Revolucija ali marketinška zvijača?
Z novim Applovim Macom pro prihaja konec leta tudi superhitra povezava Thuderbolt 2. Je zmogljivejša od prav tako napovedane superhitre različice USB 3.0? Se ji bo kljub zasoljeni ceni posrečil znatnejši prodor na trg PCjev?
Čeprav je Intel ustanovni član skupine podjetij, ki razvijajo USB, in je leta 1995 izdelal prvo integrirano vezje z USB, že več let razvija tudi lastno zaporedno vodilo, Thunderbolt. Njegovi strokovnjaki priznavajo, da sta nova USB 3.0 z 10 Gb/s (gigabitov na sekundo) in Thunderbolt 2 z 20 Gb/s na marsikaterih področjih konkurenta, vendar »želijo dati priložnost obema«.
Applov monitor Thunderbolt display z zadnje strani
Thunderbolt je plod sodelovanja med Intelom in Applom, ki se je začelo pred leti z Applovo odločitvijo, da bo v nove modele računalnikov vgrajeval le še Intelove procesorje namesto počasnejših PowerPCjev. Mnogi so takrat pomislili na neslavni konec Commodorja in Atarija v začetku devetdesetih let preteklega stoletja. Tako je Thunderbolt postal le ena od revolucionarnih in precej ekskluzivnih tehnologij, s katerimi Applovi Maci navadno vodijo pred PCji. Ne preseneča, da si je Apple že na začetku zagotovil ekskluzivno pogodbo z Intelom, ki mu omogoča, da prvi testira nove različice Thunderbolta.
Od VGA do Thunderbolta
Podobno kot USB je tudi Thunderbolt zaporedno podatkovno vodilo z lastnimi protokoli za prenos podatkov; vendar je njegov razvoj potekal drugače.
Danes skoraj ne moremo kupiti računalniškega monitorja brez digitalnega grafičnega priključka (npr. DVI, digital video interface), ki omogoča bistveno boljšo sliko kot analogni priključek VGA (video graphics array). Združenje VESA (Združenje za standardizacijo video elektronike, angl. Video Electronics Standards Association) je na osnovi DVI pripravilo odprti standard, DisplayPort, ki ne le omogoča digitalni prenos slike in zvoka iz računalnika na video (npr. monitor) in zvokovne naprave (npr. večkanalni avdio ojačevalnik), temveč uporablja tudi paketni prenos podatkov, kot ga poznajo omrežje ethernet ter vodili USB in PCI Express.
Prva različica Displayporta je bila objavljena maja leta 2006, aktualna, 1.2, pa decembra leta 2009. DisplayPort 1.0 standardizira hkratni prenos videa in zvoka pri ločljivostih od 6 do 16 bitov na barvni kanal in pri do 8-kanalnem zvoku s 24-bitno ločljivostjo in frekvenco vzorčenja 192 kHz; vse brez stiskanja in s skupno pasovno širino 8,64 Gb/s (gigabitov na sekundo) po največ 2 metra dolgem kablu. Na vsakem priključku omogoča tudi predvajanje dveh neodvisnih video tokov k dvema monitorjema z ločljivostjo QHD (2560 × 1440 pik), priključenima v marjetično verigo. Različica 1.1 zajema še prenos podatkov po optičnih vodnikih in s tem omogoča približno 10-krat večje razdalje med računalnikom in zaslonom z avdio opremo. Aktualna različica DisplayPorta, 1.2, gre še korak dlje in standardizira dvojno pasovno širino (17,28 Gb/s) pri načinu delovanja HBR2 (visoka bitna hitrost 2, angl. high bit rate 2). Povečana je tudi pasovna širina za prenos zvočnih kanalov, z 1 Mb/s na 720 Mb/s.
Adapter iz Thunderbolta na 1 Gb/s ethernet
DisplayPort že od svoje prve različice zagotavlja tudi delno združljivost za nazaj, z DVI in HDMI (high definition media interface). Na računalnike s tema priključkoma lahko prek preprostega pasivnega vmesnika povežemo tudi naprave z vhodi DVI in HDMI; za priklop starejših naprav z vhodi VGA potrebujemo aktivni vmesnik, ki pa se lahko napaja kar iz priključka Displayport.
V zadnji četrtini leta 2008 je Apple predstavil svoj standard za nove grafične priključke, Mini DisplayPort, električno združljive s standardom DisplayPort. Obenem ga je izdelovalcem strojne opreme dovolil uporabljati brez plačila licenčnine. Mini DisplayPort je bil kasneje vključen tudi v specifikacijo DisplayPort 1.2, ki jo je pripravila VESA, in je bil osnova za Intelov standard Thunderbolt, ki je pod kodnim imenom Light Peek prvič ugledal luč sveta konec leta 2009 na forumu razvijalcev Intel Developer Forum. Maja 2010 je Intel predstavil tudi notes s priključkom Thunderbolt. Apple in Intel sta Thunderbolt prvič skupaj predstavila konec februarja leta 2011. Blagovno znamko Thunderbolt je sicer registriral Apple, vendar je imel že na začetku vse pravice za njeno rabo Intel in jo je kasneje tudi v celoti prevzel.
Zgradba bakrenega paričnega kabla Thunderbolt
Blokovna shema povezave mikrokrmilnika Thunderbolt s čipovnim naborom
Notranjost vtiča Thunderbolt
Januarja 2011 je Intelov strokovnjak David Perlmutter Computerworldu razkril, da bodo prve komercialne različice Thunderbolta delovale zgolj prek bakrenih vodnikov. Danes lahko uporabljamo tako bakrene kot optične kable. Pomanjkljivost prvih je, da so dolgi največ 3 metre; optični pa sicer zmorejo prenašati signal tudi več kot 30 metrov daleč, a so od 20- do 30-krat dražji od že tako dragih bakrenih kablov (od 30 € do 60 € in več, odvisno od dolžine).
Lastniški standard
Thunderboltove specifikacije so na voljo le Intelovim partnerskim izdelovalcem strojne opreme, ki podpišejo sporazum o nerazkrivanju podatkov. V nasprotju z večino drugih Intelovih standardov Thunderbolt ni dan v javno rabo. Vgradnja podpore za vodilo Thunderbolt temelji na načelu črne škatle. Ko izdelovalec strojne opreme podpiše sporazum, prejme specifikacijo, ki mu omogoča vgradnjo mikrokrmilniškega čipa v lastno napravo. Slednjo nato trži kot svoj izdelek, združljiv s Thunderboltom.
Tehnologija Thunderbolt ni vgrajena v Intelove čipovne nabore, tako da imajo izdelovalci osnovnih plošč za Intelove procesorje proste roke, da se odločijo za njeno rabo, ne glede na izbrani čipovni nabor.
Za implementacijo vodila Thunderbolt so potrebni posebni mikrokrmilniški čipi, ki jih izdelujejo samo v Intelu. Mikrokrmilniška čipa DSL3510 in DSL3310 podpirata dva oziroma en sam priključek Thunderbolt. Intel je za Thunderbolt 2 že pripravil tudi nova mikrokrmilnika, DSL4510 in DSL 4410, ki prav tako podpirata dva oziroma en priključek. Krmilniki so izdelani tako, da jih je mogoče enostavno povezati z obstoječimi Intelovimi čipovnimi nabori z mikroarhitekturami, kot je Ivy Bridge, in prihajajočimi mikroarhitekturami, kot je Haswell, ki jo je Intel 4. julija 2013 uradno predstavil na Computexu v Taipeiju na Tajvanu.
Optični kabel za Thunderbolt je lahko tudi zelo dolg.
Kako deluje?
Thunderbolt ima po dva fizična 10 Gb/s komunikacijska kanala v vsako smer. Vsak zmore na sekundo prenesti od 800 do 900 megabajtov, pri čemer sta kanal za prenos slike in zvoka po standardu DisplayPort ter kanal za prenos podatkov po standardu PCI express ločena.
Krmilniki Thunderbolt na vsakem priključku pri oddajanju multipleksirajo enega ali več digitalnih podatkovnih kanalov (video, avdio, prenos datotek …) iz vodila PCI express in Displayporta. Sprejemniki Thunderbolt (npr. v monitorju) kanale demultipleksirajo in znova razdelijo na vodili PCI express in Displayport. Zato ne preseneča, da imajo Applovi monitorji s tehnologijo Thunderbolt tudi več priključkov USB 3.0 in priključek za 1 Gb/s Ethernet.
Nedavno predstavljeni Thunderbolt 2, ki je imel do 4. junija kodno ime Falcon Ridge, omogoča, da kanala uporabljamo skupaj. To pomeni, da je za Displayport in PCI express skupaj na voljo pasovna širina 20 Gb/s. Po navedbah Intela je tako mogoče doseči hitrost prenosa podatkov okoli 1,5 GB/s (gigabajtov na sekundo). To je dovolj, da lahko tekoče prenašamo video v ločljivosti 4K (horizontalna ločljivost okoli 4000 pik, vertikalna je odvisna od razmerja širina : višina) ali dva hkratna videa pri ločljivosti QHD (štirikratna visoka ločljivost, angl. quad high definition). 20 Gb/s je dvakrat več od superhitrega USB 3.0 in štirikrat več kot zdajšnji USB 3.0 s 5 Gb/s.
Priklop več naprav na en priključek Thunderbolt je mogoč, tako kot pri USB, prek spojnikov (angl. hubs), kjer je dovolj, da ima vsaka naprava en priključek. Thunderbolt podpira tudi delovanje na način marjetične verige. Gre za staro zamisel, ki je bila za domačo in poslovno rabo implementirana že pri disketnih enotah in tiskalnikih za Commodor 64 v osemdesetih letih preteklega stoletja. Na vsak priključek Thunderbolt lahko s povezavo v marjetično verigo priključimo do šest naprav. Pri tem mora imeti vsaka naprava dva priključka Thunderbolt, vhodnega in izhodnega. Vhodnega za priklop na predhodno napravo v verigi, izhodnega pa za opcijsko povezavo naslednje naprave. Tako je le prva naprava v verigi neposredno povezana z računalnikom.
Thunderbolt je združljiv za nazaj tudi z napravami po standardu Displayport 1.1a, Thunderbolt 2 pa tudi z napravami, združljivimi z Displayportom 1.2. V načinu delovanja Displayport Thunderbolt 2 zagotavlja štiri izhodne podatkovne kanale, vsakega s hitrostjo 5.4 Gb/s. Pri tem je treba poudariti, da lahko starejše naprave, ki niso izdelane za Thunderbolt, priključujemo le na konec marjetične verige.
Novi Applov Mac pro v majhnem črnem ohišju v obliki valja
Priključki Thunderbolt 2 novega Maca pro
Zapleten in drag kabel
Zasoljena cena kablov Thunderbolt v primerjavi s kabli za USB 3.0 ne preseneča, če vemo, da ima »bakreni« kabel za povezavo Thunderbolt po štiri integrirana vezja v vsakem od dveh vtičev. Od teh sta dve namenjeni za prenos podatkov, dve pa za pretvorbo napetosti iz 12 V do 15 V, kolikor je napajalna napetost na priključkih Thunderbolt, v nižje napetosti za napajanje oddajniško/sprejemnih čipov. Skupaj je tako v vsak kabel Thunderbolt vgrajenih kar 8 čipov v tehnologiji SMD. Oddajno/sprejemni vezji sta izdelani iz germanija, ki ima veliko boljše visokofrekvenčne lastnosti od silicija, je pa zato postopek izdelave bistveno dražji. Po drugi strani je kabel za katerikoli priključek USB brez aktivnih komponent in je prav zato približno desetkrat cenejši.
Da prenos podatkov ter videa in zvoka s hitrostma 10 Gb/s po bakrenih vodnikih ni enostaven, je očitno tudi iz notranje zgradbe kabla, ki so jo patentirali v Applu. Kabel sestavljajo štiri oklopljene parice ter štirje posamični oklopljeni vodniki. Poleg posamičnih oklopov imajo parice in posamični vodniki še skupen oklop, kablu pa povečujeta trdnost še sredinska najlonska nit in zunanji plašč, ki vsebuje tudi aramidna vlakna.
V Intelu nameravajo ceno bakrenih kablov za Thunderbolt prepoloviti, saj pripravljajo nov oddajno/sprejemni čip in nov napetostni pretvornik. Tako bosta prihodnje leto v vsakem vtiču skrita le po dva čipa.
Poleg bakrenih je danes že mogoče kupiti tudi optične kable, ki uporabljajo drugačno čipovje; pogosto tudi ne Intelovo. Vendar to nikakor ne vpliva na delovanje krmilnika Thunderbolt, ki je vgrajen v računalnik in zunanjo napravo. Prednost optičnega kabla je le v njegovi dolžini.
Kakorkoli, obstoječi kabli bodo uporabni tudi za Thunderbolt 2, saj se pri slednjem v primerjavi z zdajšnjim Thunderboltom na fizični ravni ni nič spremenilo.
Ga lahko kupimo?
Prva različica Thunderbolta se v svetu PCjev vsaj pri nas ni kdove kako prijela. Hiter pregled računalniške strojne opreme, ki jo ponujajo naši prodajalci na drobno, pokaže, da imajo dražje nove osnovne plošče za PCje že vgrajena en ali dva priključka Thunderbolt. Vendar bomo ob poplavi monitorjev s priključki DVI in VGA težko našli kakega s Thunderboltom. Po drugi strani ni težko najti zunanjega diska, to pa je tudi bolj ali manj vse. Nekoliko več izbire imamo, če se odločimo za Applov izdelek, denimo za monitor. A pri tem moramo biti posebej pozorni na združljivost gonilnikov in razpoložljivost programske opreme, če uporabljamo operacijski sistem Windows. Postopek certifikacije sistemskih gonilnikov s Thunderboltom združljivih naprav se je pri Microsoftu šele dobro začel. Zato je podeljenih certifikatov še zelo malo.
Svetovni seznam zunanje strojne opreme, ki podpira Thunderbolt, iz februarja letos je sicer nekoliko daljši in poleg monitorjev in zunanjih diskov obsega tudi kamere, pogone brez gibljivih delov (SSD), zvočne vmesnike, doke za prenosne računalnike, omrežne in modemske kartice in zunanje grafične kartice. Thunderbolt prodira tudi v svet pametnih telefonov in tabličnih računalnikov. Kljub naštetemu je izdelkov s Thunderboltom še razmeroma malo.
Mac pro s Thunderboltom 2
Apple je junija v San Franciscu na svoji svetovni konferenci razvijalcev predstavil nov Mac pro v revolucionarnem črnem ohišju valjaste oblike, ki spominja na odpadni del kake vesoljske ladje iz znanstvenofantastičnega filma. Računalnik, ki je namenjen predvsem grafičnemu oblikovanju in urejanju videa, ima kar šest priključkov Thunderbolt 2 in štiri priključke USB 3.0. Applovi strokovnjaki so poudarili, da jim je prav tehnologija Thunderbolt omogočila, da so lahko računalnik zmanjšali kar za osemkrat. Mac pro naj bi prišel v redno prodajo konec letošnjega leta. V primerjavi s klasičnimi PCji ga vsaj po nazivni zmogljivosti brez težav uvrstimo v višji razred, saj uporablja Intelove procesorje iz družine Xeon, ki so sicer namenjeni strežnikom in najzmogljivejšim delovnim postajam.
Hkratni priklop dveh monitorjev s priključkoma Thunderbolt na Apple Macbook pro
Se splača?
Thunderbolt gotovo ne bo prinesel bistvene pohitritve pri pisarniškem delu, saj tu celo 100 Mb/s ethernetno omrežje povsem zadošča. Po drugi strani je mogoče večino obstoječih omrežij v podjetjih in drugih organizacijah nadgraditi z gigabitnimi stikali brez menjave kablov in tako povečati hitrost prenosa podatkov za desetkrat (na 1 Gb/s).
Pri igranju iger ima ključno vlogo kakovost zaslona. Veljavni standardi za priklop običajnih digitalnih monitorjev in digitalnih projektorjev z ločljivostmi pod 2000 × 1500 pik zadoščajo. Zato zaenkrat ni potrebe po hitrejšem prenosu podatkov med računalnikom in monitorjem. O tem se splača razmišljati le pri sistemih za grafično načrtovanje in montažo videa, oziroma tam, kjer moramo velikanske količine podatkov, ki daleč presegajo velikost glavnega pomnilnika računalnika, obdelovati s pomočjo diska. Tu zna biti prednost hitrih podatkovnih povezav očitna. A še vedno velja pretehtati možnost nakupa PCja z nekoliko več glavnega pomnilnika (npr. 64 GB) namesto Maca pro. Velik glavni pomnilnik namreč pri montaži videa ali zahtevnem grafičnem oblikovanju močno zmanjša število potrebnih dostopov do diska oziroma diskovnega polja.
Povezava naprav s priključki Thunderbolt na način marjetične verige in spojnika
Intelova primerjava hitrosti prenosa podatkov prek različnih zaporednih vodil. Thunderbolt 2 ima še kodno ime, Falcon Ridge.
Prav nakup slednjega pa ni poceni. Zato bo morda PC z velikim glavnim pomnilnikom, enim diskom in procesorjem Xeon celo hitrejši od Maca pro z nekajkrat manjšim glavnim pomnilnikom in enim diskom. Vendar je veliko odvisno tudi od kakovosti in zmogljivosti aplikacijske programske opreme za grafično oblikovanje in/ali montažo videa. Zmogljivost branja podatkov s posamičnih diskov je danes veliko nižja od pasovne širine, ki jo ponujajo že uveljavljena zaporedna vodila: USB 3.0 (5 Gb/s), Thunderbolt (2x 10 Gb/s) in (e)SATA (3 Gb/s). Zato ne smemo pričakovati, da bo merilnik hitrosti na računalniku pokazal 800 MB/s ali več, če bomo prenašali podatke z enega samega diska. Slednje lahko pričakujemo le ob uporabi diskovnega prepletanja in enakomerne porazdelitve podatkov po vseh diskih. Diskovno polje so zato uporabili tudi v videu iz Intelove predstavitve Thunderbolta na spletni strani: http://www.intel.com/content/www/us/en/io/Thunderbolt/Thunderbolt-technology-developer.html. V prispevku »Tehnologija Thunderbolt v akciji« (angl. Thunderbolt technology in action) je diskovno polje zapakirano v lično ohišje velikosti mini stolpa. Ohišje je še ravno prav veliko, da lahko v njem zagotovijo ustrezno hlajenje. Kljub temu se moramo zavedati, da več diskov proizvede več toplote kot en sam; pri tem mora ohišje odvajati dovolj toplote, da ne pride do pretiranega segrevanja (navadno je skrajna meja 55° C). Alternativna možnost so le pogoni SSD, katerih cene pa so še vedno nekajkrat višje od cen klasičnih diskov.
Apple Mac book pro in zunanji pogon SSD s tehnologijo Thunderbolt
Pomembno je tudi, pri kakšni ločljivosti želimo urejati zahtevno grafiko in/ali video. Ločljivosti 4K podpirajo le redki monitorji, ki stanejo okoli 5000 evrov in več; cene napol prototipov pa segajo v nebo. Thunderbolt bo postal zanimiv za domačo rabo le, če bo izdelovalcem monitorjev in projektorjev z zelo visokimi ločljivostmi v nekaj letih uspelo cene znižati pod 2000 evrov. Ne smemo pozabiti tudi, da vse večji grafični zasloni in uporaba monitorjev z visoko ločljivostjo zavzamejo velik del pasovne širine komunikacijskega kanala Thunderbolta 2. Zato bi vseh 20 Gb/s lahko izkoristili za prenos podatkov, le če bi video in avdio opremo povezali na drugi priključek Thunderbolt 2. Mac pro ima k sreči tri priključke …
Težko bi napisali, da se v današnjih razmerah na računalniškem trgu nakup PCja s priključkom Thunderbolt izplača. Zanimivo bo videti tudi, kdaj bodo na voljo prvi PCji s Thunderboltom 2. Če že, se pred nakupom PCja priključkom Thunderbolt vsekakor splača počakati na Thunderbolt 2.
Po drugi strani pa kupci novih Macov Pro skoraj ne bodo imeli izbire, saj bo šest priključkov Thunderbolt 2 že vgrajenih. Apple že načrtuje tudi nove zunanje naprave, od katerih bodo nekatere delovale zgolj prek Thunderbolta 2.
Bo Thunderbolt preživel?
Thunderbolt živi, pa naj si bo marketinška zvijača (kako uporabnike prisiliti k nakupu novih tehnologij in zamenjavi celotnega računalnika) ali pa inovativna tehnologija. Najbolj moti predvsem to, da naj bi bil USB (univerzalno serijsko vodilo, angl. universal serial bus) po svoji definiciji univerzalen in naj bi ga uporabljale prav vse zunanje naprave. Zadaj, ko je cilj skoraj dosežen, pa Intel kot eden glavnih pobudnikov USB veliko sredstev in truda vlaga v povsem nov lastniški standard. Številni uporabniki nad drago novo tehnologijo v kriznih časih niso ravno navdušeni. Še posebej zasoljena cena kablov zna marsikoga odvrniti od nakupa nove strojne opreme.
Povsem mogoč je tudi »Rambusov« scenarij, ko je Intel nekaj časa vztrajal pri dragih in v tistem času nekoliko hitrejših pomnilniških modulih RIMM. Poskus se je izjalovil, ko so trg strojne opreme »preplavili« zmogljivejši moduli DIMM tipa DDR2, kasneje pa tudi DDR3. Intel je na koncu moral priznati, da se vztrajanje pri modulih RIMM ne izplača, in je pri novi generaciji osnovnih plošč module preprosto zamenjal z DIMM. Bomo videli …