Intel在7月8日晚上正式發布了Thunderbolt 4,並公佈了它的全新細節,當然了產品現在還是沒有的,要等到秋季Intel新一代移動處理器Tiger Lake發佈時才會一同登場,Thunderbolt 4會繼承到使用新處理器的平台上,而在此之前,我們就來看看Thunderbolt接口是如何一步一步進化到現在這個樣子的。
其實“雷電”是國內民間的一個叫法,而Intel官方一直把它稱為Thunderbolt,並沒有一個官方的中文譯名,而去年蘋果在發布2019款MacBook時引入了Thunderbolt 3接口,並且在官網上給了它一個中文名字——雷靂。
Thunderbolt 1
最早的時候Thunderbolt接口是由Intel獨自開發的,當時還只有Light Peak這個代號,Intel在IDF 2009上對外進行公開展示,與普通的USB接口相比,它支持多種協議,全雙工傳輸,支持QoS傳輸質量控制,同時也支持熱插拔,除了常規的數據傳輸之外,Light Peak還支持視頻信號和網絡信號傳輸。這需要使用Intel開發的專用芯片,當時他們用的還是光纖,希望最終能實現100Gbps的傳輸速度和100米的傳輸距離。
蘋果看到了這個原型之後主動去找Intel並表示對此感興趣,不過希望把光纖改成銅線,這樣就可以傳輸電力,而且更為便宜,最終誕生的就是第一代Thunderbolt。2011年2月,蘋果推出新MacBook Pro產品線,並宣布採用新一代I/O接口,並宣布了該接口的商品名稱Thunderbolt,蘋果獨享這技術專利權一年。
正式的產品用銅線取代了光纖,並且使用Mini DisplayPort物理接口。Thunderbolt技術採用兩種通信協議,包括用在數據傳輸的PCI-E,以及用在顯示的DisplayPort,且完整兼容現有的DisplayPort設備。將來可能取代其他個人電腦的周邊設備總線,如DVI、DisplayPort、USB、Firewire(IEEE 1394)與HDMI等,成為電腦對外的單一總線。
Thunderbolt 1/2接口都是Mini DisplayPort的樣子
Thunderbolt可以透過菊花鏈(Daisy-chain)方式連接最多六個周邊設備,當中可包括兩個顯示器,透過總線可供應10W的電力給周邊設備。數據線最長可達10米,傳輸帶寬10Gbps。
初代Thunderbolt支持PCI-E 2.0 x4和DisplayPort 1.1a協議,10Gbps的帶寬比當時的USB 3.0快上一倍,而且可以同時傳輸數據和視頻信號,不過此接口基本上只有蘋果在用,除了那一年的獨享技術專利時間之外,新一代Thunderbolt的出現也是個原因。
Thunderbolt 2
2013年6月,Intel發布第二代Thunderbolt控制器“Falcon Ridge”,並把新接口命名為Thunderbolt 2,接口依然是Mini DisplayPort,DisplayPort協議升 級到1.2版本,而PCI-E依然是2.0 x4,控制器對外的帶寬依然是20Gbps,但Thunderbolt 2合併了第一代的兩條10Gbps通道,使單接口的傳輸速度翻倍到20Gbps,使用起來更加靈活。
升級至DisplayPort 1.2之後,Thunderbolt 2具備傳輸4K視頻信號的能力,單接口就可驅動4K顯示器,並且接口向後兼容,可兼容Thunderbolt的線纜和各種Thunderbolt設備。
與第一代Thunderbolt只有蘋果獨享不同,Thunderbolt 2有不少其他廠商使用,第一個使用Thunderbolt 2的是2013年月發布的華碩Z87-Deluxe/Quad主板,不過大規模使用還得等到2013年10月蘋果發布Retina MacBook Pro。
Thunderbolt 3
Thunderbolt 2雖然有其他設備供應商相應,但Thunderbolt真正大放異彩是要等到Thunderbolt 3的時候。
Intel在ComputeX 2015上公佈了Thunderbolt 3技術,如果說Thunderbolt 2只是一次小升級,Thunderbolt 3就是一次重大升級了。首先接口從Mini DisplayPort變成了USB Type-C,同時也兼容USB 3.1標準,這樣的好處是讓設備接口得以統一起來,大大提高了兼容性。Thunderbolt 3通過使用適配器或過渡線纜與前兩個版本兼容。
此外從PCI-E 2.0 x4升級到了PCI-E 3.0 x4,接口帶寬從20Gbps翻倍到40Gbps,視頻方面則升到了8通道的DisplayPort 1.2,單接口就可驅動兩個4K 60Hz的顯示器或單個5K分辨率的顯示器。
此外Thunderbolt 3支持USB PD協議,允許接口提供100W的供電,這樣就可以讓設備拋棄專用的供電電線,由一根Thunderbolt 3線來實現數據信號的傳輸與設備的供電,這樣有一些設備就不用在額外接多個獨立電源了。
2015年12月配備Thunderbolt 3接口的設備開始推向市場,這次首發的是一眾Windows筆記本和各家的主板,這次有許多廠家響應Intel,蘋果在2016年更是推出了只有兩個或四個Thunderbolt 3接口的MacBook Pro,普及程度遠超前兩代。
2018年Intel推出了新版Titan Ridge控制器,把DisplayPort協議升 級到1.4標準,並且新的控制器可直接連接USB-C設備,接口的通用性得到大大提升。
由於支持的Thunderbolt 3接口廠家相當多,外圍設備也蓬勃發展,大家所熟悉的顯卡擴展塢、磁盤塢、Thunderbolt 3外置硬盤大多都是在Thunderbolt 3出現之後才變多的。
當然Thunderbolt 3的普及與Intel自身的大力推廣是密不可分的,現在Intel已經免費提供Thunderbolt 3授權許可,並且第十代酷睿Ice Lake處理器已經把Thunderbolt 3控制器整合到CPU內部,接口使用成本已經大幅降低。
Thunderbolt 4
Intel在上個星期正式了Thunderbolt 4,它依然採用USB Type-C接口,接口帶寬依然是40Gbps,它是Thunderbolt 3與USB4的超集,所有配備Thunderbolt 4 Type-C接口的設備都可與Thunderbolt 3和USB4 USB 3/2/1設備相連。
Thunderbolt 4主要提升點有:視頻傳輸支持提升到雙4K分辨率或單8K分辨率,最低PCI-E帶寬需求從原本的16Gbps倍增至32Gbps,從而支持3000MB/s級別的數據傳輸速度。
對各種配件和搭載Thunderbolt 4的設備,提升點有:支持擁有四個接口的Thunderbolt 4擴展塢,支持新的2米連接線。
另外它需要PC支持三個額外特性,第一個是需要設備至少能從一個端口充電,第二個是需要PC支持在連接Thunderbolt擴展塢的情況下從睡眠中喚醒,最後一個是需要基於Intel VT -d的DMA保護技術。另外很重要的是,Thunderbolt 4兼容於USB4。
首款支持Thunderbolt 4的設備是配備Intel Tiger Lake處理器的筆記本,和Ice Lake一樣,Tiger Lake也將直接整合Thunderbolt控制器,只不過版本從3升級到4,而且Thunderbolt 4將會成為Intel移動超能認證計劃的基本要求之一。
而Tiger Lake之外的平台,Intel則準備了兩個代號為Maple Ridge的Thunderbolt 4控制器,型號是JHL8540和JHL8340,它的封裝尺寸和此前的Titan Ridge控制器一樣,可用在台式機、工作站或者筆記本電腦當中,而對於擴展塢、顯示器還有存儲設備則準備了Goshen Ridge JHL8440控制器,這三款你控制器都會在今年年底上市。
此前Thunderbolt 3其實一直存在安全漏洞,因為它可直接訪問內存,容易受到直接內存訪問(DMA)攻擊,而在Thunderbolt 4上Intel想修復這一問題,所以想通過Thunderbolt 4認證DMA保護是必須條件,而Intel平台上就是透過VT-d來實現的,而AMD平台上也有對應VT-d的技術AMD-Vi,所以Thunderbolt 4不會只限制在Intel平台上。
Thunderbolt 4可以向下兼容Thunderbolt 3的各種設備,此外還會推出適配Thunderbolt 4接口特性的多口擴展塢以及多口顯示器。
利用Thunderbolt 4接口可一分四的新特性,筆記本可以只用一個Thunderbolt接口連接多口擴展塢,就可以同時連接多個Thunderbolt設備,此前需要使用多個Thunderbolt接口或者使用菊花鏈來實現,大幅降低桌面走線的複雜程度。
Thunderbolt 4會配備2米長度的新線材,Intel還在開髮長度在5~50米的超長連接線。
總的來說Thunderbolt 4算是Thunderbolt 3的一個不大不小的升級,一些在Thunderbolt 3上沒作強制要求的東西現在被加進標準裡面,接口規格加強了,並且加強了接口的安全性,彌補了Thunderbolt 3上面的一些缺憾,讓它能夠更好的適應未來幾年之內新設備的應用。
Thunderbolt接口有何優勢
Thunderbolt 4與現在其他接口相比,最大的優勢是它可以用一個接口代替其他許多接口的功能,包括DVI、DisplayPort、USB、eSATA等,單一接口就能實現文件數據與視頻數據傳輸等多種功能,Intel規定Thunderbolt 4必須可以通過擴展塢一個接口拆分成四個口,這樣筆記本電腦就只需一根Thunderbolt線連接擴展塢然後就可連接更多的其他Thunderbolt或者其他接口的設備。更重要的是Thunderbolt 4支持USB PD,可通過線路傳輸最高100W的電力,可用一個接口同時實現給筆記本充電並且進行數據傳輸。
Intel給Thunderbolt 4定下的硬性規格很多,並且必須要符合這些規則才能夠通過強制認證,而且線纜也得通過質量驗證,這些都確保用戶購買Thunderbolt 4的設備能享受到接口帶來的高規格,而且能保障設備與線纜的可靠性,但這也變相增加了廠商的成本,畢竟有些東西用不著這麼高的接口規格,這些東西自然會選擇規格更低,但成本可控的USB規範。
Thunderbolt 4和USB4在未來肯定會成為互補的存在,Thunderbolt 4規格更高、功能更多,兼容USB4設備,但需要強制認證,成本相對高些,而USB4沒那麼多硬性規定,對廠家來說操作更靈活,成本可控,終端設備肯定會根據實際情況考慮而決定用那種接口,而電腦的話可能會兩鐘接口並存,或者是使用單一Thunderbolt 4,當然也有可能是採用兼容Thunderbolt的USB4口。
而對於用戶來說兩種標準的物理接口都是一樣的,都是USB Type-C,只有接口統一就方便了,至於它走什麼標準,管他呢。
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