闪亮十年的雷电 英特尔Thunderbolt技术解析
　　上月苹果如期发布了其新一代的性能级的MacBook Pro笔记本产品线，新一代MBP除了引入Sandy Bridge架构处理器之外，还加入了对英特尔雷霆接口技术的支持，虽然这点改进很可能被大多数人忽视，但其却在以后的相当长的一段日子，给我们使用的计算机和数码产品带来相当深远的影响，甚至在一定程度改变我们生活的面貌。　　虽然英特尔在之前如CES之类的会展展示过Thunderbolt(当时还是叫Light Peak),但大多数人还是认为英特尔仅仅是玩票性质的技术展示，并没有想到会如此之快来到我们身边。但在今年2月24日,英特尔公司协同Apple公司发布了面向未来十年外设应用的新接口:Thunderbolt，一时间，媒体创作领域以***ID为首，存储厂商以西部数据为首纷纷表示支持Thunderbolt，这才让我们真正意识到:雷霆真的来了。在这个机箱后面板接口种类达到两位数的年代，雷霆能成为明星接口的必有其非凡之处，具体雷霆是什么，有何特别之处，就请让本文为你做全面深度解析。　　　　Light Peak时代的雷霆还采用光纤作为传导介质，而最终的技术规格可能是出于成本的考量而采用了传统的铜线　　Thunderbolt的魔力　　Thunderbolt是一种低延迟的高速全双工，并且支持多种通信协议的接口，单向传输速率可达10Gbps（铜缆）/100Gbps（光缆）。　　相比以往的接口，Thunderbolt在以下几个方面实现了飞跃:　　1.原生支持PCI Express与DisplayPort两种通信协议，并实现高效率协议转换；　　2.将外部接口的速度提升到了10Gbps；　　3.同时支持铜线传输与光传输（不需要更换接口），铜线版本可以提供高达10瓦的供电，铜缆端对端的距离可以达到3米，光缆可以达到100米；　　4.支持菊花链拓扑，实现一个端口连接多个设备，设备间可以实现点对点通信，设备间可以实现8纳秒延迟的高速同步。　　PCI Express的魔力和Thunderbolt高效的秘密　　PCI Express总线是一种典型的高速串行总线，两端使用高速SRAM缓冲，对布线要求低，高速缓冲占晶体管的缺点可以通过半导体工艺的升级逐渐化解。Intel用了六年时间，几代架构的努力，使PCI Express成为PC内部的标准总线，连接显卡以及I/O控制器的不二之选；与此同时，其他高速串行总线也在PC上大行其道，这些总线或多或少有着PCI Express的影子:连接存储设备的SATA/ESATA、连接外设的USB 3.0以及连接显示设备的DisplayPort。所以Thunderbolt支持多种协议的本质是PCI Express这个诸多协议的最大公约数，抓住了PCI Express这个灵魂就掌握了大部分协议，协议间的翻译就和翻译口音非常近的方言一样，Intel标榜的超低开销就是这么取得的。　　PCI Express已成为PC内部总线的支柱Thunderbolt架构图　　有了先期的铺垫，Thunderbolt的架构变得非常简洁，传输层(Common Transport Layer)是整个体系的核心，是原生支持多种协议的关键所在，高效率的传输层造就了超低延迟和高速同步。传输层处理的是数据包，在传输前，协议适配器（Protocol Adapter）会将协议信息打包进数据包，接收的时候通过接收端的协议适配器拆包重构协议。英特尔的数据表明，使用Thunderbolt的实际传输率可以达到6.25Gbps，与之形成对比的是，5.0Gbps的USB3.0的实际传输率仅3Gbps，足以证明Thunderbolt传输层的高效。　　Thunderbolt的硬件组成　　Thunderbolt是一种对称架构，线缆两端必须都有Thunderbolt控制器，这是实现点对点通信的重要前提。thunderbolt控制器可以看做一个延迟为纳秒级别的交换开关:　　Thunderbolt控制器的架构（Light Peak时代的图）　　Thunderbolt控制器至少拥有一个DisplayPort协议适配器，和一个PCI Express协议适配器，thunderbolt端口可以有一个，也可以有多个。　　通常意义上，计算机原生支持一种接口的定义是主板的南桥内置这一接口的控制器（例如原生支持SATA与USB2.0），Thunderbolt有所不同，控制器只负责协议打包，有同样特点的是千兆以太网，南桥原生支持的情况下仍然需要挂一个PHY芯片负责传输。　　　　支持Thunderbolt主机的必要条件是能够同时提供4X PCI Express1.0级别的PCI Express总线以及DisplayPort总线，所以现有的Intel平台中，主流的ClarkDale与新发布的Sandybirdge都可以良好的支持Thunderbolt，AMD的Brazos平台与Llano平台也可以原生支持Thunderbolt。广泛的原生支持是一个外部接口普及的必要条件，另一个条件是授权费用，这一点也可以打满分，Thunderbolt是免费的。　　无与伦比的速度　　8年来计算机内部总线速度飞速发展:处理器间已达200Gbps，显卡带宽也达到80Gbps，连接南桥的总线达到20Gbps:；而主流外部接口和8年前并无本质区别:USB 2.0的480Mbps，而且众做周知，这个480Mbps水份十足，外部接口远远跟不上内部总线的步伐，也逐渐被外设的速度甩远。　　　　对比之下不难发现，Thunderbolt的出现意味着内部总线和外部接口之间的得到了平衡，其他接口则连需求都无法填补，单向传输率10Gbps无疑是未来十年接口速率的硬指标。　　线长是一个外部接口的重要指标，标称速度只能用短线实现令人抓狂，好在Thunderbolt 10Gbps的极限线长为3米，与USB 3.0相同，能够轻松满足大部分需求。　　供电能力是一个外部接口的性能的重要一环，Thunderbolt可以通过铜缆实现5V 2A的供电，对比USB 2.0的5V 0.5A，这是4倍的进步，外置RAID控制器如使用SSD硬盘可以直接采用接口供电，这在过去是无法现象的；至于外置声卡，可以充分利用这10瓦供电开发耳机放大器。　　便利的拓扑　　以往的外设接口采用星型连接（USB2.0）或者点对点连接（ESATA），一个萝卜一个坑，结果主板外部接口设计必须保有足够余量来维持竞争力，实际使用中大部分接口却闲置在一边吃灰，即造成浪费，灰尘的堆积又会增加系统的隐患；而笔记本电脑上外设接口的设计已经成为重要课题。　　Thunderbolt一条线可以连接多个设备，这是一种被称为Daisy Chain的连接（菊花链），这种拓扑源自DisplayPort。一个外设具备两个接口是开启菊花链传输的必要条件，英特尔展示过这样的菊花链:　　　　整个菊花链中可以有7个设备，Displayport可以直接通过转接线连入，不过这时候必须是插在链的末端。　　用Thunderbolt转DP线连接了显示器的Thunderbolt，显示没有设备连接　　受益于对称设计，整个链路中可以实现设备间的点对点通信以及高速同步，链路不会因为连入一个低速设备而整体速度被拖累。链路中，每个端口之间的线长可达3米，供电有效，这样的设计有个缺点，以后家里要多备几根thunderbolt线。　　Thunderbolt带来跨越式发展　　Thunderbolt相当于内部总线的延伸，在英特尔的平台中PCI Express直接由CPU内置，这就意味着依赖CPU直接运算的外设的诞生，深刻改变外设的设计思想。　　Thunderbolt原生支持PCI Express在设计方面是一个革新，因为所有支持PCI Express界面的控制器都能作为Thunderbolt的主控。　　Marvell的SATA控制器，在Thunderbolt时代，可以同时出现在机箱内外　　PC用户与Thunderbolt　　Thunderbolt接口外置RAID硬盘盒的设计很简单，只需要把RAID卡中的SATA RAID控制器装入外置盒，连上Thunderbolt控制器即可完成，连上计算机可以获得与内置RAID同样的高速体验，激进的做法甚至可以把原本需要I/O处理器的工作交给CPU。　　笔记本和平板电脑将在Thunderbolt时代迎来跨越式发展，结构将被精简和分化，变成便携主机和底座两部分。过去笔记本的底座因为各大厂商之间接口的不同而无法通用，厂商将底座定位在高利润的附件，于是无法真正得到推广，有了Thunderbolt这个公共的接口，一切都改变了，各种厂商都可以进入这一领域，DELL的笔记本可以使用联想的底座，因为他们的接口都叫Thunderbolt。　　在底座中，PCI Express总线的SATA RAID、USB 2.0/3.0、千兆以太网控制器，甚至显卡都可以包含在内，笔记本可以更加轻薄，仅需满足外出基本需求即可，在会议室和办公室都可以通过底座连接外设或显示设备，而家中都可以安放一个大型底座。这样的底座可以不是传统意义的底板延伸，而可以像小机箱那样，放很多个硬盘，甚至显卡，底座内的设备可以像台式机那样升级，因为这些设备，包括接口和总线原本就是台式机内部的！特别是外置显卡，之前虽然有基于PCMCIA的方案，但却只能提供PCI-E 1X的速度，并不能满足高带宽显卡的需求，而Thunderbolt出现使得外置高性能显卡成为可能，最近SONY VAIO就公布了基于Thunderbolt的外置显卡方案。　　这样的“底座”只是初级的哦　　媒体创作领域终于等到了量身定做的接口　　最为期待Thunderbolt群体首属媒体创作人员，其对USB和IEEE1394的传说速率早已不爽，媒体创作领域梦寐以求的就是超低延迟，能够实现高速同步的总线，如今，终于可以抛弃早已过时的IEEE 1394b了。鉴于Thunderbolt的传输速率远远超过3D-SDI接口，加上授权免费的优势，一统天下可能只是时间问题。　　Thunderbolt外置声卡将来是一个热点，USB声卡受限于USB的工作机制，带宽限制了多声道应用，数据同步受限于传输机制也影响了音质，这些会在Thunderbolt时代画上句号。外置声卡设计会变得非常简单，直接采用PCI Express声卡的设计，连上Thunderbolt控制器，一款高性能外置声卡就完成了。激进的设计可以凭借Thunderbolt低延迟的优势，由CPU和操作系统直接掌控数字信号的处理，将模拟和数字输出交给声卡。由于Thunderbolt原生支持DisplayPort，相当于具备了对HDMI音频的支持，所以外置声卡的应用将大幅度得到扩展。 超级计算机的大地震即将到来　　制约超级计算机普及的重要因素是成本和I/O性能，金字塔顶被昂贵的高性能I/O方案垄断（如Cray XT6、Infiniband等），低成本的方案中普遍采用的千兆以太网存在效率过低的问题:　　　　2010年11月的TOP500榜单中千兆以太网占到半壁江山，达228台，然而实际性能（Rmax）却被仅有29台的Proprietary轻松超越。造成这一巨大落差的原因就是千兆以太网传输率严重不足，仅PCIE 1X的四分之一，而当今主流多路平台中，CPU之间互联带宽已经高达200Gbps，200倍的差距意味着巨大的延迟，整体效率无法提高，这种方案是非常不环保的。　　效率超过60%的高性能方案I/O带宽普遍在2Gbps以上，应用最广泛的Infiniband的实际带宽从2Gbps到300Gbps不等，可以满足超级计算机的需求，但是各种授权费用加上硬件本身价格不菲制约了其进一步推广。千兆以太网的下一代产品万兆以太网目前硬件成本相当高，TOP500中使用者寥寥无几，Thunderbolt出现后，低成本高性能计算机的曙光出现了。　　　　英特尔曾经用Thunderbolt做过互联实验，16台基于Xeon 5540的服务器，12台服务器上有一个Thunderbolt控制器，另有四台拥有两个控制器。互联测试结果是发送速率可以达到5.5Gbps，而接收能达到7.8Gbps，这是令人振奋的消息，千兆以太网这个低效方案将被淘汰，取而代之的是同样廉价但是效率很高的Thunderbolt。　　　　Thunderbolt的对手和需要跨过的障碍　　对手乎，受害者乎　　USB 3.0毫无疑问是最直接的受害者，英特尔作为USB 3.0规范的制定者，接口发布超过两年，带宽需求逐年增加，缺口在加大，但在USB 3.0支持的问题一直都很磨叽，迟迟不肯原生PCH支持的USB 3.0，或许，这就是英特尔的态度。USB 3.0只是一个能插 USB 2.0设备的供电能力强一些的新接口，市场上数以亿计的USB 2.0外设和USB 3.0无关，因为实现Superspeed必须另开两对线路传输，与ESATA竞争尚且不占优势，何况全面超越的Thunderbolt。　　USB3.0控制器的复杂设计注定了它的命运　　IEEE1394家族将面临毁灭性打击，现有的毫无竞争力，纸面上的在纸面上就已经输给已经上市了的thunderbolt的实际表现，加上thunderbolt授权免费，从未得到过原生支持的IEEE1394家族恐怕很快会成为一个历史名词。　　AMD攻击Thunderbolt不支持DisplayPort 1.2恐怕醉翁之意不在酒，光缆版Thunderbolt对AMD平台是巨大的压力，因为英特尔新一代Xeon处理器的CPU宁可减少QPI总线也要内置至少20X PCI Express 3.0，一组8X PCI Express 3.0正好对应100Gbps的光缆thunderbolt，换句话说，光缆Thunderbolt在intel平台相当于直连CPU；而AMD平台则必须通过北桥转换，然后经HyperTransport 3.1连接CPU，效率降低是必然的，北桥必须能够支持更多PCI Express，这也加大了成本。支持Thunderbolt相当于主动让自己输在起跑线上，AMD这个大部分时间的追随者突然表示反对也就不足为奇了,同时我们也可以轻易理解英特尔在Sandy Bridge的Xeon为什么如此热衷于提升PCI Express Lanes，这一说这是一场阴谋。　　Sandy Bridge Xeon削弱了CPU间的互联，但赚到了Thunderbolt，可见这是英特尔的组合拳成也萧何，败也萧何　　Thunderbolt的控制器设计是性能和功能的保障，但控制器成本的问题令人担忧，高速的交换开关成本不低，而且受半导体工艺进步影响较小，控制成本的压力很大:　　　　这是2011款Apple Mac Book Pro的主板照片，左边最靠近外部接口的芯片就是Thunderbolt控制器，核心并不算大，但基板面积并不像一个扩展接口的芯片，而且FCPGA封装的芯片往往需要主动散热，这对外置设备的小型化是相当不利的。当然未来各大厂商介入以后相对小型的能够被动散热的芯片可能成为主流，在此之前thunderbolt芯片成本不低。功耗上面目前不用担心，Thunderbolt能提供高达10瓦的供电嘛，支撑这么个芯片还是能够轻松胜任的。　　另一个问题是性能问题，面向未来十年的接口在服役之前就遭遇了带宽瓶颈，DisplayPort 1.2版带宽高达17Gbps，达到1.1版的2倍，超越了Thunderbolt的单向带宽，并且依靠菊花链实现了单端口连接多个显示设备的功能。这一点Intel一直保持沉默，实际上也不用过于担心这一问题，thunderbolt也可以用菊花链连接两个显示器的……只不过不能同时实现超高分辨率和高色深嘛。　　结语:英特尔出品，大部分是精品　　虽有RDRAM等不太成功的案例，但英特尔提出的解决方案多半是成功的，尤其是低成本的方案。Thunderbolt是一个有着广泛群众基础的方案，性能潜力乐观，成为一代标准接口恐怕仅仅是时间问题，并且作为的新的接口体系基础，影响到计算机、数码乃至服务器领域，并统治很长一段时间。来源硅谷动力)(责任编辑：Newshoo)
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1200MB/秒 Intel宣布下一代Thunderbolt技术
　　Thunderbolt技术是Intel在2009年设计完成的，是苹果与英特尔的合作产物，该技术主要用于连接PC和其他设备，融合了前的两项成熟技术PCI Express数据传输技术和DisplayPo
　　Thunderbolt技术是Intel在2009年设计完成的，是苹果与英特尔的合作产物，该技术主要用于连接PC和其他设备，融合了前的两项成熟技术PCI Express数据传输技术和DisplayPort显示技术，两条通道可同时传输这两种协议的数据，每条通道都提供双向10Gbps带宽。　　近日据媒体报道，英特尔(Intel)已经宣布下一代Thunderbolt将支持双向20Gbps速度，是目前Thunderbolt速度的两倍，而且允许同时支持4K视频文件传输和显示。新一代Thunderbolt的代号为Falcon Ridge，将兼容目前Thunderbolt的线缆和连接器。英特尔表示将在2014年开始量产下一代Thunderbolt。　　英特尔在展示的时候实现 了1200MB/秒的速度，比目前的Thunderbolt提速很多。不过，Thunderbolt的小升级，也就是被称为Redwood Ridge的技术将会包含在英特尔即将发布的Haswell架构处理器中。（作者：1024责任编辑：田文超）
标签：Intel新雷电技术雷电接口新雷电接口速度
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在日，英特尔正式发布了已经宣传数月的英特尔实验室产品代号为“Light Peak”技术，并将其命名为“Thunderbolt（雷电）”。Thunderbolt技术由英特尔在2009年设计完成，并为其定名为“Light Peak”（是Thunderbolt的研发代号），Thunderbolt的研发初衷是为了替代并统一目前电脑上数量繁多性能参差不齐的扩展接口，比如SCSI, SATA, USB, FireWire和 PCI Express。Thunderbolt 是苹果与英特尔（Intel）的合作产物，由Intel开发，通过和苹果的技术合作推向市场。该技术主要用于连接PC和其他设备，融合了前两项成熟技术的PCI Express数据传输技术和DisplayPort显示技术，两条通道可同时传输这两种协议的数据，雷电1代的线缆每条通道都提供双向10Gbps带宽，目前发展到雷电2代，每条通道可提供的双向带宽为20Gbps。20Gbps的速度为USB 2.0的40倍。从实用性的角度来讲，这意味着你可以在15秒内传输完一整张蓝光光盘，或者在几秒钟的时间内传输完2GB的视频。正是这种超级速度，使得在影视后期制作方面越来越受到青睐。但是由于thunderbolt技术先进和协议等周边瓶颈，thunderbolt的线缆一直不超过2米（一般只有0.8米和2米两种选择），这种距离限制导致很多应用和方案架构都没有办法得到实施。最近美国一家公司已经突破了这个限制，在传输的距离上不在是2米，可以选择5.5米、10米、30米甚至是60米超长距离，在延长距离的情况下，速度并没有任何的降低，还是20Gbs的带宽。这使得机房存储设备集中管理成为现实，并且搭建一个纯Thunderbolt的多台编辑站点和大型中央共享存储池的机房也可以应用于实际了，而这种架构的最明显特点是速度超快，具备20Gbs的thunderbolt 2带宽，后期能够同时在线编辑更多层的4K视频流。在苹果显示器需要与苹果主机远距离摆放时（录音棚或者其他场景），也可以使用到这种线材了。因为是最新的超前技术，那么在前期阶段必然价格会比较贵，在这里我也跟大家分享下每款长度的价格：- 5.5米：2580元- 10米：3650元- 30米：6800元- 60米：12500元如果您有兴趣可以找我们预定。本文为作者分享，影视工业网鼓励从业者分享原创内容，影视工业网不会对原创文章作任何编辑！如作者有特别标注，请按作者说明转载，如无说明，则转载此文章须经得作者同意，并请附上出处(影视工业网)及本页链接。原文链接 /stream/64387/
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