Thunderbolt - что это? Apple Thunderbolt Display. Технология Thunderbolt: как это работает и в чем плюсы

Подключается к компьютеру при помощи одного из четырех разъемов - USB 2.0, USB 3.0, FireWire или Thunderbolt. В музыкальном сообществе бытует мнение, что FireWire дает лучшее качество звука, работает в несколько раз быстрее USB и вообще предпочтительнее для студии звукозаписи. Превосходство FireWire обычно подкрепляется устаревшими данными о возможностях интерфейсов, а также доводами из разряда «мне один очень уважаемый музыкант/звукач сказал».

Редакция сайт рассказывает, в чем принципиальные отличия USB, FireWire и Thunderbolt, есть ли разница в том, через какой порт подключать устройство, и почему музыканты заблуждаются, когда говорят о превосходстве FireWire.

Краткий экскурс в историю FireWire, USB и Thunderbolt

Разработка стандарта FireWire началась в конце 1980-х совместными силами Apple, Sony, Texas Instruments, IBM, STMicroelectronics и Digital Equipment Corporation. Итоговый результат представили общественности в 1995 году, тогда же Apple стала позиционировать FireWire как основной стандарт для подключения цифровых аудио и видеоустройств к компьютерам Mac.

Первые спецификации стандарта USB появились в середине 1990-х годов. Разработчики нового разъема (Compaq, IBM, Intel, Microsoft, Northern Telecom) преследовали цель снизить количество портов для подключения внешних устройств к персональному компьютеру, предложив универсальную замену.

Что же касается Thunderbolt, то изначально интерфейс разрабатывался Intel и Apple и, после своего выхода в 2011 году, позиционировался как универсальный разъем, с помощью которого можно передавать любые данные между ноутбуками, мобильными устройствами и стационарными компьютерами. По задумке авторов, пропускная способность в размере 10 Гбит/с позволила бы уменьшить количество необходимых пользователям кабелей.

USB-кабель

Создание стандартов Thunderbolt, FireWire и USB преследовало разные цели:

• USB создавался с прицелом на простоту, универсальность и дешевизну;
• FireWire разрабатывался для достижения максимальной производительности и быстродействия, особенно при работе с аудио и видео;
• Thunderbolt создавался как частичная альтернатива FireWire для уменьшения количества проводов и достижения высочайшей скорости работы.

FireWire и Thunderbolt изначально предназначались для передачи большого количества данных. Такое позиционирование было справедливо до появления интерфейса USB 3.0, который также обеспечивает комфортную и быструю передачу большого количества информации.

Реальную скорость передачи данных можно узнать простым делением заявленной скорости на 10. Для FireWire с заявленной скоростью 800 Мбит/с, реальная скорость передачи данных составит около 80 МБ/с. Таким образом, в идеальных условиях пользователь может копировать 80 мегабайт информации за секунду. В реальных условиях цифры будут отличаться в меньшую сторону.

FireWire долгое время был стандартом для подключения цифровых аудио и видеоустройств благодаря высокой скорости обмена информацией. Создатели интерфейса позиционировали его как идеальный разъем для тех пользователей, чья ежедневная работа связана с обработкой большого количества фото-, видео- и аудиоконтента. Изначально показатель количества данных, которые можно передать в единицу времени, для шины FireWire составлял до 400 Мбит/с (FireWire 400), а позднее, с выходом обновленной версии шины, был увеличен до 800 Мбит/с (FireWire 800).

Кабель FireWire

Thunderbolt, частично пришедший на смену FireWire, позиционируется как интерфейс на все случаи жизни. За счет возможности передавать до 40 Гбит данных за секунду, разъем подойдет как для повседневных задач (скинуть документы), так и для профессиональной работы с любым медиаконтентом. При этом Apple и Intel всячески отмечали универсальность Thunderbolt, рассказывая о возможности подключать через этот интерфейс мониторы, камеры и другую периферию, работать с потоковым видео и аудио, и обмениваться любой информацией.

Кабель Thunderbolt

USB был более дешевым и доступным разъемом «на каждый день», предназначенным для подключения устройств, которым не нужно передавать большой поток информации. Первая версия разъема работала со скоростью до 1,5 Мбит/с, что на фоне FireWire выглядело смешно. С выходом USB 2.0 в 2000 году скоростные преимущества FireWire стали менее очевидными - теоретическая скорость передачи данных по шине USB возросла до 480 Мбит/с. После выхода USB 3.0, чья скорость возросла до 5 Гбит/с, скоростные преимущества FireWire попросту сошли на нет.

В чем отличие интерфейсов

Главное отличие FireWire от USB заключается в принципе работы. FireWire работает по принципу P2P (от англ. peer-to-peer - равный к равному; см. Одноранговая сеть), где все устройства равны по своим возможностям. Так, например, пользователь может соединить два FireWire-устройства и устроить прямой обмен информацией между ними.

USB и Thunderbolt работают при обязательном участии третьей стороны - концентратора, организующего обмен информацией между устройствами. Чтобы соединить два девайса через USB или Thunderbolt и перекинуть между ними информацию, оба устройства нужно предварительно подключить к компьютеру.

Среди других отличий можно выделить степень распространенности и конечную стоимость внедрения. Если в начале 2000-х наличие USB было редкостью, то сегодня USB-портами оснащаются практически все компьютеры, ноутбуки, ультрабуки и планшеты, вне зависимости от ценового сегмента. При этом их количество начинается от 1-2 и заканчивается 8-10 штуками. Что же касается FireWire и Thunderbolt, то ими чаще всего оснащаются устройства высшего ценового диапазона, а сам порт зачастую только один.

Интересный факт: компания Acer, первой начавшая внедрять интерфейс Thunderbolt в собственные ноутбуки, спустя некоторое время первой же отказалась от этого интерфейса, отдав предпочтение USB 3.0.

Такая ситуация складывается из-за конечной стоимости разъемов: в то время как цена внедрения одного USB-порта в среднем составляет около $0,2-0,5, стоимость одного FireWire-разъема составляет $1-2, из которых 25 центов нужно заплатить Apple, как владельцу патента на технологию. С Thunderbolt ситуация еще хуже: стоимость разъема может достигать $30, из которых большая часть уйдет в карман Intel и Apple.

	FireWire	USB	Thunderbolt
Год выхода	1995	1996	2011
Создатели	Apple, Sony, Texas Instruments	Intel, Compaq, Microsoft, Digital Equipment Corporation, IBM, Northern Telecom	Intel, Apple
Тип	Внешний/внутренний	Внешний/внутренний	Внешний/внутренний
Принцип работы	P2P Для обмена данными устройства могут связываться между собой напрямую	Host-based	Host-based Для обмена данными устройствам обязательно наличие концентратора
Принцип передачи данных	Потоковая передача данных	Передача данных пакетами	Потоковая передача данных
Поддержка горячей замены	Да	Да	Да
Максимальное количество устройств, которые можно подключить к одному хосту	63	127	6
Пропускная способность	400–3200 Мбит/с (50–400 МБ/с)	1,5, 12, 480 Mбит/с (0,2, 1,5, 60 МБ/с)	10, 20, 40 Гбит/с
Скорость	До 800 МБ/с	До 5 ГБ/с (для USB 3.0)	До 5 ГБ/с
Актуальная версия	FireWire 800	USB 3.1	Thunderbolt 3

Что лучше для музыканта: FireWire или USB 2.0, Thunderbolt или USB 3.0?

Так что же лучше для музыканта - Thunderbolt, FireWire или USB? В среде музыкантов считается, что устройства с FireWire работают лучше девайсов с USB-подключением. Причем такое мнение касается даже одинаковых моделей аудиоинтерфейсов, отличающихся только методом подключения.

Официальная поддержка компании PreSonus отмечает , что FireWire, в отличие от USB 2.0, поддерживает более широкую полосу пропускания и быстрее передает большие объемы данных. PreSonus утверждают, что это позволяет одновременно использовать больше входов и выходов, повышает стабильность работы и производительность студийного оборудования. Среди других плюсов FireWire компания выделяет:

• Потоковую передачу данных, что дает большую производительность при работе со звуком;
• Возможность одновременной передачи данных в двух направлениях: от устройства к компьютеру и обратно;
• Возможность последовательного объединения нескольких одинаковых FireWire-устройств в одно.

Среди плюсов USB компания PreSonus отмечает:

• Возможность использования USB-устройств с любым компьютером, ноутбуком или планшетом, оснащенным USB-портом;
• Более низкую стоимость USB-устройств по сравнению с FireWire-версиями.

Если же вас волнуют цифры, то производительность USB 2.0 и FireWire 400 практически идентична - 480 Мбит/с против 400 Мбит/с. USB 3.0 во много раз превосходит FireWire 800 по скорости обмена информацией - 5 Гбит/с против 800 Мбит/с. Тем не менее аудиоинтерфейсы и другие студийные устройства с поддержкой USB 3.0 только начинают распространяться на рынке. Пропускная способность Thunderbolt превосходит возможности USB и FireWire вместе взятых и составляет до 10 Гбит/с при передаче по медному кабелю и до 40 Гбит/с при использовании оптического кабеля.

Полный набор портов: FireWire, Thunderbolt и USB

Представители компании Audient недавно рассказали , почему при проектировании новых аудиоинтерфейсов Audient iD отдали предпочтение USB 2.0, несмотря на его меньшую производительность в сравнении с другими интерфейсами. Согласно официальной информации, инженеры фирмы понимали, что USB 3.0 и Thunderbolt дают большую пропускную способность, но вместе с тем осознавали, что аудиоинтерфейсам это попросту не нужно: в сравнении с USB 2.0, при работе с аудиосигналом третья версия разъема попросту передает больший объем данных при аналогичной скорости обмена информацией.

Чтобы понять это решение, компания предложила представить две параллельные дороги: первая с одной полосой движения (USB 2.0), вторая - с двумя (USB 3.0). Обе трассы имеют идентичное ограничение скорости движения при разной ширине. Несмотря на то, что по второй дороге смогут проехать больше автомобилей, скорость их движения будет аналогичной первой трассе. При сильном трафике первая дорога окажется забита, по ней сможет проехать меньше автомобилей в сравнении с более широким путем. Тем не менее при обычных показателях трафика по обеим трассам проедет одинаковое количество машин с одной и той же скоростью. Споры бессмысленны: скорость машин всегда будет идентична, даже если одна дорога просторнее другой.

Аудиоинформация - это те самые машины, которые едут по одной из дорог. Структура аудиоданных такова, что плотность движения на нашей дороге будет обычной. Если же по дороге поедет видео или огромное количество разноплановых и разноразмерных файлов, то плотность движения сильно возрастет - образуется сильный трафик. Вывод очевиден: USB 3.0 не даст очевидного превосходства движению.

Чтобы окончательно убедиться в этом, можно провести простые расчеты. Пропускная способность USB 2.0 составляет 480 Мбит - за одну секунду мы можем передать 480 000 000 бит информации. Зная это, представим худший сценарий: аудиоинтерфейс Audient iD44 одновременно работает с 44 каналами входящего и/или исходящего сигнала с частотой дискретизации 96 кГц и разрядностью 24 бита. Получается, что аудиокарта получает или передает 44 независимых потока данных или сэмплов в 24-кратном размере, при этом каждый сигнал передается за секунду 96 000 раз. Чтобы посчитать, сколько бит информации ежесекундно обрабатывает карта, перемножим цифры:

44 канала × 96 000 сэмплов × 24 бита = 101 376 000 бит в секунду

Конечно, в общем потоке на карту и компьютер также передаются и другие служебные данные. С учетом их передачи итоговое число вырастет на пару десятков тысяч бит, но даже так мы и близко не достигнем порога пропускной способности USB 2.0. Даже если мы подключим к iD44 через ADAT аналогичный интерфейс и увеличим число каналов вдвое и даже втрое, мы все равно не доберемся до предельной отметки. Как видите, увеличенная пропускная способность USB 3.0, составляющая 5 Гбит/с попросту избыточна, тем более в домашних условиях, где количество одновременно задействованных каналов (потоков данных) редко превышает 10-12 штук.

По мнению Audient, Thunderbolt теоретически предлагает увеличенную скорость передачи информации и ширину канала в сравнении с USB. На практике же реальная скорость во многом зависит от используемых аудиодрайверов.

Тем не менее Thunderbolt, при всех его плюсах, до сих пор не получил широкого распространения (особенно на PC). Более 95% компьютеров несовместимы и никогда не будут совместимы с этим разъемом. В 2018, когда аудиоинтерфейс должен быть не только производительным, но и мобильным, это становится критичным: вы не сможете взять Thunderbolt-карту к другу, чтобы записываться на его ноутбуке, и будете привязаны к своему компьютеру. Такая проблема просто немыслима для USB: любые версии интерфейса совместимы между собой, поэтому даже если все USB 2.0 порты исчезнут из компьютеров, любые устройства с этим разъемом продолжат работать как ни в чем не бывало.

Говорить о задержке во времени прохождения сигнала (латенсии) применительно к аудиоинтерфейсу не совсем корректно. Латенсия напрямую зависит от того, как быстро компьютер может обрабатывать аудиоданные, а не от того, как быстро передается сигнал.

И что в итоге?

Вопрос производительности FireWire и USB был актуален в конце 1990-х и начале 2000-х годов, когда полоса пропускания FireWire была значительно выше, а рынок был наполнен устройствами с поддержкой только FireWire. Сегодня, когда скорость разъема USB превосходит FireWire, производители музыкального и студийного оборудования или совсем отказываются от поддержки FireWire, или же выпускают две, а то и три версии устройств - с Thunderbolt, FireWire и USB.

Разница между разъемами существует только на бумаге. В условиях студии звукозаписи разницы между FireWire, Thunderbolt, USB 2.0 и USB 3.0 в быстродействии, времени задержки при прохождении сигнала и прочих показателях вы не заметите. Выбор устройства должен зависеть только от технического оснащения студии звукозаписи (см. ). Если вам важна максимальная совместимость с другими устройствами, лучше смотреть в сторону USB, если во главе угла стоит производительность - подумайте о Thunderbolt, а если для вас нет ничего важнее возможности дальнейшего расширения, то обратите внимание на FireWire.

Интерфейс Thunderbolt (Удар молнии) - PCI Express и DisplayPort в одном кабеле, разработанный компанией Intel совместно с Apple, был представлен фирмой Intel 24 февраля 2011 года.
Как заявляет Intel, Thunderbolt является самой высокоскоростной среди всех существующих на сегодня технологий.

Интерфейс обеспечивает скорость передачи информации в 10 Гбит/с и больше.
Так, к примеру, 30 ГБ фильм с HD-видео по Thunderbolt может быть передан за 30 секунд.

Технически Thunderbolt представляет собой объединение шин PCI Express и Display Port в одном кабеле, для подключения используются существующие кабели и коннекторы типоразмера Mini DisplayPort, а шина Thunderbolt способна запитывать устройства аналогично шине USB.

Как обещает Intel, на скорости Thunderbolt в 10 Гбит/с мы сможем:

Передать полноразмерный HD кинофильм менее, чем за 30 секунд;
. Архивировать музыкальную библиотеку MP3 файлов на 1 год непрерывного воспроизведения за 10 минут;
. Thunderbolt в 2 раза быстрее USB 3.0 - самого быстрого на сегодня интерфейса передачи информации.

Эта высокоскоростная технология передачи данных обеспечивает следующие возможности:

Два канала 10 Gbps (Гбит/с) на каждый порт;
. Двунаправленный интерфейс;
. Два-в-Одном (Интерфейсы PCI Express и DisplayPort через один кабель);
. Совместимость с существующими устройствами DisplayPort;
. Последовательно-приоритетная цепочка устройств (Daisy-chained devices);
. Медные или оптические кабели;
. Низкие задержки и высокая точность синхронизации времени;
. Использует собственные драйверы протоколов;
. Питание устройств через шину по кабелям.

Контроллеры Thundebolt от Intel соединяют ПК и другие устройства, принимая и передавая пакеты трафика обоих протоколов - и PCIe, и DisplayPort.
Технология Thunderbolt обрабатывает потоки данных в обоих направлениях одновременно, таким образом пользователи получают полную скорость в обоих направлениях по одному кабелю.
Используя два независимых канала, полная пропускная способность в 10 Гбит/с доступна не только первому, но и последующим устройствам.

Все устройства Thunderbolt используют стандартный коннектор, позволяя пользователям подключать устройства друг за другом по цепочке при помощи совместимых кабелей.

К одному порту Thunderbolt возможно подключить до 6 устройств, одно из которых - монитор.
Питание, доступное по шине Thunderbolt ограничено 10 Вт.
Кроме того, Thunderbolt позволяет передавать информацию на расстояние до 100 м благодаря использованию оптического кабеля.

На каждой стороне фирменного кабеля от Apple разъем не простой, а интеллектуальный - кроме кучи согласующих резисторов, имеется еще и пяток чипов, да процессор с прошивкой - в общем, довольно сложная электронная обвязка.

Основным конкурентом интерфейса Thunderbolt в настоящий момент является высокоскоростной интерфейс USB 3.0 , также известный как SuperSpeed USB.

Среди его главных преимуществ USB 3.0 перед Thunderbolt:

Наследственная совместимость с существующим оборудованием USB 2.0;
- поддержка последним поколением материнских плат и моделей ноутбуков;
- растущий рынок оборудования;
- высокая мощность питающего напряжения, достаточная для запуска большинства портативных устройств.

К недостаткам USB 3.0 относятся:

Пропускная способность всего 5 Гбит/с против 10 Гбит/с у Thunderbolt;
- отсутствие «нативной» поддержки со стороны крупнейших производителей системной логики Intel и AMD на текущий момент;
- отсутствие возможности последовательного подключения устройств без дополнительных «хабов».

Честно говоря, когда мне предложили протестировать устройства, поддерживающие интерфейс Thunderbolt, о самом интерфейсе я имел крайне слабое представление.

Краткая информация о технологии Thunderbolt

Придумка изначально не Apple’овская, а Intel’овская. Сначала технология называлась Light Peak, и планировалась передача (как следует из названия) по оптическому волокну. В итоге концепция трансформировалась в передачу данных по обыкновенным медным жилам, как в стандартах USB и FireWire. Плюсом такой замены является то, что Thunderbolt может запитывать внешние периферийные устройства (мощность до 10 Вт). Имеются переходники на DisplayPort, DVI, HDMI – дело в том, что Thunderbolt миниатюрен, и для небольших компьютеров может спокойно заменить несколько разъёмов.

Технологически Thunderbolt представляет собой возможность подключения к шине PCI-Express, что обеспечивает скорость передачи данных до 10 Гбит в секунду. Для сравнения, современный интерфейс USB 3.0 обеспечивает скорость передачи до 5 Гбит в секунду, а распространённый повсеместно USB 2.0 – всего лишь 480 Мбит в секунду. Плюс к тому, Thunderbolt объединяет PCI Express и DisplayPort:

Разумеется, для работы технологии необходим специальный кабель (две тысячи рублей за двухметровый шнур).

В плане запаса прочности Thunderbolt впереди планеты всей, остаётся лишь вопрос – как это использовать? Зачем такая дикая пропускная способность?

Promise Pegasus R6

Для начала, рассмотрим одно из первых устройств с поддержкой Thunderbolt, произведённое сторонним разработчиком – Pegasus R6 (также имеется более простая модификация, Pegasus R4). Это внешний RAID-массив (шесть дисков по 2 ТБ), имеющий два разъёма Thunderbolt. Габариты можете оценить по фотографиям, устройство массивное (несмотря на относительно скромные размеры), о дизайне говорить не стоит – это не тот продукт, который вы будете показывать гостям. Много металла, есть пластик, диски съёмные. Два вентилятора – один, как я понимаю, обдувает жёсткие диски, а второй – плату RAID-контроллера.

Основные характеристики:

• Поддержка до шести (Pegasus R6) или четырех (Pegasus R4) жестких дисков с интерфейсом SATA
• Два порта Thunderbolt, 10 Гбит/с (1,25 Гб/с)
• Поддержка RAID-массивов 0, 1, 5, 10
• Скорость передачи данных 800 Мб/с (Pegasus R6) или 500 Мб/с (Pegasus R4)
• Емкость
  • Pegasus R6
    • Модель с шестью дисками емкостью 1 ТБ: 6 ТБ неформатированной емкости (4,7 ТБ в системе HFS+)
    • Модель с шестью дисками емкостью 2 ТБ: 12 ТБ неформатированной емкости (9,7 ТБ в системе HFS+)
  • Pegasus R4
    • Модель с четырьмя дисками емкостью 1 ТБ: 4 ТБ неформатированной емкости (2,7 ТБ в системе HFS+)
    • Модель с четырьмя дисками емкостью 2 ТБ: 8 ТБ неформатированной емкости (5,7 ТБ в системе HFS+)
• Поддержка ПО Time Machine в системе Mac OS X

Стоит этот монстр в среднем 80 тысяч рублей (в России), в США – 2.5 тысячи долларов. Ради интереса я посмотрел, сколько стоят отдельно жёсткие диски, использующиеся в R6 – цена колеблется от 4 до 5 тысяч рублей, то есть только дисковая подсистема (без плат контроллера, охлаждения, корпуса) обойдётся вам в 24-30 тысяч рублей.

Однако говорить о том, чтобы собрать такой набор своими силами, не приходится. Судите сами – R6 можно подключать к технике, оснащённой разъёмами Thunderbolt, и в итоге получить скорость передачи данных до 800 мегабайт в секунду (мне лично удалось добиться чуть меньшей скорости, но об этом ниже). Ни один из доступных непрофессионалам интерфейсов не обеспечивает такой пропускной способности. Кроме того, Thunderbolt поддерживает до 8 потоков передачи данных одновременно, что важно для монтажа видео.

Завершая введение – ещё пара сценариев использования.

Как видно, у Pegasus R6 два разъёма Thunderbolt, и можно подключить к нему цепочку из таких же накопителей либо Thunderbolt Display. О втором сценарии использования – чуть дальше.

И совсем уж напоследок, небольшой список устройств с поддержкой Thunderbolt (мысленно добавим в него все новые Mac и MacBook):

Монитор

• Apple Thunderbolt Display

Накопители

• Promise Pegasus R4 и Pegasus R6
• LaCie Little Big Disk
• Sonnet Fusion RAID

Устройства захвата видео

• Blackmagic UltraStudio 3D
• Matrox MX02

Адаптеры

• Promise SAN Link Fibre Channel
• Sonnet Allegro FireWire 800
• Sonnet Presto Gigabit Ethernet

Тесты

Тестовая связка – MacBook Pro 15 в последней инкарнации, Promise Pegasus R6, а также Thunderbolt Display.

Сначала я подключил R6 к MacBook Pro, а Thunderbolt Display временно поставил в стороне. На ноутбуке заранее был установлен софт от Promise под говорящим названием Promise Utility. Приведу скриншоты без пояснений, я не являюсь специалистом по RAID-массивам, полагаю, набор опций людям, которые владеют вопросом, скажет достаточно.

Затем с помощью мастера я создал самый простой RAID-массив нулевого уровня объёмом 12 ТБ и начал прогонять самые разные тесты.

Black Magic Disk Speed Test (скорость далека от заявленной, но всё равно высокая)

DiskFire (как видно, чем больше потоков, тем выше суммарная скорость)

AJA System Test (скорость всё так же не является заявленной)

XBench (лично мне неясны подобные скачки производительности)

SpeedTools Utilities

Что могу сказать, с задачей выхода на номинальную скорость я бился достаточно долго – использовал различные бенчмарки, переразбивал RAID-массив, но в текущей конфигурации потолок был достигнут при потоковом чтении с помощью Speed Tools Utilities. В любом случае, потенциал интерфейса Thunderbolt использован примерно на 60-70 процентов.

«Запас прочности» показал и простой тест – я подключил последовательно к R6 монитор Thunderbolt Display, прогнал те же самые тесты – и результаты практически не менялись, были лишь малейшие колебания.

Заявленные же компанией Apple тесты (использовался Final Cut Pro со специально подготовленным видеороликом) повторить, по понятным причинам, я не мог.

Вывод

Так или иначе, Thunderbolt – мощная и перспективная технология, её популяризация – лишь вопрос времени, ассортимента устройств и, конечно же, цен. Пока её применение ограничено энтузиастами и профессионалами, но будущее у Thunderbolt определённо есть, пусть и не безоблачное.

Редакция благодарит компанию ProVideo за предлставленный на тест RAID-массив Promise Pegasus R6 .

Илья Тараканов ()

IT-компании

• Перевод

Купили ли вы уже себе новый MacBook или MacBook Pro? А может, Google Pixel? Вы находитесь на пороге путаницы, благодаря этим новым портам «USB-C». Этот простецкий на вид порт таит в себе вселенскую путаницу, и благословенная обратная совместимость использует различные кабели для различных задач. Покупателям придётся очень аккуратно выбирать себе кабель!

USB Type-C: порты и протоколы

Порты USB Type-C распространились достаточно широко, Google начал использовать их на своих компьютерах и телефонах Pixel и Nexus, Apple применяет их на 12" MacBook, а теперь ещё и на новых MacBook Pro. Это физическая спецификация для 24-контактного двустороннего штекера и соответствующих кабелей. В этой статье я буду называть этот физический кабель и порт «USB-C», как наиболее часто используемый термин. Google сообщает, что этот порт называют «USB-C» 21 миллион раз, «USB C» 12 миллионов раз, а правильно, «USB Type-C», всего 8,5 миллионов раз.



Совместимость USB-C: поддерживается несколько протоколов, и каждый уровень обратно совместим с уровнями ниже

USB-C разрешает проходить через себя различным сигналам:

USB 2.0 – как ни странно, самые ранние устройства на USB-C, включая Nokia N1, поддерживали сигналы и питание только для USB 2.0. Почти все новые компьютеры поддерживают как минимум USB 3.0, но у некоторых телефонов и планшетов до сих пор есть ограничения.

USB 3.1 gen 1 – очень похож на «SuperSpeed» USB 3.0, последовательная связь на 5 Гбит/с для всяческой периферии, от жёстких дисков до сетевых адаптеров и док-станций. Обратно совместим с «SuperSpeed» USB 3.0, «Hi-Speed» USB 2.0 и даже оригинальным USB 1.x из 1996 года! Этот протокол используется Apple в 12″ MacBook.

USB 3.1 gen 2 – сбивающее с толку название удваивает пропускную способность USB-периферии до 10 Гбит/с. Обратно совместим со всеми предыдущими версиями USB. Его поддерживают только самые новые устройства USB-C. Интересно, кто только придумал ему такое название.

Alternate Mode (альтернативный режим) – физический разъем USB-C поддерживает другие не-USB протоколы, включая DisplayPort, MHL, HDMI и Thunderbolt. Но не каждое устройство поддерживает протокол Alternate Mode, что очень запутывает покупателей.

Power Delivery (питание) – это не протокол данных, но USB-C позволяет подводить до 100 Вт энергии. Но опять, существуют две разные спецификации и множество разных конфигураций.

Audio Accessory Mode (аудио-аксессуар) – спецификация для использования с аналоговым аудио.

Главная проблема USB-C – запутанность. Не каждый USB-C кабель, порт, устройство и питание будут совместимы между собой, и рассматривать придётся множество комбинаций. Новые самые навороченные устройства (к примеру, MacBook Pro с Touch Bar) будут поддерживать большинство различных использований порта, но распространённые старые устройства поддерживают только USB 3.0 и, если повезёт, Alternate Mode DisplayPort.

Но и это ещё не всё. Многие периферийные устройства USB-C тоже имеют свои ограничения. Представьте USB-C адаптер HDMI. Он может реализовать HDMI через USB 3.0, а может использовать родной Alternate Mode HDMI. Также он может использовать мультиплекс HDMI с Thunderbolt Alternate Mode, и даже, теоретически, HDMI через Thunderbolt с использованием внешнего графического чипа! Именно я разрекламировал идею Thunderbolt Display со встроенным GPU. И лишь самые новые компьютеры будут поддерживать все три режима. Представьте, как запутается потребитель, купивший адаптер «USB-C HDMI», обнаружив, что он не работает с MacBook или Pixel или ещё с чем?

Кабель-кошмар

StarTech Thunderbolt 3 USB-C Cable (40 Gbps)

Monoprice Palette Series 3.1 USB-C to USB-C with PD (10 Gbps, 100 Watts)

Monoprice Palette Series 3.0 USB-C to USB-C (5 Gbps, 15 Watts)

Monoprice Palette Series 2.0 USB-C to USB-C (480 Mbps, 2.4 Amps)

Эти кабели выглядят одинаковыми, но возможности у них очень разные! (По-моему, Monoprice разместили одну фотку для двух разных кабелей)

Проблемы с совместимостью кабелей ещё более серьёзные. Многие компании, включая мою любимую Monoprice, делают кабели USB-C разного качества и совместимости. Если не быть осторожным, можно ограничить возможности или даже повредить ваши устройства не тем кабелем. Серьёзно: неправильный кабель может повредить ваше устройство! Такого быть не должно, однако ж вот оно как.

Некоторые кабели с USB-C на обоих концах могут передавать лишь 5 Гбит/с, другие совместимы с 10 Гбит/с USB 3.1 gen 2. Иные нельзя использовать для питания, или они не совместимы с Alternate Mode Thunderbolt. Посмотрите на Monoprice 3.1 10 Gbps/100-Watt USB-C to USB-C, 3.0 5 Gbps/15 Watt USB-C to USB-C и 2.0 480 Mbps/2.4 A USB-C to USB-C. Почему они вообще существуют? Зачем нужен кабель USB-C на USB-C с поддержкой только 2.0?

А ещё есть кабели с разными разъёмами на концах. Monoprice продаёт клёвый адаптер USB-C на USB 3.0 10 Гбит/с, но у неё есть ещё и такой, который поддерживает 5 Гбит/с, и даже ограниченный 480 Мбит/с USB 2.0. И выглядят они практически одинаково. Что за кошмар для потребителя! Monoprice неправильно называет каждый 5 Гбит/с кабель, как USB 3.0, а каждый 10 Гбит/с кабель, как USB 3.1. С другой стороны, такие наименования более понятны пользователю, чем официальные.

Я не наезжаю на Monoprice. Мне нравятся их кабели. Но их огромный ассортимент кабелей USB-C прекрасно иллюстрирует проблему несовместимости. Практически у всех производителей и продавцов есть эти проблемы.

Thunderbolt 3

Перейдём к ещё более запутанной теме. Владельцы Mac с начала продаж в 2011 MacBook Pro привыкли к разъёму Mini DisplayPort, работающему как графическим портом, так и портом данных. Также они привыкли к тому, чтобы засовывать кабель Thunderbolt в разъём Mini DisplayPort, и обнаруживать, что ничего не работает.

Тот же опыт ожидает нас и с новым портом USB Type-C:

Не у всех портов USB-C одинаковые возможности. Многие рассчитаны только на данные, некоторые умеют данные и видео, совсем редкие – данные, видео и Thunderbolt 3!

Для Thunderbolt 3 требуется специальный кабель. Хотя выглядит он абсолютно так же, как обычный USB-C!

Устройства с Thunderbolt 3 выглядят точно так же, как устройства с USB-C – обычные устройства с кабелем USB-C ограничены скоростью в 5 Гбит/с или менее, но устройства с Thunderbolt 3 передают PCI Express со скоростью 40 Гбит/с!

Порты и кабели Thunderbolt 3 должны быть обратно совместимы с кабелями, портами и устройствами USB 3.1 Type-C. Но работать они будут медленнее. Восславим создателя за обратную совместимость. Это, кстати, упрощение. На самом деле, Thunderbolt 3 это «Alternate Mode» для кабеля и порта Type-C, точно так же, как HDMI. Но на практике, Thunderbolt 3 это надмножество USB 3.1 для USB-C, поскольку не бывает реализаций Thunderbolt 3 с поддержкой только USB 2.0.

Поэтому владельцы машин с поддержкой Thunderbolt 3 должны быть осторожны, покупая устройства и кабели, чтобы не пролететь с пропускной способностью. Большинство текущих аксессуаров и кабелей USB-C от Apple будут работать с новым MacBook Pro (он обратно совместим), но могут не обеспечить полную скорость. А владельцам старых 12″ Retina MacBook ещё хуже, поскольку устройства с Thunderbolt 3 там работать вообще не будут!

Поскольку Thunderbolt 3 включает данные и видео, легко можно запутаться с совместимостью компьютеров, кабелей и устройств. К примеру, кабель Thunderbolt 3 может поддерживать два монитора 4К 60 Гц, или даже монитор на 5К, при том, что кабель USB-C ограничен одним 4К монитором. Забавно, что у USB-C Alternate Mode совместимость видео не такая, как у Thunderbolt 3. Последний поддерживает HDMI 2.0, а USB 3.1 умеет только HDMI 1.4b. Но в случае с DisplayPort у USB 3.1 будет преимущество, он поддерживает версию 1.3, а не только 1.2, как Thunderbolt 3. Всё зависит от реализации на конкретной машине.

Иконку Thunderbolt на новом MacBook Pro Apple делать не стала, чем ещё больше запутала потребителей!

Заметьте, что бывают кабели Thunderbolt 3 как на 40, так и на 20 Гбит/с. А MacBook Pro не совместим с первым поколением контроллеров Texas Instruments Thunderbolt 3, использовавшихся во многих ранних устройствах Thunderbolt 3!

Моё мнение

Учитывая этот безумный уровень «совместимости» для нового порта USB Type-C, покупателям придётся быть очень осторожными. И если то, что индустрия движется к простому, надёжному, двустороннему порту для данных, видео и питания, это хорошо – то эта каша из устройств и кабелей будет расстраивать потребителей и доставать техников.

Дополнение: если воткнулось, то должно работать

Я получил много критики первоначальной версии статьи, и она состоит в том, что вроде бы не всё так плохо, как я описываю. В основном, это действительно так, пока у людей есть телефоны Nexus с поддержкой только USB, и т.п. Но мне кажется, что существует проблема с множеством вариантов использования этого универсального кабеля и порта.

Электроника перестала быть областью интересов для одних только гиков. Большинство компьютеров, телефонов, планшетов и периферии приобретают люди, не подкованные технически. Они не отличат протокол от интерфейса и не обязаны разбираться в том, чем “USB Type-C” отличается от “Thunderbolt 3” или “USB 3.1”. Они хотят покупать вещи, подключать их, и чтобы всё работало. Они оценивают совместимость по форме и совпадению разъёмов, а не спецификациям и логотипу.

Исторически индустрия справлялась с этим. После первых шероховатостей, USB стало благом для среднего пользователя. Кабели, устройства, периферия – в большинстве своём просто работают. Хотя опыт от использования USB 3, Mini USB, Micro USB и зарядок высокой мощности не идеальный, то ожидание пользователя «подходит, значит, работает» и сегодня верно для USB. Я сам прямо сейчас использую гирлянду дешёвых USB-кабелей. И причина в том, что USB был и кабелем, и протоколом. Не считая питания (сколько iPad медленно заряжаются от кубиков iPhone?), USB работал потому, что USB – это USB.

А теперь появляется «универсальный» кабель, способный стать единственным портом на устройстве. Данные, видео, питание – для всего один порт USB Type-C. А Intel переключилась на высшую передачу, добавив совершенно отдельный мир поддержки данных и видео, Thunderbolt 3. Нереалистично ожидать, что все порты, кабели и и устройства будут правильно работать друг с другом, особенно, если гораздо дешевле сделать устройство или кабель USB 3.1 gen 1 или даже USB 2.0.

С этого момента (с начала продаж устройств Thunderbolt 3) у нас есть порт, не оправдывающий ожиданий пользователя. Кабели не совместимы, устройства не поддерживают какую-то периферию, хотя порты выглядят одинаково. Это кошмар: потребитель вытащит не тот кабель из ящика, магазина или рюкзака, и решит, что устройство или зарядка сломана, когда он не будет работать. Мы столкнёмся с разочарованиями, возвратами и запутавшейся техподдержкой.

Это старая история с совместимостью. Мы улучшаем совместимость, чтобы поднять ожидания потребителей того, что всё будет просто работать. Но USB Type-C никогда не будет просто работать, потому что USB-C – это слишком много вещей одновременно. И это кошмар.

С выходом на рынок игровых ноутбуков MSI GT72 и MSI GT80 интерфейс Thunderbolt 3 перестаёт быть диковинной редкостью и становится новым стандартом подключения высокоскоростных устройств для всех, кто интересуется самыми передовыми технологиями. Игровые ноутбуки MSI класса High-end призваны удовлетворить растущие запросы пользователей и уже оценены по достоинству многими ведущими медиапорталами. Несколько лет ушло у корпорации Intel на разработку третьего поколения интерфейса Thunderbolt, и теперь вы можете оценить качественный технологический прорыв. Новый разъём USB Type-C и внушительная пропускная способность до 40 гигабит в секунду дают возможность использовать Thunderbolt 3 для множества задач. Например: высокоскоростная передача данных, зарядка и запитывание энергоёмких устройств, подключение внешних мониторов, оснащённых портом DisplayPort, а также профессиональных устройств с портом Thunderbolt. В отличие от портов USB предыдущих поколений, разъём USB-Type C обладает симметричным дизайном и его можно подключать любой стороной. Представьте, к одному порту можно подключать различные Thunderbolt-устройства, мониторы высокого разрешения и великое множество USB-устройств! Такого в истории компьютерной индустрии ещё не было.

Технически Thunderbolt объединяет в себе функции шины PCIe и порта DisplayPort, а также может быть использован как канал питания. К одному порту могут быть подключены до шести устройств в различной конфигурации. Технология Thunderbolt открыла невероятные возможности подключения внешних устройств. Сегодня существует множество удивительных устройств с интерфейсом Thunderbolt: мониторы, камеры и устройства захвата видео 4K, док-станции с функцией зарядки внешних устройств и встроенным жёстким диском, внешние контейнеры для мощных видеокарт, сетевые адаптеры 10Gb Ethernet и многие другие устройства. И именно технология Thunderbolt 3 позволит вам использовать возможности нового порта USB Type-C в полной мере.

Видео в разрешении 4K: вы готовы?
Thunderbolt 3 позволяет подключать 4K-дисплеи с частотой обновления экрана 60 Гц. А это означает, что вам будет доступно изображение потрясающей детализации, контраста и глубины цвета при просмотре контента любого типа: от фотографий, видеоклипов и фильмов до профессиональных приложений и вэб-сайтов.

Универсальный компактный порт
Интерфейс Thunderbolt 3 способен не только на высокоскоростную передачу данных. Большая пропускная способность этого интерфейса позволит вам подключить сразу два 4K-монитора с частотой обновления экрана 60 Гц. На данный момент это самое продвинутое и универсальное решение для подключения устройств с разъёмом USB Type-C.

Подключение внешней видеокарты
Теперь вы сможете подключать к вашему ноутбуку внешние графические карты, чтобы наслаждаться самыми последними играми с высокими системными требованиями. Подобная схема подключения пока не очень популярна несмотря на то, что пропускная способность технологии Thunderbolt 3 превышает возможности шины PCI-Express Gen3.

Высокоскоростное сетевое подключение через Thunderbolt

Этот замечательный интерфейс позволяет использовать сетевую технологию 10Gb Ethernet для быстрой передачи объёмных файлов по схеме «точка-точка», выполнять миграцию целых систем или организовать небольшую рабочую группу с общим доступом к системе хранения данных.

В 2015 году далеко не многие игровые ноутбуки были оснащены технологией Thunderbolt 3, но компания MSI имеет собственный особый взгляд на вопрос о том, каким должен быть хороший игровой ноутбук. Этой компании удивительно хорошо удаётся делать высококлассные передовые технологии доступными для потребителей. И вполне вероятно, что прямо сейчас её сотрудники готовят для нас ещё несколько впечатляющих новинок. Так что держите руку на пульсе!