Thunderbolt接口的问世，平静的PC市场再起涟漪

作者：麦利

一种全新的技术能够冲击成熟的计算机产业是很少见的。这样的事最近却发生了——苹果公司发布了采用Intel公司所谓的Thunderbolt接口的系列MacBook Pro笔记本电脑。

苹果新闻稿表明这是首次公开使用Thunderbolt这个名字，这个名字在讨论电气版本的光学Light Peak技术传闻的博客中一直没有出现过。Intel 公司在2009年9月就演示了Light Peak原型，但这个概念一直局限于猎奇的范畴。直到前不久Thunderbolt才在苹果系统中大显身手，突然成为媒体的焦点。

就在苹果于2月24日发布信息的当天，Intel也召开了会议电话推介Thunderbolt。这次会议吸引了全球太多人的参与，以致于没有人听得清从旧金山会议室传出的演讲声音。

Intel花了整整一天才讲完了Thunderbolt的来龙去脉。又过了一天左右许多人方才获悉在Thunderbolt的早期支持者中没有出现许多主要的PC、显示器和硬盘制造商的身影这件令人担心的事情。

现在令人眼花缭乱的光彩已经退去，具体细节在众人面前得以展示。

图1：Intel生产的1W Thunderbolt控制器有单线缆和双线缆两种版本。

Thunderbolt内部细节

Thunderbolt互连技术支持在一个公共传输层上提供两个10Gbps的双向通道，最大汇聚吞吐量可达40Gbps。

Intel Thunderbolt控制器支持在一个公共传输层上同时提供4x PCI Express Gen 2和DisplayPort业务。10Gb串行通道的基础传输层采用Intel自己的协议封装方法以及独特的同步与业务优先级机制。

Thunderbolt对操作系统来说就好像是固有的DisplayPort和PCI Express业务，因此不需要开发新的软件。

Intel为这种接口定义了多种应用。据该公司介绍，Thunderbolt可以用来创建灵活的系统设计。举例来说，薄型笔记本电脑或客户端可以使用它链接高端驱动器、显示器和其它外部设备，不必将它们都集成在一个盒子里。从本质上讲，它在盒子外面提供了一条PCI Express链路。

图2：Thunderbolt连接器是一种修改版的mini DisplayPort类型连接器，可插入现有的DisplayPort端口，并承载PCI Express业务。

Thunderbolt接口可以用来在PC、数码相机和驱动器之间快速传送大型文件，Intel表示。它还能被用作连接显示器的直接DisplayPort链路。

Intel一共生产两种Thunderbolt控制器。一种支持单根线缆，提供两个双向10Gb Thunderbolt链路，最大功耗约1W。另一种支持两根线缆，想必比较适合对功耗不是太敏感的系统，如台式电脑。

Intel是Thunderbolt控制器的唯一供应商，但对该控制器的价格仍三缄其口，只是说这种芯片与10Gb的以太网控制器相比在每千兆位成本方面”很有竞争力”。

Intel没有说明Thunderbolt的知识产权是仅归自己所有，还是其它公司(如苹果)也拥有一部分。不过Intel公司透露，该技术是免版税的，至于是否将这种接口许可给系统级芯片使用要视情况而定。至今还没有哪家公司获得过这个许可。

Thunderbolt要求使用新型有源线缆。目前苹果为Thunderbolt准备的是有源铜缆，由5根电线组成，4条10Gbps链路各用1根线(两进两出)，第5根线用于管理业务。

有源光缆正在开发中，支持长度为几十米。这种光缆将在今年晚些时候推出。

连接器本身是mini DisplayPort连接器的轻微修改版，可插入现有的DisplayPort设备。Thunderbolt接口可以自动检测DisplayPort和PCI Express业务。在Thunderbolt支持方面，Intel不会去识别可能使用的任何第三方连接器和线缆制造商。

至今为止，Intel这家芯片巨人只与制造Thunderbolt产品的合作伙伴非公开共享Thunderbolt的全部技术规范。Intel公司计划在今年7月前发布包含技术规范的开发者套件，但不准备在线发布规范细节。

Thunderbolt发展路线图也不是很明确。Intel今后可能会增加10Gb通道的数量，或提高通道速度，但没有透露具体计划和时间表。

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新的生态系统

Thunderbolt这种最新互连技术可能远远超越USB 3.0。因为USB 3.0的目标只是提供最大约5Gb的速度，并且无法灵活地支持多种协议。

鉴于在计算机和消费类外设中的广泛普及，USB肯定还有很长的使用寿命。然而，如果Thunderbolt获得成功，它将超越USB成为新的高端互连宠儿——就像许多市场观察人士曾经对火线(FireWire)所期望的那样。

要想达到这个目的，Thunderbolt必须建立由芯片、支持系统和外设组成的广泛生态系统。据Intel透露，计划支持Thunderbolt的公司包括了Aja、Apogee、Avid、Blackmagic、LaCie、Promise和西部数据。Intel的目标是将Thunderbolt接口用于其它计算机、显示器、存储设备、音视频设备、数码相机、扩展坞等。

Intel公司演示过在一台新款MacBook Pro笔记本电脑和一台Promise Technology公司的原型存储阵列之间用Thunderbolt发送视频文件，速度可达800MBps。Intel还展示了支持Thunderbolt的一台不在工作的LaCie设备的机械原型。这种便携式闪存阵列有两个Thunderbolt端口和两个固态硬盘。

图3：Intel公司展示了一台不在工作的LaCie便携式闪存驱动器的机械原型，它使用了两条Thunderbolt链路和两个固态硬盘。

苹果在规定时间内并不拥有Thunderbolt专有权。但目前仍不清楚哪家OEM会支持这种互连，以及何时会签约使用这种互连。

“有些PC OEM厂商对此有很大的兴趣，但并不是全部OEM。”为Intel管理Thunderbolt计划的Jason Ziller指出。

“我们已经与消费电子制造商讨论过，他们对通过Thunderbolt支持高清显示器以及在同一电缆上承载数据有一定的兴趣。”他补充道。

Intel拥有Thunderbolt商标，并且准备建立使用方面的互操作性验证程序。这个程序的提供是免费的，Ziller表示。

就苹果而言，采纳这种新的系统互连有着复杂的历史背景。苹果是首家支持FireWire(火线)的公司，并且有段时间Firewire似乎已经成为高端计算机和消费产品接口的首选。但USB很快超越FireWire，而后者从未在专业音视频系统和高端硬盘之外的领域盛行开来。另一方面，苹果也是目前已成所有笔记本电脑标配的Wi-Fi的早期支持者。

Thunderbolt如何避免FireWire的命运也许是最难回答的问题。FireWire最初得到了很多芯片和系统公司的广泛支持，在吞吐量和延时性能方面远远超前于USB。苹果率先在其系统中采用FireWire，并以此吸引了出版和媒体内容创建行业的许多用户。

但FireWire支持者推行的是一种冗长而且令人困惑的发展路线图，不禁让人质疑他们是否想从一开始就支持这种接口，还是等待未来版本。而知识产权(IP)版权方面的斗争又给这个市场浇了一盆冷水。与此同时，USB却在稳定前进，在免版税和不断提高速度的基础上赢得了很多设计，最终消除了与FireWire之间的差距。

事实上，在Thunderbolt推出之际USB 3.0已经超越FireWire。

Thunderbolt起源于Light Peak——Intel在2009年9月首次发布的一种光学互连演示技术，定位于USB 3.0的继任者。去年9月，Intel表示将加快开发速度，并准备于2010年底前提供控制器芯片。

随后Intel的这个计划就没有动静了。报告表明，Intel调整了工作内容，把重点放在基于铜缆的实现上。苹果的采纳行动明显是想通过独占交易成为首个使用这种I/O的OEM，并可能要求Intel为计划保密。

尽管众多分析师用尽办法想打破沉默，但这个秘密被保护得相当好，直到苹果自己把事情抖露出来。

图4：Intel演示了一台新款MacBook Pro笔记本电脑通过Thunderbolt接口链接到Promise Technology公司的一台存储阵列。

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为什么不发展USB?

Thunderbolt让许多人大感恼火。他们认为，这家芯片巨人不应向市场推新接口，而是应该全力以赴地深入研究现有的成功接口：USB。

Thunderbolt的批评者认为，这种接口给实现两个双向10Gb铜线链路带来了新的成本和复杂性，但不会带来任何重大的新应用。USB 3.0已经能够在铜线上提供高达5Gb的数据速率，而且像Thunderbolt一样，今后也能在光纤链路上实现。

总之，Thunderbolt”是一个错误”，一家Intel的大客户表示。

他们的论据是：为何一些最大的PC、显示器和硬盘供应商还没有支持Thunderbolt？

这种技术明显会带来额外的费用，虽然Intel没有透露是多少。目前只有Intel在生产的这种控制器芯片成本与今天的10Gb以太网芯片大概不相上下，但要比USB 3.0芯片的成本高出一截。

图5：Thunderbolt技术支持两种协议——DisplayPort和PCI Express，分别用于连接显示器和数据设备。

另外，Thunderbolt要求使用独特的五线制有源线缆(目前只有苹果提供这种线缆)，并且需要使用来自未经确认源的修改版mini DisplayPort连接器。其它成本隐藏在掌握一种新技术的复杂性以及建立新的供应链合作伙伴方面。

目前为止苹果是唯一采纳Thunderbolt的系统制造商。当然，苹果采用的是销售高档产品的商业模型，这种模型通常有比一般PC更高的赢利空间。大多数PC和显示器制造商在更大批量的市场中比拼价格，赢利很薄。

那些还没有公开支持Thunderbolt的公司表示，目前还没有足够吸引力的应用需要超过USB 3.0所能提供的5Gb的速度。虽然Intel经理指出Thunderbolt是唯一一种支持显示分辨率超过高清的技术，但这是一个很有限的利基市场。

Thunderbolt能让OEM厂商拥有一个支持显示器或高速数据链路的端口，从而简化设计，Intel表示。但反对者指出，系统仍然需要支持现有的接口，如USB，但在超薄笔记本电脑等空间受限的系统中为另一个连接器腾出空间已经十分困难。

Intel强调，Thunderbolt可以帮助OEM在构建系统时将以前的内部资源(如快速硬盘或图形处理器)放到盒子外部。反对者则认为这样的设计用有线PCI Express规范也可以实现——反正目前为止没有发现有足够吸引力的地方。

最后，Thunderbolt批评者希望业界能将主要精力用来支持USB——一种相对低成本、好理解的技术，已经在计算机、外设和消费设备中交付了数十亿的端口。

USB 3.0版本的架构很像Thunderbolt，可以扩展支持光纤链路和更高的速度。Intel对USB一直没有提供足够多的支持，并且推迟了其PC芯片组支持USB的计划，Thunderbolt批评者指出。

Thunderbolt无疑将得到顶级PC、显示器和硬盘制造商的更多支持。但Thunderbolt是否能够提供持续的影响，抑或像FireWire那样昙花一现仍有待于观察。

图6：Thunderbolt批评者警告在空间受限制的系统中很难给更多的连接器提供空间。

本文来自《电子工程专辑》2011年5月刊，拒绝转载。