我們簡單介紹了何謂Thunderbolt？這篇我們再詳細一點，從架構圖看起。接著我們實際測試數據，現有10Gb/s的頻寬，到底可以「ㄍㄧㄥ」多高？

■ Thunderbolt的架構

雖然發佈當時，曾經謠傳Thunderbolt會包含更多的傳輸協議（protocol），成就Intel終極大一統的野心，不過最後出線的傳輸協議是PCI Express以及DisplayPort。採用現有傳輸協議的優點，可以減少開發難度以及設備門檻，對使用者端來說，也不需要第三方驅動程式，沿用固有設備驅動程式便可；而且雙傳輸協議讓Thunderbolt只需要一條纜線，便可以同時傳輸數據以及影音資料。

從架構圖上可以看出，Thunderbolt控制晶片的來源，是從PCH晶片當中拉出了四條PCI Express匯流排，以及DisplayPort作為傳輸通道（如果有的話，當然還有獨立顯示晶片的DisplayPort）。即使是最新的7系列晶片組，Intel也還沒有把這顆控制晶片整合在PCH當中，因此Thunderbolt目前還不是人人中獎，只有在最高規格的主機板才能看到Thunderbolt的身影，加上現有產品並不普及，可謂技術展示意義大於實際意義。

圖 / Thunderbolt架構圖

Thunderbolt的技術架構可以分為四個層級，包含最底層的接口及線材（Connector and cable）、電纜或光纖傳輸層（Electrical/Optical layer）、通用傳輸層（Common transport layer），一直到最高層的傳輸協議層（PCI Express、DisplayPort），加上Thunderbolt控制晶片。

流程是這樣的，當控制器收到來自PCI Express以及DisplayPort雙方的傳輸協議訊號之後，會有一顆協議適配器（protocol adapter），將資料封裝並且映射（mapped）至通用交換層的數據封包當中；而合二為一的數據接著透過電纜或是光纖傳輸層進行傳送。因此主機端只要連結單一傳輸線材，接收到資料封包後，便開始交換數據。最後控制器再分別依PCI Express協議區分為數據資料，或是依DisplayPort協議區分成影音資料，完成整個傳輸流程。

另外，Thunderbolt是基於全雙工連結的交換式架構，無論資料上行（up stream）或是下行（down stream），Thunderbolt保證了雙向各自擁有獨立、不互相共享的10Gb/s頻寬。而且Thunderbolt擁有低度延遲與高度精確的時間同步（即使橫跨了七個裝置，延遲也只有7ns），因此在使用設備時，不會因為資料傳輸的進行，或是串接了大量資料，而增加使用者操作上的頓挫感；譬如當你在看電影的時候，你就不會希望發生影像、聲音、字幕各自不同步的慘劇。

圖 / Thunderbolt的四層傳輸協議

圖 / 透過控制器，只需要一條電纜便能夠傳送兩種傳輸協議。

■ 菊花鏈架構

Thunderbolt目的之一，是整過整合減少線材。但是除了整合資料以及影音以外，還有另外一項相當重要的優勢。Thunderbolt擁有USB 3.0所沒有（不過IEEE 1394曾出現過）的菊花鏈拓墣架構（daisy chain topology），也就是每一個Thunderbolt連接埠，可以一個接一個的向下串接延伸（同時加倍線長），最多串接起7個裝置（其中1或2是螢幕，端看CPU是否支援內顯，而且只能接在裝置鏈的最後端）。不需要額外HUB，每一個菊花鏈上的裝置都是一個HUB，便可以達到擴充的效果。這也是為什麼在現有Thunderbolt裝置上，會看到兩個Thunderbolt連接埠的原因，而且雙向傳輸的特性，使得Thunderbolt連接埠不需要區分In或Out，串接起來便可使用。

圖 / 之所以在裝置上會看到兩個Thunderbolt連接埠，而且沒有分In＆Out，

便是因為利於菊花鏈裝置的建構。

由於採用PCI Express傳輸協議的關係，因此除了Thunderbolt裝置以外，其他原生PCI Express裝置，譬如eSATA、Firewire，只要透過轉接頭，同樣可以成為菊花鏈的一部分，達成現有裝置的完美相容性。

除此之外，Thunderbolt還支援其他拓墣架構，包括星狀（star）以及樹狀（tree）拓墣，使得未來相關應用的靈活性大幅增加，設計上能夠沿生更多不同的連接方式。

■ 連接埠以mini DisplayPort為主

Thunderbolt並沒有訂出連接埠的規範，不過為了利於推廣，目前以免授權金的mini DisplayPort作為公認的連接埠。而且mini DisplayPort相當小巧靈活的特性，應用在薄型化設備，譬如Intel Ultrabook、平板、手機之上更是相當適合。若未來有更合適的連接埠，為了達成更彈性的應用，Thunderbolt會出現其他形式的連接埠也別感到意外。

圖 / 相當小巧的Mini DisplayPort可以應用在輕薄的MacBoook Air或是Ultrabook當中，

這也是為什麼Thunderbolt選擇Mini DisplayPort的一大原因之一。

而連接線材目前以銅纜線作為主要材料，銅纜線提供的10W供電能力（USB 3.0只有900mAh），以及柔軟的線身，在家用範圍還是比主打長距離不衰減、不受電磁干擾，但是脆弱而且昂貴的光纖來得實用許多。當然，這不代表銅纜線可以任意彎折，收納上還是以避免大幅度的形變為上。

■ 傳輸效能實測

就目前而言，即使是使用銅纜線的Thunderbolt，依然擁有外接介面最大的頻寬──10Gb/s。這邊讓我們先換算成MB/s比較好理解，由於採用的PCI Express匯流排是PCI-E 2.0標準，因此依然是8b/10b的編碼方式。那麼10Gb/s的頻寬，便是10000MHz（發送頻率）×每次發送一個數據×80％（8b/10b的編碼）/ 8 bits per byte，最後得到1000MB/s的理論頻寬數據，比USB 3.0要快上兩倍之多。

我們以Promise推出的Thunderbolt外接盒進行測試。為了得到最大傳輸數據，採用三顆OCZ VERTEX 3 120GB，建構RAID 0作業環境；以單顆500MB/s的速度來看，三顆架RAID 0是足以逼出最高極限的了。測試用主機板為ASUS P8Z77-V Premium，屬於第一波面世，擁有Thunderbolt連接埠的主機板。

對照組還有WD所推出的Thunderbolt外接硬碟，內建WD綠標3TB硬碟，架設RAID 1。算是「相對」平價，入手難度不高的測試設備。除此之外，目前市面上對應Thunderbolt推出的裝置並不多，讓我們靜待「雷電」慢慢發展與茁壯吧。
 

圖 / 撐破極速組為ASUS P8Z77-V P8Z77-V Premium，搭配Promise Pegasus R4，

三顆OCZ VERTEX 3 120GB，建構RAID 0。

圖 / 平價組為WD My Book Thunderbolt Duo，內建WD綠標3TB，建構RAID 1。

■ Thunderbolt真的很快！

從測試成績看來，Thunderbolt的頻寬表現非常優異，即使經過了一顆Thunderbolt控制晶片，還能擁有941MB/s的最高讀取速度，幾乎是完全發揮了1000MB/s的理論頻寬。以一部4.2GB的DVD影片來看，不需要五秒便可以傳輸完畢。即使是高達50GB的藍光高畫質電影，也只需要一分鐘的時間。不過，會用SSD架設RAID作為外接儲存裝置的使用者還是少數，換以平價的WD My Book Thunderbolt Duo來看。雖然傳輸速度不若前者，不過資料可靠度遠遠大勝，而且可以利用菊花鏈層層串接起來，Thunderbolt作為外接儲存裝置的介面是相當理想的。

同時以方便性（更高的供電、不需要驅動程式）、架構（同時串連多項設備與螢幕）以及速度（兩倍於USB 3.0）三者來看，Thunderbolt的確相當具有挑戰USB 3. (Alprazolam) 0的實力，一切就等待裝置的普及與控制晶片的降價了（目前除了Intel以外，還有德州儀器推出控制，今年有望大幅降價）。

圖 / 這顆是P8Z77-V Premium目前所用的控制晶片，Intel Z208T004A。

■ 速度只是一小部分

當然，本文能夠做的，也只是驗證Thunderbolt的頻寬而已。實際上，Thunderbolt能做的遠遠不只如此。譬如，菊花鏈架構，可以大幅擺脫線材的限制，一條（以整體來看，應該說是一串）Thunderbolt線材便可以串接最多七項裝置，對於減少桌下線材來說，是一未來趨勢。

而且筆者認為最大的應用，是既然Thunderbolt作為PCI-E介面的延伸，代表未來可以透過Thunderbolt的PCI-E外接盒，擴充更多的裝置，譬如音效卡、電視卡、網路卡，甚至是顯示卡（不過受限於頻寬，中高階卡無法得到發揮是肯定的）。擴充度與空間均不足的小型主機、筆電，馬上得到解放，而且再也不需要擔心散熱問題（或許要擔心不小心踢到它）。同樣是外接介面，Thunderbolt用途比Express Card要來得廣泛許多，使用上更是極富彈性，影音、資料龍馬ㄟ通！

總而言之，Thunderbolt提供了未來對於外接裝置完全不同的可能性，有別於USB 2.0進步到USB 3.0，純粹傳輸架構與速度的提升如此簡單而已。雖然目前才剛起步，現有裝置並不多，價錢也還相當不親民，不過這都是隨著時間會慢慢解決的。筆者自己相當看好Thunderbolt的潛力與發展，不知道讀者們怎麼看呢？

圖 / Magma有推出MAC使用的，價格將近一千美元的Thunderbolt PCI-E外接盒，理論上Windows也能用

，只可惜目前國內沒有管道，有機會再報導給大家。