 0. С четырьмя дисками (Pegasus R4), максимальная производительность интерфейса Thunderbolt составляет 600 Мбайт/с. Так же мы заметили, что Pegasus R6, оснащённый твердотельными накопителями, обеспечивает более высокую производительность, чем с обычными HDD при небольшой глубине очереди.

Несмотря на впечатляющие результаты последовательных операций, работать с данными, расположенными случайным образом, у Thunderbolt получается значительно хуже, а именно такой сценарий часто встречается при работе с внешними интерфейсами. Отдельный диск SATA, подключённый к хранилищу (получился своего рода чип-мост), не раскрыл своего потенциала. Возможно, это связано с самим интерфейсом. Например, USB и FireWire полностью отказываются от очерёдности команд, в результате глубина очереди не влияет на результаты бенчмарков, что отображено на следующем графике.

Не удивительно, что жёсткие диски демонстрируют более низкую пропускную способность в тесте, включающем операции случайного чтения. Но мы ожидали, что SSD справятся лучше. Конечно, наши ожидания основывались на производительности привода, подсоединённого через интерфейс SATA (Vertex 3 240 Гбайт должен выдавать

325 Мбайт/с) при высокой глубине очереди. С одним потоком скорость Vertex 3 упала до

70 Мбайт/с. Но решения на базе USB и FireWire оказались ещё медленнее. В чём же дело?

Давайте изучим производительность случайных операций ввода/вывода наших внешних хранилищ. Если данные технологии не способны ставить потоки в очередь, можно ли компенсировать это, используя несколько устройств? В конце концов, эти RAID-устройства используют собственные контроллеры для управления командами ввода/вывода, отсюда и поддержка аппаратного режима RAID.

Устройства с интерфейсом Thunderbolt без RAID тоже являются исключением. Внутри них вы наверняка найдёте контроллер PCIe-to-SATA. Это очень похоже на топологию, которую поставщики материнских плат использовали для добавления поддержки SATA 6 Гбит/с в свои платформы до того как она была интегрирована в чипсеты, используя сторонние контроллеры Marvell и ASMedia, присоединённые к чипсету через одну линию PCIe.

Однако в этом случае производительность однодисковых устройств Thunderbolt (без RAID-массива), использующих сторонние контроллеры SATA ниже, чем у изначальных интерфейсов SATA. Например, адаптер Seagate GoFlex Thunderbolt использует контроллер SATA ASMedia ASM1061 SATA, который также оказался на материнской плате MSI Z77A-GD80. Теоритически, производительность случайных операций должна быть идентичной на обоих устройствах. Но адаптер GoFlex Thunderbolt обеспечивает только 120 Мбайт/с, а с прямым подключением к ASM1061 на материнской плате нам удалось получить 160 Мбайт/с.

По данным ASMedia, производительность контроллера ASM1061 зависит от оптимизаций BIOS, которые делает поставщик. На оборудовании типа GoFlex, созданном для широкого круга применений, вы найдёте меньше настроек, чем для упомянутой модели материнской платы.

Последовательные операции не так чувствительны к оптимизациям, что мы также видим в обзорах SSD. Хотя мы постоянно обновляем BIOS, драйверы и прошивку SSD, показатели последовательных операций меняются редко. Тогда не удивительно, что мы видим идентичную производительность Vertex 3 через адаптер Seagate GoFlex Thunderbolt и в MSI Z77A-GD80. Они оба выдают максимальную скорость последовательного чтения в 400 Мбайт/с.

Thunderbolt | Контроллеры пяти видов, все от Intel

Пять видов, все от Intel

По словам партнёров Intel, ультрабуки будут использовать контроллер Cactus Ridge с одним портом из-за низкого энергопотребления платформ. Настольные системы, ориентированные на энтузиастов, и устройства, работающие в цепочке, будут использовать контроллер Cactus Ridge 4C. Обе модели контроллера Cactus Ridge используют четыре линии PCIe 2.0. Ранее считалось, что версия 2C будет занимать только две линии, но разработчик подтвердил, что это мнение было ошибочным.

Поддержка двух дисплеев

апрашивается вопрос, почему бы просто не подключить монитор к видеокарте и не мучиться? Потому, что Thunderbolt использует активный кабель.

Активный кабель позволяет контроллеру Thunderbolt взаимодействовать с дисплеями на больших расстояниях без ущерба целостности сигнала. Однако длинный кабель DisplayPort не лучший вариант, потому что после двух метров сигнал начинает ухудшаться. DVI использует только пассивные кабели, и разрешение и частота обновления понижается с увеличением длинны (вот для чего существуют удлинители DVI). Thunderbolt решает эти проблемы и упрощает подключение монитора.

Движок HD Graphics 4000 архитектуры Ivy Bridge поддерживает до трёх независимых дисплеев. Поэтому конфигурации без дополнительной видеокарты, но оснащённые контроллером Light Ridge/Cactus Ridge 4C, дают возможность управлять двумя экранами Thunderbolt при работающем дисплее ноутбука.

Даже несмотря на то, что подключение обратного кабеля это дополнительная работа, в этом всё же есть смысл. Кабель даёт вам возможность управлять вторым экраном, используя дискретную видеокарту. Без этого, подключить монитор Thunderbolt к высокопроизводительной видеокарте невозможно.

Thunderbolt | Thunderbolt 103: контроллер изнутри

Как технология, Thunderbolt работает одинаково независимо от установленного контроллера. Для препарирования мы используем двухпортовый чип Intel Light Ridge предыдущего поколения.

Внутри контроллера, вы найдёте коммутатор PCI и набор движков DMA в общем названных Native Host Interface (NHI). Переключатель PCI обеспечивает подключение потоковых устройств, а NHI используется для программных протоколов и обнаружения новых устройств (Plug and Play). Thunderbolt Switch объединяет каналы DisplayPort и PCIe в одно соединение.

Apple Thunderbolt Display 27″ хороший тому пример. Его контроллер отвечает за работу с разветвителем USB, портом FireWire 800, Gigabit Ethernet и камерой. Каждое устройство имеет свое подключение к контроллеру Light Ridge, и внутренний PCI Switch выделяет каждому по одной линии, если он работает в режиме роутера. Затем каждая линия направляется к контроллеру устройства (USB, FireWire, Ethernet, камере). Такая конфигурация не должна негативно влиять на сам дисплей, поскольку, если вы помните, данные и DisplayPort находятся на разных каналах.

В текущей форме Thunderbolt использует веерное распределение PCIe. Это значит, что поток данных устройств Thunderbolt в последовательной цепи проходит через внутренние контроллеры каждого устройства в цепочке. В результате, первое устройство в цепи имеет самую низкую задержку данных.

Протокол PCI Express тоже влияет на задержку. Например, устройство хранения данных на настольном ПК имеет более высокий приоритет над картой захвата, и вы можете предположить, что в Thunderbolt все должно работать также, поскольку он использует сигналы PCI Express. Тем не менее, каждое устройство в цепи играет роль в арбитраже PCI по отношению к устройствам, подключёнными к нему далее по цепочке. Снижение производительности будет довольно заметным, если все устройства в последовательной цепи Thunderbolt заработают одновременно.

Недостатком такого множественного арбитража является потеря пропускной способности из-за не эффективного управления. Эта проблема потенциально связана с веерным подключением, поскольку коммутатор PCI, расположенный в предыдущем контроллере, управляет последующим устройством. Есть возможность обойти неприятности «веера» используя прямое соединение, как изображено на схеме выше. Этот метод проводит сигнал интерфейса Thunderbolt через внутренний коммутатор каждого контроллера в обход PCI. Это увеличивает нагрузку на PCI-коммутатор первой системы, но обеспечивает более эффективное управление над распределением пропускной способности/ресурсов.

Thunderbolt | Возможные проблемы

Thunderbolt в качестве интерфейса на компьютерах Apple Mac имеет преимущество в отношении интеграции и ратификации. Контролируя всю экосистему (от операционной системы до программного и аппаратного обеспечения) компания может быть уверенна, что технология работает так, как должна. Однако в случае с ПК ситуация иная. На данный момент системы на базе Windows сталкиваются с двумя проблемами, касающимися работы в цепи и «горячего» подключения.

Обе проблемы связаны с тем, как Thunderbolt распознаёт системные устройства и осложняются ограничениями драйверов Windows 7 (x86 и x64), которые не позволяют производить «горячее» подключение устройств PCIe. Это является проблемой, поскольку работа Thunderbolt основывается на сигналах шины PCIe. Intel разработала специальный BIOS, который решает проблему. Но партнёры Intel тоже должны сделать необходимые изменения, либо в аппаратной части, либо через обновление BIOS.

Сглаживаем перегибы Thunderbolt

Готовя данный материал, мы столкнулись с множеством различных трудностей. Чтобы с ними справится, понадобилось два обновления BIOS на материнской плате MSI Z77A-GD80. Первое обновление (v1.0) вызывало «синий экран смерти» при отключении устройства на базе Thunderbolt от работающей системы. Второе обновление (v1.1 B1), призванное решить первую проблему, принесло новую напасть.

В частности, BIOS v1.0 требовал подключения устройства Thunderbolt перед включением системы. Если подключить его к работающей системе, то оно определялось некорректно. Помогала только перезагрузка.

Обновление BIOS до версии 1.1 B1 исправляет проблему с «горячим» подключением. Однако Windows неверно распознаёт Native Host Interface, который используется для программных протоколов Thunderbolt и обнаружения устройств, из-за чего система становится нестабильной. Можно выключить NHI в BIOS, но это снова вызовет первую проблему, поскольку NHI требуется для «горячего» подключения.

Ещё одна проблема связана с последовательной цепочкой устройств, она проявляется в том, что устройство часто исчезает из цепочки после перезагрузки или пробуждения системы из спящего режима. Остальные компоненты, которые находятся дальше по цепочке, тоже страдают.

Thunderbolt | Температура активного кабеля

Возможно, вы не думали, что у внешних решений могут возникнуть проблемы с температурой, но Thunderbolt в прямом смысле является «горячей» технологией.

Инфракрасное изображение того места где кабель Thunderbolt соединяется с материнской платой показывает, что температура там достигает 43,30 градусов, даже когда устройство простаивает. При активном обмене данными температура повышается до 48,80 градусов.

Данные результаты относятся к активному кабелю Thunderbolt с двумя чипами Gennum GN2033 на каждом конце. Когда поток информации проходит через кабели, чипы обрабатывают данные активнее, поэтому мы получаем такие показатели температуры.

Высокая температура не станет для вас проблемой, если использовать адаптер mini-DisplayPort. Сигнал дисплея всегда присутствует в кабеле.

Итак, в сравнении с USB и FireWire, кабели Thunderbolt довольно горячие. Но тепло выделяется только на штекере, к которому вы прикасаетесь короткий промежуток времени, когда отключаете/подключаете кабель, да и температура не так высока чтобы обжечься.

Thunderbolt | Протаптывая дорожку к высокоскоростным интерфейсам

Несмотря на не очень яркий дебют на ПК, чистая производительность интерфейса Thunderbolt впечатляет. Он обеспечивает пропускную способность примерно 1 Гбайт/с, и ультрабыстрые внешние накопители уже становятся реальностью. Но Thunderbolt не только позволяет использовать большие внешние диски, но и выводит наружу шину PCIe вашей материнской платы, помогая тем самым реализовать инновации, которые мы в какой-то степени уже видели, и те, которые без сомнения удивят нас в следующем году.

Однако представители Intel утверждают, что компания делает всё возможное, чтобы снизить стоимость: представлены более дешёвые контроллеры Thunderbolt второго поколения (Cactus Ridge и Port Ridge), к тому же компания предоставляет субсидии партнёрам, чтобы помочь покрыть затраты.

Несмотря на свою технологичность и более высокую производительность, энтузиастам всё же следует придерживаться более дешёвых контроллеров накопителей, SSD на базе SATA и внутренних видеокарт. Количество задач, которые требуют возможностей интерфейса Thunderbolt по-прежнему очень мало. Вы можете получить высокоскоростное внешнее хранилище используя массивы JBOD, а большинство людей не считают, что ограничения кабелей DVI кого-то стесняют. На данный момент технология Thunderbolt занимает определённую нишу в настольных компьютерах, привлекая профессиональных аудио и видео редакторов, которым нужна низкая задержка и высокая пропускная способность для быстрого перемещения больших объёмов данных.

Источник