Что быстрее thunderbolt 2 или usb 3. Технология Thunderbolt: как это работает и в чем плюсы

Интерфейс Thunderbolt

Напомним, что интерфейс Thunderbolt был разработан компанией Intel как универсальный высокоскоростной интерфейс для широкого класса периферийных устройств. Первоначально он назывался Light Peak и впервые был представлен на IDF 2009. Однако в своем первом варианте интерфейс Light Peak был ориентирован на использование оптического кабеля в качестве транспортной сети для передачи сигналов. Первое поколение устройств Light Peak, согласно заявлениям Intel, имело теоретическую скорость передачи данных 10 Гбит/с (полнодуплексный режим) на расстоянии до 100 м с применением оптического кабеля.

В дальнейшем было принято решение создать данный интерфейс на базе медных соединений. Кроме того, после реализации этой технологии на базе медных проводов Light Peak стал позиционироваться как замена большинству существующих проводных интерфейсов, таких как USB, SCSI, eSATA, FireWire, HDMI и DVI.

В 2011 году впервые были представлены продукты с использованием этой технологии, которая получила официальное название Thunderbolt. Первыми устройствами с Thunderbolt-портом стали ноутбуки MacBook Pro компании Apple. А на выставке Computex 2012 был представлен уже достаточно широкий ассортимент разнообразных решений с поддержкой интерфейса Thunderbolt.

Высокоскоростной интерфейс Thunderbolt основан на совмещении технологий DisplayPort и PCI-Express, то есть позволяет подключать периферийные устройства, применяющие эти протоколы передачи данных. Это дает возможность одновременно передавать видеоизображение и большие объемы данных, поскольку такие потоки разграничены между собой и передаются по разным каналам без задержек. По сути, в контроллере Thunderbolt установлены мультиплексор и демультиплексор, которые отвечают за передачу данных разных протоколов в едином потоке. Интерфейс Thunderbolt обеспечивает теоретическую пропускную способность передачи данных до 10 Гбит/с в одном направлении. При этом каждый из портов данного интерфейса включает два канала, что позволяет подключать по два устройства к одному порту Thunderbolt либо до шести устройств в виде цепочки. Каждый из каналов имеет в таком случае полную пропускную способность 10 Гбит/с для обоих направлений. Если же к порту подключено устройство, работающее по интерфейсу DisplayPort, то в этом случае пропускная способность условно делится на четыре линии с максимальной пропускной способностью 5,4 Гбит/с. Как заявляет компания Intel, в отличие от традиционных архитектур передачи данных, в которых используется единая шина, в Thunderbolt применяется другая топология, что обеспечивает высокую пропускную способность для каждого из портов независимо от их количества.

Теоретически новый интерфейс передачи данных по своей пропускной способности опережает другие современные интерфейсы для подключения периферийных устройств, такие как USB 3.0, FireWire 800 и eSATA. Нельзя не отметить полную совместимость нового интерфейса с устройствами DisplayPort. Так, стандартный разъем Thunderbolt является полностью электрически совместимым с разъемом mini DisplayPort. То есть для подключения устройств с таким разъемом не нужны дополнительные переходники или адаптеры. Технология Thunderbolt аппаратно поддерживает спецификацию DisplayPort 1.1a, однако это не мешает подключать устройства, поддерживающие предыдущие спецификации данного протокола. Отметим интересную особенность работы устройств: подключенные мониторы с интерфейсом DisplayPort должны быть последними в цепочке - это объясняется алгоритмом работы контроллера Thunderbolt и распределения свободных каналов. Thunderbolt может обрабатывать те же самые типы видео­ и аудиосигналов, что и DisplayPort, то есть передавать видеоизображения высокой четкости с разрешением FullHD 1080p и восемью каналами звука.

Для подключения контроллера Thunderbolt к чипсету Intel задействуются четыре линии PCI Express 2.0.

Помимо высокой скорости передачи данных, большим преимуществом нового интерфейса можно считать то, что Thunderbolt поддерживает передачу данных, видео, аудио и питания всего через один порт и кабель. Это избавляет от лишних проводов USB, опутывающих компьютер или ноутбук при работе с многочисленными периферийными устройствами. Пользователь может подключить до шести устройств к каждому из портов Thunderbolt, связав их одной цепью (daisy-chain), то есть посредством последовательного подключения. Такая топология предполагает, что каждое устройство в цепи должно иметь два порта Thunderbolt.

Несмотря на то что новый интерфейс поддерживает подключение некоторых периферийных устройств без использования дополнительного питания, данная технология не может сравниться по мощности с Apple Display Connector (ADC), позволяющей подсоединять даже мониторы. Максимальная мощность подключаемых устройств обусловлена реализацией контроллера на системной плате, поэтому говорить о возможности подключения через этот интерфейс мощных решений пока рано.

В отличие от интерфейса USB, где соединение с низкоскоростным устройством или решением, поддерживающим старую ревизию интерфейса, может снизить производительность всей шины, новый интерфейс Thunderbolt специально построен таким образом, чтобы работать со многими устройствами без ущерба для пропускной способности канала. Конечно, они будут разделять общую пропускную способность канала Thunderbolt, что может ограничить производительность каждого из них при передаче большого потока данных, однако общая производительность канала Thunderbolt не уменьшится.

Пока устройств, поддерживающих новый интерфейс, всё еще мало, но велика вероятность того, что он получит широкое распространение и потеснит USB 3.0 на рынке периферийной техники.

Теперь, после краткого рассказа об интерфейсе Thunderbolt, давайте рассмотрим его реализацию на примере портативного адаптера Seagate GoFlex Thunderbolt для накопителей с интерфейсом SATA.

Прежде всего, этот адаптер предназначен для Mac-пользователей. Дело в том, что продукты компании Apple до последнего времени не поддерживали USB 3.0 и единственным высокоскоростным интерфейсом в них был Thunderbolt. Это, конечно же, не означает, что данный адаптер совместим только с Mac-системами - если в вашем ноутбуке или десктопном ПК есть интерфейс Thunderbolt, то адаптер Seagate GoFlex Thunderbolt позволит подключать накопители по нему.

Адаптер Seagate GoFlex Thunderbolt

Адаптер Seagate GoFlex Thunderbolt едва ли можно назвать портативным. Он довольно массивный и по размерам превосходит стандартный 2,5-дюймовый накопитель.

Адаптер Seagate GoFlex Thunderbolt совместим только с 2,5-дюймовыми SATA-накопителями. Отметим, что, несмотря на совместимость разъема, использовать 3,5-дюймовый HDD с адаптером Seagate GoFlex Thunderbolt не удастся. По всей видимости, интерфейс Thunderbolt не может обеспечить достаточного питания для таких дисков.

Отметим, что адаптер Seagate GoFlex Thunderbolt имеет только один порт Thunderbolt, то есть он не позволяет создать цепочку устройств и может использоваться только как оконечное устройство в цепочке или как единственное. В общем­то, это объяснимо: устройства с интерфейсом Thunderbolt, ориентированные на работу в цепочке, должны иметь дополнительное (отдельное) питание, которое в адаптере Seagate GoFlex Thunderbolt отсутствует.

На сайте компании Seagate адаптер Seagate GoFlex Thunderbolt позиционируется для дисков Seagate Backup Plus и GoFlex, однако это, конечно же, не означает, что он несовместим с другими 2,5-дюймовыми накопителями. Тем не менее, отдавая дань производителю, мы сначала протестировали адаптер Seagate GoFlex Thunderbolt с внешним накопителем Seagate Backup Plus емкостью 500 Гбайт.

Внешний накопитель Seagate Backup Plus выполнен на основе 2,5-дюймового HDD-диска и поставляется в пластиковом корпусе. Он представляет собой реализацию стандарта USM (Universal Storage Module), разработанного компанией Seagate. Данный стандарт определяет спецификацию бокса для НDD-дисков, позволяющего подключать их и к шине SATA, и к контроллерам USB, и к FireWire, и к Thunderbolt.

Накопитель Seagate Backup Plus

Согласно спецификации USM, НDD-диск помещается в корпус, а к разъему SATA присоединяется внешний сменный адаптер с контроллером того или иного интерфейса.

Накопители Seagate Backup Plus поставляются в комплекте только с адаптером USB 3.0, но отдельно можно купить адаптер с портом FireWire 800 или Thunderbolt.

Адаптер USB 3.0 накопителя Seagate Backup Plus

В накопителе Seagate Backup Plus устанавливается 2,5-дюймовый HDD-диск семейства Momentus ST500LM012 с интерфейсом SATA 3 Гбит/с.

Методика тестирования

Для тестирования мы использовали стенд следующей конфигурации:

• процессор - Intel Core i7-3770K;
• системная плата - ASUS P8Z77-V Premium;
• чипсет системной платы - Intel Z77 Express;
• память - 16 Гбайт DDR3-1333 (двухканальный режим работы);
• накопитель с операционной системой - Intel SSD 520 Series (240 Гбайт);
• режим работы SATA - AHCI;
• драйвер накопителей - Intel RST 10.6;
• контроллер накопителей - интегрированный в чипсет контроллер SATA 6 Гбит/с.

Системная плата ASUS P8Z77-V Premium использовалась нами по той причине, что на ней имеется интегрированный контроллер Thunderbolt на базе контроллера Intel DSL3310.

На стенде для тестирования устанавливалась операционная система Windows 7 Ultimate (64 bit).

Адаптер Seagate GoFlex Thunderbolt
c накопителем Seagate Backup Plus)

Тестирование проводилось с применением тестовой утилиты IOmeter 2008.06.1, которая представляет собой очень мощный инструмент для анализа производительности накопителей (как HDD, так и SSD) и фактически является отраслевым стандартом для измерения производительности накопителей.

Тестирование накопителя с помощью утилиты IOmeter вполнялось без создания на нем логического раздела, чтобы не привязывать результаты тестирования к конкретной файловой системе.

При тестировании исследовалась зависимость скорости выполнения операций последовательных чтения и записи, а также случайных чтения и записи от размера блока данных.

Для определения скорости последовательного чтения, случайного чтения и последовательной записи использовались блоки данных следующих размеров: 512 байт, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512 Кбайт, 1, 2, 4, 8, 16 и 32 Мбайт. В этих тестах в настройках IOmeter количество одновременных запросов ввода­вывода (# of Outstanding I/Os) задавалось равным 4, что типично для пользовательских приложений.

Адаптер Seagate GoFlex Thunderbolt
c SSD-накопителем Silicon Power Velox V70

Для анализа зависимости производительности накопителя (IOPS) в операциях случайного чтения и записи блоками по 4 Кбайт количество одновременных запросов ввода­вывода задавалось равным 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128 и 256.

Тестирование проводилось по следующей схеме. Сначала мы тестировали накопитель Seagate Backup Plus с интерфейсом USB 3.0, для чего к нему подключался USB 3.0-адаптер, поставляемый в комплекте, который, в свою очередь, подключался к USB 3.0-порту на системной плате, реализованному через интегрированный в чипсет контроллер Intel Z77 Express. Затем тестирование проводилось с подключенным к накопителю Seagate Backup Plus адаптером Seagate GoFlex Thunderbolt. Далее мы тестировали накопитель Seagate Backup Plus, подключенный к системной плате через интерфейс SATA. Фактически при подключении накопителя напрямую к системной плате через интерфейс SATA достигается максимально возможная скорость. Добавление же дополнительных промежуточных преобразований между различными интерфейсами может лишь снизить ее.

Как видно по результатам тестирования накопителя Seagate Backup Plus (рис. 1-4), нет никакой разницы между использованием интерфейсов Thunderbolt и USB 3.0. Интерфейс SATA, когда накопитель подключается к плате напрямую, имеет преимущество в операциях последовательных чтения и записи при размере блока менее 16 Кбайт. То есть только при малых размерах блока начинают сказываться задержки, вносимые контроллерами, выполняющими преобразование SATA - Thunderbolt и SATA - USB 3.0. Однако при размере блока более 16 Кбайт узким местом становится сам HDD и скорость последовательных записи и чтения определяется уже производительностью HDD и никак не зависит от типа контроллера.

Рис. 1. Зависимость скорости последовательного чтения

Рис. 2. Зависимость скорости последовательной записи
накопителя Seagate Backup Plus от размера блока

Рис. 3. Зависимость скорости случайного чтения
накопителя Seagate Backup Plus от размера блока

Рис. 4. Зависимость скорости случайной записи
накопителя Seagate Backup Plus от размера блока

В операциях случайного чтения и записи при всех размерах блока скорость определяется исключительно производительностью самого HDD, а потому нет никакой разницы между интерфейсами SATA, USB 3.0 и Thunderbolt.

Итак, на основании тестирования накопителя Seagate Backup Plus можно сделать следующий важный вывод. Если в системе имеются интерфейсы USB 3.0 и Thunderbolt, то для накопителя Seagate Backup Plus, в котором адаптер USB 3.0 поставляется в комплекте, нет смысла покупать дополнительный адаптер Seagate GoFlex Thunderbolt. Это нужно делать лишь в том редком случае, если в системе есть интерфейс Thunderbolt и нет USB 3.0. Причем это касается не только накопителя Seagate Backup Plus, но и любого внешнего накопителя на основе HDD-диска. Интерфейс Thunderbolt не позволит получить никакого выигрыша в производительности относительно интерфейса USB 3.0, поскольку оба интерфейса имеют более чем достаточную для любого HDD-диска полосу пропускания.

Тестирование накопителя Seagate Backup Plus с интерфейсами USB 3.0 и Thunderbolt прежде всего позволило нам сравнить их по производительности. В то же время понятно, что, когда речь идет о высокоскоростных интерфейсах, узким местом в системе может быть не интерфейс, а именно накопитель. Ведь от 2,5-дюймового HDD-диска Seagate Backup Plus ожидать каких­то выдающихся результатов не приходится.

Именно поэтому на следующем этапе мы повторили весь процесс тестирования, но уже с быстродействующим SSD-накопителем Silicon Power Velox V70 емкостью 240 Гбайт (подробно с результатами его тестирования можно ознакомиться в статье «SSD-накопитель Silicon Power Velox V70 240 Гбайт», опубликованной в этом номере журнала). Отметим, что мы проводили тестирование с предварительно состаренным накопителем Silicon Power Velox V70, для чего в течение 10 часов осуществлялась операция случайной записи блоками по 4 Кбайт (при количестве одновременных запросов равном 16).

Результаты тестирования SSD-накопителя Silicon Power Velox V70 с интерфейсами SATA 6 Гбит/с, USB 3.0 и Thunderbolt представлены на рис. 5-8.

Рис. 5. Зависимость скорости последовательного чтения

Рис. 6. Зависимость скорости последовательной записи
SSD-накопителя Silicon Power Velox V70 от размера блока

Рис. 7. Зависимость скорости случайного чтения
SSD-накопителя Silicon Power Velox V70 от размера блока

Рис. 8. Зависимость скорости случайной записи
SSD-накопителя Silicon Power Velox V70 от размера блока

Начнем с того, что при подключении SSD-накопителя по интерфейсу SATA 6 Гбит/с максимальная скорость последовательного чтения составляет 525 Мбайт/с, а последовательной записи - 505 Мбайт/с.

Максимальная скорость случайного чтения равна 522 Мбайт/с, а случайной записи - 275 Мбайт/с. Фактически, это максимальные значения скоростей, которые может продемонстрировать SSD-накопитель Silicon Power Velox V70.

При подключении SSD-накопителя Silicon Power Velox V70 по интерфейсу Thunderbolt, несмотря на заявленную пропускную способность интерфейса в 10 Гбит/с (1,25 Гбайт/с), всё оказалось не так хорошо, как хотелось бы. Максимальная скорость последовательного чтения составила 347 Мбайт/с, а последовательной записи - 340 Мбайт/с.

Максимальная скорость случайного чтения была равна 347 Мбайт/с, а случайной записи - 275 Мбайт/с. Как видите, только в операциях случайной записи, где производительность SSD-накопителя не очень высокая, нет разницы между подключением SSD-накопителя по интерфейсам SATA 6 Гбит/с и Thunderbolt. А вот в операциях случайного чтения, последовательной записи и последовательного чтения интерфейс Thunderbolt явно проигрывает и не позволяет реализовать весь скоростной потенциал SSD-накопителя. Понятно, что пропускная способность интерфейса Thunderbolt в данном случае ни при чем (она утилизируется лишь на треть), - по всей видимости, проблема в задержках, вызываемых преобразованием интерфейсов SATA - Thunderbolt. Кстати, в адаптере Seagate GoFlex Thunderbolt за это преобразование отвечает контроллер ASMedia ASM1061.

При использовании интерфейса USB 3.0 показатели SSD-накопителя Silicon Power Velox V70 были еще хуже. Поставляемый в комплекте с ними адаптер USB 3.0 не позволяет развить скорость последовательного чтения более 178 Мбайт/с и скорость последовательной записи более 200 Мбайт/с. Максимальная скорость случайного чтения составила 170 Мбайт/с, а случайной записи - 140 Мбайт/с. Видимо, чип, реализующий преобразование USB 3.0 - SATA 6 Гбит/с в USB 3.0-адаптере, прилагаемом к накопителю Seagate Backup Plus, не обладает достаточной производительностью для реализации возможностей скоростных SSD-накопителей.

Выводы

На основании проведенного тестирования можно сделать следующий важный вывод. Адаптеры Seagate GoFlex Thunderbolt и USB 3.0 имеет смысл использовать только с HDD-дисками Seagate Backup Plus. Применять с ними высокоскоростные SSD-накопители нецелесообразно, поскольку в таком случае узким местом станут адаптеры, которые существенно ограничат скорость чтения и записи.

Thunderbolt – это технология, которая используется для подключения периферийных устройств. Над технологией работали корпорации Intel и Apple, она образует собой универсальный стандарт соединения ПК с другими периферийными устройствами. Является некой альтернативой USB, но усовершенствованной и более современной.

Thunderbolt – переводится как «раскат грома» и является совокупностью двух интерфейсов DisplayPort и PCI Express. На один такой порт можно подключить до шести периферийных девайсов, тем самым, объединив их в одну цепочку.

Преимущества использования и характеристики

Главным достоинством технологии является то, что пропадает потребность в использовании коммутатора или концентратора если нужно подключить некоторое количество гаджетов. Используя всего один двухканальный порт можно задействовать одновременно до шести девайсов , при этом они не потеряют в скорости или производительности. Сейчас технология развита до такого уровня, что позволяет достигать скорости передачи данных до 40 Гбит/с. С учётом того, что даже первые версии Тандерболт превосходили по скорости USB примерно в два раза, технология стремительно развивается.

Ещё одной особенностью технологии является то, что она позволяет одновременно производить приём и передачу данных. С помощью разъёма Thunderbolt можно так же подключить дисплеи с Mini DisplayPort или с адаптером DisplayPort, VGA, DVI, HDMI, используя переходники.

Преимущества Сандерболт на большой скорости передачи данных ещё не заканчиваются, так как с помощью этого интерфейса осуществляется питание периферийных устройств подключенных через этот порт. Тем самым позволяя избавить пользователя от потребности в множестве кабелей.

Сравнение версий

Сейчас существуют две версии интерфейса Thunderbolt – 2 и 3. Более ранняя версия использует разъём Mini Display Port и имеет не такую большую пропускную способность, она ограничена в 20 Гбит/сек, что по-прежнему превышает пропускную способность USB в несколько раз. Тандерболт 3 – является последней разработкой. Создатели ушли от разъёма MDP и перешли на более популярный USB Type C при этом ещё увеличив пропускную способность до 40 Гбит/сек.

Вся топовая линейка Apple (Мас и Mac book) оснащены версией Thunderbolt 3.

Тандерболт и Pci Express

Архитектура PCI Express использует высокоскоростную шину чтобы осуществлять соединение и обмен данными между различными компонентами компьютера. С помощью такой архитектуры данные поступают к гаджету «напрямую» без каких-то помех, тем самым обеспечивая быстрое взаимодействие компонентов. Тандерболт в свою очередь используя шину PCI осуществляет прямое подключение к ней, тем самым обеспечивая себе большую пропускную способность передачи информации.

Порт Тандерболт

Многие задаются вопросом, в какой разъём подключать кабель Thunderbolt? В этом вопросе разработчики не стали изворачиваться и Thunderbolt подключается в обычный MDP порт, который присутствует на всех Macintosh.

Тандерболт и mini Displayport в чем разница

Тандерболт включает в себя особенности технологий PCI Express и mini DisplayPort. Соответственно с помощью него можно передавать видео такого же качества, как и через MDP.

В отличии от распространённых разъёмов для передачи видео-сигнала, таких как VGA и DVI, Тандерболт обладает лучшим качеством картинки, а главное возможностью передачи питания с помощью одного кабеля. В свою очередь интерфейс USB, который обеспечивает питанием периферийные устройства, не обладает возможностью передачи видеосигнала хорошего качества. Единственное в чём выигрывает USB – это дешевизна производства , именно поэтому многие производители не хотят отказываться от него в пользу Тадерболт.

Совместимость с USB и FireWire

Другие разработчики выпускают адаптеры/переходники для того, чтобы можно было подключить девайсы на интерфейсах FireWire 400, FireWire 800 и более распространённом USB. Ограничения по скорости появляется из-за контроллеров, установленных на данных устройствах.

Если подключить устройства на интерфейсе FireWire 400, пропускная способность обмена данными будет ограничена 400 Мбит/сек. А если подключённый гаджет использует интерфейс USB 3.0 то ограничение по скорости будут 5 Гбит/сек.

Из этого следует, что при подключении какого-либо другого устройства через специальный адаптер, ограничение по пропускной способности задаёт другой интерфейс.

Возможно ли подключение нескольких девайсов

На один порт Thunderbolt возможно подключить до шести различных устройств. Для этого потребуется чтобы на каждом девайсе было по два таких порта. Один для входа, другой для последовательной связи.

В отличии от более старого интерфейса USB, на котором проседает скорость передачи данных при подключении медленного гаджета, технология Thunderbolt разработана специально таким образом, что может справится с большим количеством подключенных низкоскоростных устройств без ущерба скорости основного канала.

Более чем за 4 года с момента презентации Thunderbolt не снискал широкого успеха и стал превращаться в специализированный стандарт для профессионального использования. Третья ревизия Thunderbolt способна вдохнуть в него новую жизнь.

Разработанный и представленный широкой публике в 2011 году, интерфейс Thunderbolt должен был стать убийцей USB. Но, несмотря на более чем двукратное превосходство в скорости обмена данными над USB, владельцы USB-совместимых устройств оказались не готовы расставаться с привычным оборудованием. Вместе с тем, спектр используемых разъемов в компьютерной индустрии с годами не сокращался, а даже рос.

Говорят, если не можешь побороть хаос – возглавь его. Thunderbolt 3 избавился от MDP разъема и впредь будет использовать двухсторонний USB-C. Это означает, что Intel при содействии Apple еще на один шаг приблизила популярность разработанного в Купертино .

Согласно представленным спецификациям, Thunderbolt 3 поддерживает обмен данными на скорости до 40 Гб/с. Это в два раза больше, чем мог обеспечить Thunderbolt 2. На такой скорости целый фильм в разрешении 4K передается всего за 30 секунд.

Помимо этого, новый стандарт подразумевает питание устройств мощностью до 100 Вт, подключение двух 4K дисплеев, а так же подключение всевозможной периферии и сети Ethernet на скорости 10 Гб/с с помощью USB-С док-станций.

И самое интересное! Thunderbolt 3 обратно совместим с USB 3.1. Следовательно, все девайсы с Thunderbolt 3 смогут осуществлять обмен данными на скорости до 10 Гб/с с любыми USB 3.1-совместимыми устройствами.

Также Intel пообещала, что первые устройства, разработанные на основании нового стандарта, поступят в продажу уже к 2016 году.

Нет сомнений, что происходящее отлично вписывается в общую канву замены всевозможных разъёмов на один единственный тип – для всего. Поэтому тем, кто все ещё считает, что Apple поступила недальновидно, заменив привычные USB Type-A на USB-C, кажется, пора менять свое мнение. [Thunderbolt tech ]

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).

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.

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.

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.

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.

Технологии развиваются постоянно. Меняются технические возможности ноутбуков, внешний вид, разъемы коммуникации. За последние годы техника Apple получила порт Thunderbolt. Каждый обновленный ноутбук имеет хотя бы одни такой порт. Хоть и ожидалось, что тандерболт вытеснит Port USB 3.0, но этого пока не произошло. Некоторые модели Apple ноутбуков оснащены только новыми портами, что не удобно в использовании. Каковы преимущества у Thunderbolt?

Первое название этого интерфейса Light Peak. Это разработка компании Intel совместно с Apple. Для чего и зачем он нужен? Этот стандарт не просто новый оптический интерфейс для внешних устройств, он соединяет в последовательный поток PCI Express и Display Port. Так обеспечивается высокая скорость передачи данных. Интерфейс поддерживает высокоточную синхронизацию по времени. Это главное требование периферийных аудио и видео технических средств.

Как это работает?

Сейчас используются видеокарты с интерфейсом PCI (или PCIe) — Express. Интегрирование в систему контроллеров идет двумя путями: прямое подключение к линиям PCI Express процессора (Ivy Bridge или Sandy Bridge). Либо связь с чипсетом PCH через линию PCIe. Данные с Display Port и PCIe проникают в контроллер раздельно, далее совместно перемещаются по кабелю и на выходе расходятся. Стоимость кабеля высокая из-за того, что он активный. Каждый наконечник шнура оснащен чипом-передатчиком низкой мощности. Чипы-передатчики усиливают проходящий сигнал.

Компания разработчик обнаружила, что кабель дает высокую скорость не только с оптоволоконным кабелем, но и с медным. Так же технология поддерживает «горячее» подключение, как у интерфейса FireWire. Подключайте в одну последовательную цепь до 6-ти устройств, из них может быть два монитора с Display Port. Для последовательного подсоединения устройства должны иметь по два порта Thunderbolt. Устройство с единственным портом ставят замыкающим, т. к. через него не получится передать сигнал дальше.

У порта есть физическое совмещение с Mini Display Port, при подключении сложностей не появится. Интерфейс оснащен двумя линиями данных, обе передают сигналы в обоих направлениях со скоростью до 10 Гбит в секунду. Одна линия применима для передачи информации между техникой, а вторая используется для сигналов экранов.

Каждый ноутбук выпущенный компанией Apple за последнее время оснащен одним или несколькими портами Thunderbolt. Корпус гаджета оснащается ими по обеим сторонам ближе к петлям. Если ноутбук имеет только один единственный порт (или все), и это стандарт Thunderbolt, то без дополнительного переходника не обойтись. Переходник может понадобиться для подключения внешней видеокарты. Такая нехитрая манипуляция улучшит графические возможности у Apple MacBook Air 11″ Mid-2013. Если вы хотите подключить TV к ноутбуку, то сделать это можно через HDMI разъем. Если его нет, на помощь снова придет переходник.

Экспресс-станция Belkin

Это девайс, подключаемый через порт Thunderbolt, позволяющий подключить до восьми единиц техники. Подключение происходит по средствам стандартов FireWire, USB, соединения по Ethernet и подсоединения через шлейфовый Thunderbolt. С таким инструментом вам не понадобятся дополнительные переходники. Инструмент позволяет получить высокую скорость передачи информации. Универсален в использовании. Дизайн устройства минималистский, стилистически подойдет ко всем гаджетам компании Apple. Экспресс-станция компании Belkin быстро передает большие объемы информации в высоком качестве.

Сравнение USB 3.0 с интерфейсом Thunderbolt

Не смотря на ожидания, стандарт USB не был вытеснен. Скорее наоборот, он популярен. Но с появлением Thunderbolt интерфейса расширились технические возможности, хоть и по высокой цене. Как будет развиваться борьба этих интерфейсов, покажет время, а пока сравним их характеристики.

Основные характеристики

Port USB обеспечивает высокую скорость передачи данных, без ограничения длинны кабеля. Питание управляется нормально, совмещается с предшествующими стандартами. Высокая скорость достигается за счет параллельных вспомогательных шин. Это увеличивает скорость передачи и позволяет передавать информацию полнодуплексно (данные передаются одновременно в две стороны).

Уровень поставки мощности выше, чем у версии 2.0 в 1,5 раза (если устройства оптимизированы под стандарт). Если разъемы не используются, то переходят в режимы энергосбережения. Данный стандарт справится с приложениями, требующими высокую пропускную способность.

Port Thunderbolt 2 передает данные на высокой скорости. Это двусторонний интерфейс, для последовательной передачи информации, используемый для подсоединения дисплеев. Все как в HDMI, но еще есть поддержка VGA и более старых аналогов видео. Технология обеспечивает «горячее» подсоединение без перегруза системы. Через него подключаются мониторы, даже качества 4K HD. Разъем позволяет подсоединять последовательно больше трёх устройств (до шести) без потери пропускной способности каждого. Дает мощность в 10 Вт.

Учитывая основные характеристики каждого интерфейса нельзя сказать, что какой-то превосходит. Оба подают большие надежды на дальнейшее использование и развитие.

Скоростные показатели

Показатели скорости, которые будут указываться ниже, являются теоретическими, либо максимально возможными. По факту, они бывают ниже. Наивысшая скорость USB 3.0 достигает 5 ГБ в секунду. Это раз в десять выше, чем показатель версии 2.0. Подходит для сценариев с высокой пропускной способностью, даже для хранения информации в RAID-массиве.

У Thunderbolt коннектора есть четыре независимых линии передачи. Так для каждого подсоединенного устройства скорость передачи будет равна 10 ГБ в секунду. Второе поколение способно передавать информацию со скоростью 20 ГБ в секунду. Этот показатель в 4 раза превосходит значение уровня скорости у USB 3.0. Такая скоростная возможность обеспечивается двумя линиями передачи в двух направлениях одновременно. Поэтому можно смело сказать, что данный стандарт имеет преимущество перед USB 3.0.

Цена

USB 3.0 применяется повсеместно именно благодаря своей низкой стоимости. Производители устанавливают на чипсеты Intel и AMD этот стандарт. Это универсальный стандарт, поэтому почти каждое устройство имеет соответствующий разъем. Это дает потребителю широкий выбор кабелей всех видов. Их ценовая категория в пределах доступной.

В случае со стандартом Thunderbolt все обстоит иначе. Ноутбук, который имеет такой разъем, находится в ценовой категории от 1000 долларов. Для использования этого разъема, одного его наличия не достаточно, нужны адаптированные периферийные устройства. Они тоже не из дешевой техники. Даже покупая переходники, придется потратить значительную сумму. Эта технология более дорогая еще из-за того что производство идет не массовое. По критерию цены данный стандарт проигрывает.

Совместимость

3.0 и 2.0 USB совместимы. Если вы используете стандартный кабель с более ранним портом, то передача данных будет идти по наивысшему пределу порта нижнего стандарта. Данный разъем популярен и используется повсеместно, поэтому у вас не возникнет проблем с его использованием и поддержкой его внешними устройствами.

Интерфейс Thunderbolt 3 совместим с двумя предшествующими поколениями: 1 и 2. «Родные» кабели тоже можно использовать для всех поколений. Для получения наивысшей скорости передачи необходимо, чтобы все гаджеты цепи имели поддержку 3-го поколения стандарта. Подключить периферийный дисплей имеющий Mini Display Port можно напрямую. Однако шнур Mini Display Port использовать с внешним устройством Thunderbolt не получится.

Для подключения других стандартов, например, VGA, DVI и HDMI, необходимы переходники. Стоимость этих переходников высокая, найти их бывает тоже не просто. Поэтому стандарт USB 3.0 наиболее удобен, из-за своего повсеместного использования.

Вывод

Thunderbolt технология заглядывает далеко в будущее. Она действительно способна передавать данные на высоких скоростях. Затруднение в использовании во много вызвано не готовностью других устройств к работе с разъемом. Стандарт не применяется так популярно как USB 3.0, поэтому его изготовление не поставлено на поток и себестоимость высокая. Сопряжение с периферийными устройствами не имеющими необходимого порта осложняется дополнительными затратами на покупку переходников. Но, если рассматривать подключение и работу с адаптированными устройствами, то интерфейс показывает высокий результат и огромный потенциал.

Если рассматривать USB 3.0 как доступную альтернативу, то интерфейс показывает хорошие показатели. Сегодня уже есть версия 3.1, которая по показателям превосходит предшественника. При этом есть совмещение практически со всеми устройствами. Это позволяет не тратить средства на дополнительные аксессуары в виде переходников. Так же популярность стандарта обеспечивает массовое производство как техники с портами, так и различных аксессуаров по доступным ценам.

Сейчас удобным стандартом в использовании считается USB 3.1. Но если смотреть в будущее, то стандарт Thunderbolt 3 задает высокую планку. Только со временем узнаем, какой «вход» будет реализовывать наибольшее количество требований.