Thunderbolt超高速接口技术及其测量方法-AET-电子技术应用

Thunderbolt超高速接口技术及其测量方法

来源：新浪博客

摘要： Thunderbolt信号速率高达10.3125Gbps，物理层一致性测试主要包括3个方面：1）Tx信号品质测量，眼图、抖动、边沿时间、幅度等波形参数；2）Rx接收性能测量，接收端接收电压灵敏度、抖动容忍度，正负端信号时间偏差容忍度等；3）Cable性能测试，差分阻抗，插入损耗，串扰等。

关键词： Thunderbolt 光纤

Abstract：

Key words :

　　1、Thunderbolt超高速接口简介

　　英特尔在之前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，HDMI，DisplayPort等。

ThunderBolt超高速接口

　　图1.ThunderBolt超高速接口

　　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10.3125Gbps带宽。为了降低成本，目前Thunderbolt采用的是铜芯连接的方式而不是早前演示的光纤">光纤链接，理论上最高传输速率可达50Gbps，现在仅设定在10Gbps，发展空间较大。

　　2、Thunderbolt工作原理与性能

　　Thunderbolt超高速连接技术融合融合了PCI Express数据传输技术和DisplayPort显示技术，由一颗Intel专用控制芯片进行驱动，通过PCI Express 2.0 x4、DisplayPort 1.2总线与系统芯片组相连。其中PCI Express用于数据传输，DisplayPort则用于显示信号传输，亦可通过直接连接英特尔处理器集成图形核心进行DisplayPort显示输出。Thunderbolt的控制芯片，是系统中必不可少的。但英特尔表示，它的硬件不需要英特尔的处理器和芯片组配合使用。它更像一种微型路由交换机，可以迅速地在两个双向通道的数据之间切换。

Thunderbolt工作原理

　　图2.Thunderbolt工作原理

　　Thunderbolt采用了专用接口。该接口的物理外观和原有Mini DsiplayPort接口相同，适用于各种轻型、小型各类设备，兼容DisplayPort接口的显示设备，Mini DP接口的显示器以及Mini DP至HDMI/DVI/VGA等接口的转接头都可以在Thunderbolt接口上正常使用，可传输1080p乃至超高清视频和最多八声道音频。

　　Thunderbolt能否向后或向前兼容取决于所使用的线缆。向后可以兼容PCI Express 2.0的I/O控制系统，不过英特尔对USB3.0没有置评。而向前兼容方面，自然就是越新越好，你可以发现Macbook Pro上的新端口已经为光纤传输做好了准备，这样也更符合成本效益。设备连接方面，Thunderbolt技术支持以菊花链形式将7台设备连接在一起，(也就是苹果所说的MacBook Pro可串联6台外设，包括最多2个的全高清DisplayPort显示输出)，不过要求DisplayPort 1.1设备必须位于链路末端。

各接口传输速度比照

　　图3.各接口传输速度比照

　　为了降低成本，目前Thunderbolt采用的是铜芯连接的方式而不是早前演示的光纤链接，铜线长度限制为3米。迟些时候，还将推出光纤线缆产品。不过，铜线在未来依然还保留一项优势，那就是通过线缆提供10W供电，而光纤Thunderbolt不会提供供电功能。

　　3、Thunderbolt目前用途

　　在苹果发布带有Thunderbolt接口的新MacBook Pro的同时，就有不少品牌宣布将推出Thunderbolt的相关产品，其中包括Aja、Apogee、Avid和Blackmagic。第三方支持方面，英特尔称西数和LaCie都将提供兼容Thunderbolt接口的移动硬盘。其中，LaCie 已经展示了一个使用 Thunderbolt 的设备，双SSD做Raid的存储设备，当然，由于存储方面的限制，Thunderbolt 的战斗力实在是很难在家用中体现出来。

　　这样的速度对于家用来说已经是奢侈得过头了，三米的线路长度也极大限制了它的使用范围，我能想到的当前可能的应用有：

　　* 多显示器支持，由于可以单端口连接 6 个设备，理论上，你可以组织7屏工作平台了。　

* 超高速磁盘阵列，通过用SSD架设Raid，配合Thunderbolt可以获得极为夸张的磁盘性能，这对于图形处理、影像渲染等专业工作会有好处。

　　当然，随着该技术的不断普及，大量外设出现以后，Thunderbolt 超高传输速度与单接口多设备的能力会慢慢体现出它的优点。光纤连接出现以后，以单Mac机器为运算核心，配合大量相关外设，似乎可以布置出一个集中式的处理环境。

　　4、Thunderbolt前瞻

　　目前已经确认将推出Thunderbolt外设产品的包括Promise(Pegasus RAID)、LaCie(Little Big Disk)、西部数据等。其中Promise作为全球首家发售基于Thunderbolt外设产品的厂商，在RAID技术方面具有超过20年以上的经验。其产品Pegasus在影音处理方面具有独到的优势。由于Thunderbolt传输速度是现在正在使用的数据接口速度的10到20倍，可能会对现有的一些接口，以及我们的使用习惯造成一定的变化。

　　下面为Thunderbolt有可能带来的变化：

　　- 数据传输速率高达10Gbps，为USB 2.0的20倍。从实用性的角度来讲，这意味着你可以在30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。

　　- 它拥有上行和下行两个独立的传输通道，支持“菊花链”(daisy-chaining)多设备，所以可以同时在多个设备之间交换视频。

　　- 它将兼容大量设备：一个Thunderbolt接口既支持相对较新的DisplayPort显示器接口，也支持硬盘等设备所使用的PCI Express接口。支持PCI意味着可以非常容易地开发其他接口的适配器，例如Thunderbolt和以太网转换器，或Thunderbolt和火线转换器等。

　　Thunderbolt将吸引媒体制作公司和专业人士的支持，包括专业音频和视频编辑软件制造商Avid在内的众多企业都成为了首批支持这一技术的公司。同样值得注意的是，Thunderbolt并不能够给视频本身带来变革。影响视频效果的瓶颈还有很多，包括图形处理器和操作系统限制。一旦想要将视频上传到互联网，带宽速度也将成为一大问题。但是回想一下MP3在上世纪90年代逐渐兴起时的情形：便携MP3播放器存储的音乐时间很短、音质很差、制作和播放软件效果不佳，而且当时也只能使用速度缓慢的拨号网络上传和下载音乐。此后几年，苹果等企业逐渐对其进行改进，而带宽也开始增加。如今，几乎所有拥有电脑的人都会使用电脑来存储、转移并播放音乐。电脑音乐已经成为主流。所以5年以后，很容易想象得到，当用户制作、拷贝和交换大量视频文件时，也将获得与音频文件同样的便利。Thunderbolt并非充分条件，但的确消除了一大瓶颈。至少现在来说Thunderbolt并不是一个必须的接口，因为目前几乎没有设备可以使用这个接口，但从长远来看，Thunderbolt在未来必然可以让用户减少不少烦恼，因为Thunderbolt几乎可以替代所有扩展接口。

　　5、Thunderbolt测试方法总览

　　 Thunderbolt测试方法总览