18f10b7901f5d28b3f4c2f7b4c5547f1 Intel 推出新的外接傳輸介面 Thunderbolt,擁有驚人的 10Gbps 傳輸速率,其速度更勝於 USB 3.0 以及 SATA 6Gbps 介面。目前 MacBook Pro 已經採用此介面,以及一些企業級產品也逐漸引入,從表現效能來看,Thunderbolt 的發展值得大家期待。

儲存應用相關傳輸介面,近幾年正值改朝換代的高峰期。推行時間達2年的USB 3.0SATA 6Gb/s,雖然稱不上普及,但已經被市場廣為接納採用。然而這2項技術並非唯一的高速解決方案,在傳輸效率與多元應用等要求下,例如Thunderbolt與超高速固態硬碟, 紛紛轉向採用PCI-E匯流排介面。

外接傳輸介面誰與爭鋒

USB 3.0承襲以往的所有優點,具有相容性廣泛與製造成本低廉等優勢,並大幅改善資料傳輸效率,因此能夠快速普及到個人電腦市場。儘管USB 3.0完全取代IEEE 1394陣營,成為新一代高速傳輸介面熱門人選,卻得提防在一旁虎視眈眈的Thunderbolt。

由Intel主導開發的Thunderbolt,是項能夠承載多種傳輸協定的底層連接技術,擁有驚人的10Gbps傳輸速率,資料傳輸頻寬更勝於SATA 6Gbps介面。其應用特性和USB相當接近,不過基於建置成本等因素,想取代USB 3.0未必容易。但是充裕的傳輸頻寬與串接架構等優點,在專業與企業儲存應用上,未來發展相當值得期待。

▲ 現階段的Thunderbolt控制晶片,仍為Intel自行設計製造生產。

儲存傳輸介面趨勢轉變

無獨有偶,SATA 6Gb/s也對上同樣來自Intel的戰略佈局武器NVM Express和mSATA。mSATA是以SATA傳輸協定為基礎,只不過改採用PCI-E Mini Card的接腳與裝置型式。在桌機平台,可搭Z68晶片組的Intel Smart Response Technology混合磁碟功能使用,至於應用在筆電環境,則是能夠取代佔空間的2.5吋儲存裝置。

事實上,尚未全面普及的SATA 6Gb/s介面,其理論頻寬已經快被第3世代高速固態硬碟塞爆。mSATA值得注意的地方在於,除了兼容於SATA訊號,又能以PCI-E匯流排與系統連結,可突破SATA 6Gb/s頻寬枷鎖。NVM Express具有同樣的利基點,改以PCI-E匯流排取代SATA介面,能為超高速固態硬碟提供充足頻寬,展現高達1GB/s以上的傳輸速度。

10Gbps超高速電火球

USB 3.0發展的同時,Intel正在醞釀自家傳輸介面技術Light Peak。這項以光纖傳導訊號的技術,最早在2009年IDF開發者論壇上揭露,後於今年初正式推出時正名為Thunderbolt。其中最為人津津樂道的,莫過於高達10Gbps的傳輸速率,遠超越其他傳輸介面。

個人電腦常見傳輸介面頻寬比較
傳輸介面 傳輸速率
Thunderbolt 10Gbps
USB 3.0 5Gbps
USB 2.0 480Mbps
IEEE 1394a 400Mbps
SATA 6Gb/s 6Gbps
SATA 3Gb/s 3Gbps
eSATA 3Gbps
Gigabit網路 1000Mbps
IEEE 802.11n 450Mbps

Intel專利非關Apple

部分人對Thunderbolt的認知,是來自採用該技術的Mac產品,因為現階段也就只有Apple桌機與筆電支援。無論叫Light Peak或Thunderbolt都好,這項技術很明確是由Intel開發,Apple不過是第一個搭載Thunderbolt主控制器的電腦平台而已。

即便如此,Intel現階段端出來的菜,仍和其遠大的夢想有段差距。在Light Paek原始構想中,規劃以光纖傳導訊號,然而現階段的方案,是採用銅纜線傳輸。因為光纖傳輸相關裝置成本高,除了要價不低的光電轉換器外,還有不耐曲折,身嬌肉貴的光纖線材成本問題,對個人電腦平台來說是項不利因素。

銅纜線帶電更好用

相較於SATA 6Gb/s和USB 3.0,Thunderbolt表定傳輸速率規格,宣稱每個埠都能提供獨立雙向10Gbps傳輸頻寬。其訊號線材連接器標準,沿用Mini DisplayPort規格,1條線即可同時傳遞PCI-E和DisplayPort這2種訊號,能夠和現有DisplayPort顯示器相容。

▲ Thunderbolt能以單一纜線,同時傳輸PCI-E匯流排與DisplayPort影音訊號,連接至Thunderbolt周邊裝置,或是具備DisplayPort介面的顯示器。

此外,Thunderbolt支援菊花鏈串接模式(daisy chain),最多能夠串連7個周邊裝置。串接鏈中可包含1∼2個高解析度DisplayPort介面顯示器,只不過必須連接在其他裝置的最後面。在現有銅纜線架構上,每條線材的長度限制為3公尺,經由串接仍可符合個人電腦平台普遍的長度需求。而且還能夠提供10W電力,遠高於USB 3.0的4.5W。

值得留意的是,儘管光纖版本理論線材長度可達100公尺,但反而缺少了供電能力。對個人電腦平台來說,使用銅纜線不僅成本低廉許多,使用體驗也更趨近於USB,除了單一線材長度限制外,其實優點是多過於光纖。

▲ 由於DisplayPort顯示器只有1 個輸出入介面,因此在Thunderbolt規範中,顯示器必須連接在最末端。如果主控端具備多組連接埠,將2種訊號裝置分開連接,就不會受到這項限制。

▲ Thunderbolt連接器端子和Mini DisplayPort規格相容,但是DisplayPort線材只能用在串接鍊末端,連結顯示器使用。至於Thunderbolt專屬線材,則是可以連接這原生周邊裝置,以及DisplayPort顯示器。

傳輸介面或橋接器?

真要說起Thunderbolt底層架構為何,將它視為傳輸介面的橋接轉換器,答案會變得相當簡單易懂。因為它並非全新設計的介面,而是整合PCI-E匯流排與DisplayPort介面於一體,實現PCI-E外接裝置的可能性,並同時擁有DisplayPort能傳輸影音訊號的優點。

從架構來說,Thunderbolt的通訊協定層(protocol layer),實為PCI-E和DisplayPort,並不包含原創技術。Intel透過低延遲同步訊號,將前述2項訊號映射到通用傳輸層 (common transport layer),進行資料封包處理,再傳輸至目標裝置。 優點為系統仍可辨識裝置的原始訊號規格是PCI-E還是DisplayPort,且沿用電腦系統中標準的驅動程式。

延伸閱讀:

Intel Light Peak 換換名, Thunderbolt 是啥米?

Intel:PC 們也可以玩 Thunderbolt

Computex 2011:Intel 用 Apple Mac 展示超高速 Thunderbolt

<後面還有:Thunderbolt的應用介紹,以及架構解析和速度體驗>

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neco
2.  neco (發表於 2011年9月21日 16:25)
※ 引述《Charlie20083》的留言:
> 所以古老的Eee PC 701SD用的Mini PCI-E的SSD也算是mSATA的意思囉?

mSATA的connecter是mini PCI-E,但內部走的線是SATA的訊號,所以兩者是無法相容的
至於Eee PC就得看他走線是如何、以及pin define是否與mSATA相同,如相同就可通
bisheng
3.  bisheng (發表於 2011年9月21日 20:13)
類似ExpressCard可以包入USB那樣,沿用mini PCI-E
插槽規格的mSATA,是可以同時兼容PCI-E和SATA訊號,
透過配置在主機板上的切換晶片來設定選則要走哪個介面
訊號。

但這只是就架構面而言,不代表Eee PC和任何支援mSATA
的裝置具備這樣的設計。
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4.  mickey (發表於 2011年9月21日 23:24)
是INTEL跟APPLE共同研發,
2012前APPLE獨享專利使用權= =
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5.  俊逸桑 (發表於 2011年9月22日 03:17)
Thunderbolt必須要另尋用途, 不可能跟USB30對打.
因為所有的手機都支援USB20/OTG, USB30支援也是遲早的事.
bisheng
6.  bisheng (發表於 2011年9月30日 16:29)
Intel出Thunderbolt技術、Apple出DisplayPort的不知道什麼碗糕,這種「共同研發」的名聲真好賺,還能得到一年優先獨享採用的權利 〒ˍ〒
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7.  ╮(╯_╰)╭ (發表於 2012年6月05日 13:04)
※ 引述《bisheng》的留言:
> Intel出Thunderbolt技術、Apple出DisplayPort的不知道什麼碗糕,這種「共同研發」的名聲真好賺,還能得到一年優先獨享採用的權利 〒ˍ〒
傻子都知道 Thunderbolt 主要推手是 Apple
如果 Apple 不跳下去推,Thunderbolt 只會變成第二個 Rambus

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