Все о протоколе Thunderbolt

31.10.2023

Thunderbolt ― это революционный протокол обмена данными, который позволил пользователям ПК и ноутбуков использовать один и тот же разъем для передачи данных и видеопотока, а также питания подключенных устройств. Осенью 2023 года компании Intel и Apple представили пятую версию этого протокола, в которой появился режим Bandwidth Boost, улучшились возможности для подключения нескольких 4K/6K/8K мониторов и увеличилась мощность «зарядки». В этом материале мы разберемся, что из себя представляет данный протокол, зачем он нужен, отличиях между версиями и разберемся, почему Thunderbolt не равно USB C.

Немного предыстории и при чем тут Intel Light Peak

Два десятилетия назад компьютеры рынок настольных ПК и ноутбуков заметно отличался от нынешнего. Представленный в начале 2000-х USB 2.0 был медленным и неповоротливым, поэтому большинство сценариев ограничивались мышками, клавиатурами, фотоаппаратами, флешками и т.д. Более прогрессивный FireWire наоборот работал в меру быстро, однако его пропускная способность была в 3 раза ниже, чем у Gigabit Ethernet, а Apple не особо помогала с популяризацией формата, выставив высокую стоимость лицензии. В конце 2000-х решение пришло буквально из ниоткуда. Компания Intel неожиданно для ее поклонников презентовала нечто действительно уникальное и инновационное: а именно 10-гигабитное соединение, работающее по оптоволокну, а не по привычным медным проводам.

Пресс-фото с презентации Light Peak в 2009-м году.

«Оптические технологии, которые раньше использовались только в дорогущий дата-центрах и телекоммуникационных системах, вскоре станут доступны обычным владельцам ПК и бытовой электроники», ― рапортовал официальный пресс-релиз Intel. Чтобы подчеркнуть важность и крутость новой технологии ей дали соответствующее имя ― Light Peak. И это действительно был пик технического прогресса Intel, спустя пару лет для компании станут привычнее спорить о количестве процессорных ядер и нанометрах.

Что такое Thunderbolt и зачем он нужен?

Thunderbolt значительно упрощает подключение нескольких мониторов.

Спустя 2 года тестов и доработок инженеры Intel пришли к мысли, что они могут воплотить большинство прелестей Light Peak используя обычную медь, нежели дорогое оптоволокно. И тут на горизонте появилась Apple, которая к тому моменту начала сворачивать поддержку FireWire и искала для своих Mac Pro альтернативу все еще медленному USB. Так на свет и появилась младший сын Light Peak по имени Thunderbolt. Поначалу новинка являлась прерогативой техники Apple, однако с активным внедрением интерфейса USB C протокол Thunderbolt вышел далеко за границы яблочной экосистемы и теперь его активно используют и другие производители профессиональной техники.

Итак, Thunderbolt ― это высокоскоростной интерфейс, который можно назвать упрощенной реализацией концепции Light Peak. Он представляет собой комбинированный интерфейс, который объединяет в себе разные протоколы вроде PCI Express и DisplayPort для одновременной передачи данных, видео и энергии с помощью одного кабеля. Одной из выдающихся черт Thunderbolt является его универсальность и совместимость с различными устройствами, включая ПК и ноутбуки на базе MacOS, Windows и Linux, а также мониторы, звуковые карты и съемные накопители.

Внедрение Thunderbolt стало возможно благодаря постоянно растущей креативной отрасли: художникам, дизайнерам, аниматором, специалистам по VFX, звукорежиссерам и музыкантам кровь из носу требовался быстрый и универсальный интерфейс с которым можно думать о работе, а не сидеть часы напролет, ожидая пока запишется и распакуется очередной файл-исходник. Также его рассматривали в качестве моста, который объединит мобильные устройства, ноутбуки и настольные ПК в единую экосистему с одним кабелем для всего. Однако Thunderbolt сумел превзойти самые смелые ожидания, позволяя не просто быстро копировать файлы, но и в то же время передавать энергию или транслировать изображение, став для многих профи универсальной палочкой выручалочкой.

В чем разница между Thunderbolt и USB?

Thunderbolt и USB С ― одинаковый коннектор, разные результаты.

Когда речь идет о новом iPad Pro, iMac, MacBook Pro или другой технике премиум-класса, разработчики обязательно упоминают о поддержке Thunderbolt. После этого специалисты, и просто хорошо знакомые с техникой Apple люди утвердительно кивают, остальные в замешательстве. Дело в том, что Thunderbolt ― это системный протокол, а не физический интерфейс. В ранних моделях Mac Pro Thunderbolt был вшит в разъем DisplayPort, затем для него стали использовать USB C на которой перешло большинство современной техники.

Однако наличие порта USB C отнюдь не гарантирует поддержку Thunderbolt. Если подключить аксессуар с Thunderbolt к обычному разъему USB C ничего не произойдет — устройство попросту не будет работать. После презентации стандарта USB4 в конце 2021 года оказалось, что он может иметь обратную совместимость с Thunderbolt 3, однако USB4 «≠»Thuderbolt 3. Поддержку Thunderbolt обычно внедряют там, где в этом есть смысл ― в зарядках ноутбуков, мониторах, звуковых картах и т.д. В обычной зарядке для смартфона он попросту не нужен. Чтобы визуально отличать их, кабели и порты с поддержкой Thunderbolt маркируют значком в виде молнии.

В материале по ссылке вы можете подробно узнать все о USB4 и его отличиях от более ранних версий USB.

Различие между версиями Thunderbolt

Эволюция Thunderbolt-коннекторов.

Thunderbolt не стоит на месте, он эволюционирует. Существует несколько версий протокола, каждая из которых предоставляет разные характеристики. Например, выпущенный в 2015 году Thunderbolt 3 получил поддержку USB С, а его максимальная скорость выросла с 20 до 40 Гбит/с. Также в нем появилось шлейфовое подключение, с помощью которого к одному Thunderbolt-коннектору можно подключить сразу нескольких мониторов и периферийных устройств.

В Thunderbolt 4, который Intel и Apple презентовали в 2022 году, появилась возможность передачи до 100 Вт энергии для подзарядки условного ноутбука и одновременного подключения двух 4K мониторов или один 8K экран. Пропускная способность осталась на том же уровне 40 Гбит/с, однако за счет удвоения скорости шины PCI-E значительно упростилось подключение внешних видеокарт. А при выходе из режима сна любая подключения к ПК или ноутбуку периферия моментально возобновляла подключение.

Таблица с техническим сравнением разных версий Thunderbolt и USB.

Представленный осенью 2023 года Thunderbolt 5 способен обрабатывать значительно больший поток видеоданных. В стандартной конфигурации он обеспечивает передачу данных на уровне 80 Гбит/с в обе стороны (четыре канала по 40 Гбит/с), однако при необходимости он может задействовать режим Bandwidth Boost, который повышает скорость передачи до 120 Гбит/с. Благодаря этому Thunderbolt 5 способен передавать изображение сразу на два 8K или 6K монитора, либо на три 4K-экрана с частотой обновления 144 Гц. Возможность по передаче энергии на внешнее устройство выросла до 240 Вт мощности, исключая необходимость в использовании отдельных блоков и кабелей питания.

Вывод

Подытожив, можно сказать, что Thunderbolt ― это не разновидность USB-порта, а протокол взаимодействия, который реализован с помощью коннектора USB C. Из достоинств и отличий можно выделить его высокую скорость обмена данными, а также многозадачность, позволяющую передавать изображение в высоком разрешении и одновременно подпитывать подключенное устройство энергией. Как мы уже говорили, это крайне полезная вещь для «креативщиков» и просто владельцев современной техники, которые хотят ускорить работу при переносе гигантских массивов данных, параллельно уменьшив количество кабелей на рабочем столе. А вот в быту польза от него не такая уж большая, поэтому Thunderbolt редко встречается в обычных офисных ноутбуках, недорогих домашних ПК и бытовых мониторах.