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Thunderbolt超高速接口技術(shù)及其測量方法

來源：新浪博客

摘要： Thunderbolt信號速率高達10.3125Gbps，物理層一致性測試主要包括3個方面：1）Tx信號品質(zhì)測量，眼圖、抖動、邊沿時間、幅度等波形參數(shù)；2）Rx接收性能測量，接收端接收電壓靈敏度、抖動容忍度，正負端信號時間偏差容忍度等；3）Cable性能測試，差分阻抗，插入損耗，串擾等。

關(guān)鍵詞： Thunderbolt 光纖

Abstract：

Key words :

　　1、Thunderbolt超高速接口簡介

　　英特爾在之前正式發(fā)布了已經(jīng)宣傳數(shù)月的英特爾實驗室產(chǎn)品代號為“Light Peak”技術(shù)，并將其命名為“Thunderbolt(雷電)”。Thunderbolt技術(shù)由英特爾在2009年設(shè)計完成，并為其定名為“Light Peak”（是Thunderbolt的研發(fā)代號），Thunderbolt的研發(fā)初衷是為了替代并統(tǒng)一目前電腦上數(shù)量繁多性能參差不齊的擴展接口，比如SCSI，SATA，USB，F(xiàn)ireWire和PCI Express，HDMI，DisplayPort等。

ThunderBolt超高速接口

　　圖1.ThunderBolt超高速接口

　　Thunderbolt是蘋果與英特爾（Intel）的合作產(chǎn)物，由Intel開發(fā)，通過和蘋果的技術(shù)合作推向市場。該技術(shù)主要用于連接PC和其他設(shè)備，融合了前的兩項成熟技術(shù)PCI Express數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)和DisplayPort顯示技術(shù)，兩條通道可同時傳輸這兩種協(xié)議的數(shù)據(jù)，每條通道都提供雙向10.3125Gbps帶寬。為了降低成本，目前Thunderbolt采用的是銅芯連接的方式而不是早前演示的光纖">光纖鏈接，理論上最高傳輸速率可達50Gbps，現(xiàn)在僅設(shè)定在10Gbps，發(fā)展空間較大。

　　2、Thunderbolt工作原理與性能

　　Thunderbolt超高速連接技術(shù)融合融合了PCI Express數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)和DisplayPort顯示技術(shù)，由一顆Intel專用控制芯片進行驅(qū)動，通過PCI Express 2.0 x4、DisplayPort 1.2總線與系統(tǒng)芯片組相連。其中PCI Express用于數(shù)據(jù)傳輸，DisplayPort則用于顯示信號傳輸，亦可通過直接連接英特爾處理器集成圖形核心進行DisplayPort顯示輸出。Thunderbolt的控制芯片，是系統(tǒng)中必不可少的。但英特爾表示，它的硬件不需要英特爾的處理器和芯片組配合使用。它更像一種微型路由交換機，可以迅速地在兩個雙向通道的數(shù)據(jù)之間切換。

Thunderbolt工作原理

　　圖2.Thunderbolt工作原理

　　Thunderbolt采用了專用接口。該接口的物理外觀和原有Mini DsiplayPort接口相同，適用于各種輕型、小型各類設(shè)備，兼容DisplayPort接口的顯示設(shè)備，Mini DP接口的顯示器以及Mini DP至HDMI/DVI/VGA等接口的轉(zhuǎn)接頭都可以在Thunderbolt接口上正常使用，可傳輸1080p乃至超高清視頻和最多八聲道音頻。

　　Thunderbolt能否向后或向前兼容取決于所使用的線纜。向后可以兼容PCI Express 2.0的I/O控制系統(tǒng)，不過英特爾對USB3.0沒有置評。而向前兼容方面，自然就是越新越好，你可以發(fā)現(xiàn)Macbook Pro上的新端口已經(jīng)為光纖傳輸做好了準備，這樣也更符合成本效益。設(shè)備連接方面，Thunderbolt技術(shù)支持以菊花鏈形式將7臺設(shè)備連接在一起，(也就是蘋果所說的MacBook Pro可串聯(lián)6臺外設(shè)，包括最多2個的全高清DisplayPort顯示輸出)，不過要求DisplayPort 1.1設(shè)備必須位于鏈路末端。

各接口傳輸速度比照

　　圖3.各接口傳輸速度比照

　　為了降低成本，目前Thunderbolt采用的是銅芯連接的方式而不是早前演示的光纖鏈接，銅線長度限制為3米。遲些時候，還將推出光纖線纜產(chǎn)品。不過，銅線在未來依然還保留一項優(yōu)勢，那就是通過線纜提供10W供電，而光纖Thunderbolt不會提供供電功能。

　　3、Thunderbolt目前用途

　　在蘋果發(fā)布帶有Thunderbolt接口的新MacBook Pro的同時，就有不少品牌宣布將推出Thunderbolt的相關(guān)產(chǎn)品，其中包括Aja、Apogee、Avid和Blackmagic。第三方支持方面，英特爾稱西數(shù)和LaCie都將提供兼容Thunderbolt接口的移動硬盤。其中，LaCie 已經(jīng)展示了一個使用 Thunderbolt 的設(shè)備，雙SSD做Raid的存儲設(shè)備，當然，由于存儲方面的限制，Thunderbolt 的戰(zhàn)斗力實在是很難在家用中體現(xiàn)出來。

　　這樣的速度對于家用來說已經(jīng)是奢侈得過頭了，三米的線路長度也極大限制了它的使用范圍，我能想到的當前可能的應(yīng)用有：

　　* 多顯示器支持，由于可以單端口連接 6 個設(shè)備，理論上，你可以組織7屏工作平臺了?！?nbsp;

* 超高速磁盤陣列，通過用SSD架設(shè)Raid，配合Thunderbolt可以獲得極為夸張的磁盤性能，這對于圖形處理、影像渲染等專業(yè)工作會有好處。

　　當然，隨著該技術(shù)的不斷普及，大量外設(shè)出現(xiàn)以后，Thunderbolt 超高傳輸速度與單接口多設(shè)備的能力會慢慢體現(xiàn)出它的優(yōu)點。光纖連接出現(xiàn)以后，以單Mac機器為運算核心，配合大量相關(guān)外設(shè)，似乎可以布置出一個集中式的處理環(huán)境。

　　4、Thunderbolt前瞻

　　目前已經(jīng)確認將推出Thunderbolt外設(shè)產(chǎn)品的包括Promise(Pegasus RAID)、LaCie(Little Big Disk)、西部數(shù)據(jù)等。其中Promise作為全球首家發(fā)售基于Thunderbolt外設(shè)產(chǎn)品的廠商，在RAID技術(shù)方面具有超過20年以上的經(jīng)驗。其產(chǎn)品Pegasus在影音處理方面具有獨到的優(yōu)勢。由于Thunderbolt傳輸速度是現(xiàn)在正在使用的數(shù)據(jù)接口速度的10到20倍，可能會對現(xiàn)有的一些接口，以及我們的使用習慣造成一定的變化。

　　下面為Thunderbolt有可能帶來的變化：

　　- 數(shù)據(jù)傳輸速率高達10Gbps，為USB 2.0的20倍。從實用性的角度來講，這意味著你可以在30秒內(nèi)傳輸完一整張藍光光盤，或者在幾秒鐘的時間內(nèi)傳輸完2GB的視頻。

　　- 它擁有上行和下行兩個獨立的傳輸通道，支持“菊花鏈”(daisy-chaining)多設(shè)備，所以可以同時在多個設(shè)備之間交換視頻。

　　- 它將兼容大量設(shè)備：一個Thunderbolt接口既支持相對較新的DisplayPort顯示器接口，也支持硬盤等設(shè)備所使用的PCI Express接口。支持PCI意味著可以非常容易地開發(fā)其他接口的適配器，例如Thunderbolt和以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換器，或Thunderbolt和火線轉(zhuǎn)換器等。

　　Thunderbolt將吸引媒體制作公司和專業(yè)人士的支持，包括專業(yè)音頻和視頻編輯軟件制造商Avid在內(nèi)的眾多企業(yè)都成為了首批支持這一技術(shù)的公司。同樣值得注意的是，Thunderbolt并不能夠給視頻本身帶來變革。影響視頻效果的瓶頸還有很多，包括圖形處理器和操作系統(tǒng)限制。一旦想要將視頻上傳到互聯(lián)網(wǎng)，帶寬速度也將成為一大問題。但是回想一下MP3在上世紀90年代逐漸興起時的情形：便攜MP3播放器存儲的音樂時間很短、音質(zhì)很差、制作和播放軟件效果不佳，而且當時也只能使用速度緩慢的撥號網(wǎng)絡(luò)上傳和下載音樂。此后幾年，蘋果等企業(yè)逐漸對其進行改進，而帶寬也開始增加。如今，幾乎所有擁有電腦的人都會使用電腦來存儲、轉(zhuǎn)移并播放音樂。電腦音樂已經(jīng)成為主流。所以5年以后，很容易想象得到，當用戶制作、拷貝和交換大量視頻文件時，也將獲得與音頻文件同樣的便利。Thunderbolt并非充分條件，但的確消除了一大瓶頸。至少現(xiàn)在來說Thunderbolt并不是一個必須的接口，因為目前幾乎沒有設(shè)備可以使用這個接口，但從長遠來看，Thunderbolt在未來必然可以讓用戶減少不少煩惱，因為Thunderbolt幾乎可以替代所有擴展接口。

　　5、Thunderbolt測試方法總覽

　　 Thunderbolt測試方法總覽