نگاهي به اينترفيس Thunderbolt اينتل
با رشد و بلوغ بازار كامپيوتر، نياز به رسانه‌‌هاي فيزيكي به سرعت جاي خود را به توزيع ديجيتال مي‌دهد و لزوم دسترسي سريع به اين فايل‌هاي بزرگ شبكه‌سازي نيز به يك فرآيند غالب تبديل مي‌شود. امروزه اكثر مردم اساسا وقت ندارند كه براي انتقال يك فيلم از يك ابزار به ابزار ديگر منتظر بمانند.مشكل بعدي اين است كه كثرت تعداد كانكتورهاي مختلف روي PCهاي مدرن مي‌تواند خيلي زود به يك شلوغي گيج‌كننده براي بسياري از مصرف‌كنندگان تبديل شود. USB 2.0، USB 3.0، SATA، FireWire، HDMI، DVI وDisplayport همگي در اين فهرست قرار گرفته‌اند اما تنها اعضاي آن نيستند. تنها براي انتقال فايل، پروتكل‌هاي متعددي وجود دارند كه هر كدام از نرخ‌هاي انتقال متفاوتي پشتيباني مي‌كنند.
سال‌ها پيش شركت اينتل كار توسعه چيزي را آغاز كرد كه اميدوار بود به يك فناوري I/O استانداردسازي شده تبديل شده و بتواند جايگزين تعداد زيادي از اين فرمت‌هاي كانكتور و كابل شود، در حالي كه عملكرد بهينه‌اي را براي يك بازار تشنه رسانه فراهم مي‌كند. تلاش‌هاي متخصصين اين شركت در نهايت روي فرمتي با نام Light Peak متمركز شد كه از يك اتصال اپتيكال براي رساندن پهناي باند به سرعت‌هاي بي‌سابقه‌اي استفاده مي‌كرد. فناوري Light Peak اولين بار در سال 2009 به‌صورت عمومي معرفي و به نمايش گذاشته شد. از آن زمان به بعد، اين فناوري به تدريج در حوزه‌هاي مختلفي به رشد و نمو خود ادامه داده است. سرانجام كانكتورها انتخاب شدند، تصميم‌گيري در مورد پروتكل‌هاي انتقال فايل انجام شد و همكاران تجاري نيز كار خود را آغاز كردند. نتيجه نهايي تمام اين تلاش‌ها، چيزي بود كه تحت عنوان Thunderbolt ارايه شد. Thunderbolt براي اولين بار در سري جديد خانواده لپ‌تاپ‌هاي MacBook Pro پياده‌سازي شده و با قالب يك كانكتور mini-DisplayPort در كنار درگاه‌هاي USB موروثي قرار گرفت، هر چند كه معرفي اينترفيس مذكور روي سيستم‌هاي PC مدتي طول خواهد كشيد زيرا OEMها و توليدكنندگان قطعات براي پذيرش و اداره اين فناوري و هزينه‌هاي مربوطه، به كمي وقت نياز دارند. با اين‌حال، پيش‌بيني مي‌شود از ابتداي سه‌ماهه دوم سال 2011 شاهد ابزارهاي متعددي خواهيم بود كه از Thunderbolt پشتيباني مي‌كنند. تا اينجا كاملا مشخص شده است كه اينتل و اپل از فناوري Thunderbolt پشتيباني مي‌كنند و فناوري مذكور به‌زودي به يك فرمت I/O محبوب تبديل خواهد شد.Thunderbolt در حال حاضر احتمالا به‌عنوان يك روش سريع و آسان براي اتصال ابزارهاي ذخيره‌سازي خارجي مورد استفاده قرار خواهد گرفت، اما اين اينترفيس در عين حال توانايي انتقال سيگنال‌هاي صدا و ويديوي HD را نيز از طريق ساختار خود فراهم مي‌كند. سازگاري موازي براي استانداردهاي ذخيره‌سازي و صوتي/نمايشي، با پشتيباني هم‌زمان از هر دو پروتكل ارتباطي PCI Express و DisplayPort فراهم مي‌شود. همان‌طور كه در ادامه توضيح خواهيم داد، هر دو نوع سيگنال‌هاي اطلاعاتي و نمايشي مي‌توانند به‌طور هم‌زمان از طريق دو كانال 10 گيگابيت بر ثانيه‌اي ارسال و دريافت شوند.
يكي از مهم‌ترين جنبه‌هاي فناوري Thunderbolt، اين واقعيت است كه به هيچ‌وجه به‌عنوان يك پروتكل جديد در نظر گرفته نمي‌شود. به‌عبارت ساده‌تر، Thunderbolt به‌عنوان يك پوشش كلي مورد استفاده قرار مي‌گيرد تا به پروتكل‌هاي موجود مانند USB، SATA، DVI و DuisplayPort امكان دهد كه همگي زير يك سقف واحد به كار بپردازند. اين به معناي آن است كهThunderbolt مي‌تواند سيگنال‌هاي هر يك از اين استانداردها را روي يك اينترفيس واحد انتقال دهد، به شرط آن‌كه پهناي باند كافي براي جريان وجود داشته باشد.از آنجايي‌كه آخرين نسل PCHهاي ارايه شده براي معماري Sandy Bridge (هسته منطقي Cugar Point) فاقد پشتيباني ذاتي از سازگاري با Thunderbolt هستند، اينتل يك تراشه كنترلر ميزبان مستقل را براي عمليات I/O اينترفيس مذكور آماده كرده است. شايد اين روش در نگاه اول تا حدودي تك كاربردي به نظر برسد، اما امكان تطبيق‌پذيري بيشتر را فراهم كرده و به توليدكنندگان امكان مي‌دهد تا به آساني راه‌حل‌هاي ضميمه‌اي را براي محصولات موجود خود پياده‌سازي كنند.
همچنين بايد اشاره كنيم كه گرچه USB يك فرمت باز به‌شمار مي‌آيد، اما Thunderbolt چنين نيست. به‌عبارت ديگر، شركت‌هايي كه بخواهند فناوري جديد اينتل را پياده‌سازي كنند بايد هزينه يك تراشه كنترلر و تمام حق امتيازهاي احتمالي مربوط به آن را بپردازند. البته اين اميد وجود دارد كه قيمت نهايي بيش از حد بالا نباشد. از ديدگاه معماري سطح بالا، تراشه كنترلر Thunderbolt به‌طور موازي با چيپ‌ست يك مادربرد نصب خواهد شد و از يك لينكx4 PCI-E 2.0 با PCH بهره‌گيري خواهد كرد. در نتيجه، كنترل يك اتصال عريض 2 گيگابايت بر ثانيه‌اي را براي انتقال داده‌ها در اختيار خواهد داشت.وقتي سيگنال‌ها از طريق يك GPU اختصاصي پردازش مي‌شوند، با محتواي HD به‌طور جداگانه‌اي رفتار مي‌شود تا به هيچ‌وجه پهناي باند مابين كنترل و PCH را نبلعد. براي دستيابي به اين هدف، اينتل گزينه‌هايي را پيش‌بيني كرده تا در صورت لزوم سيگنال‌هاي ويديويي خروجي يك كارت گرافيكي مستقل از طريق خروجي‌هاي نمايشگر (يا در اين مورد، Thunderbolt) خود مادربرد هدايت شوند. اگر از پردازنده گرافيكي on-die استفاده شود، سيگنال‌ها دوباره از طريق PCH عبور خواهند كرد كه بخشي از پهناي باند 2 گيگابايت بر ثانيه‌اي موجود را اشغال خواهد كرد.شما مي‌توانيد اين كنترلر را به‌عنوان يك افسر راهنمايي و رانندگي در نظر بگيريد كه داده‌ها را در مسيرهاي ضروري هدايت مي‌كند تا سرعت ارتباطات داخل سيستم را افزايش دهد.
از آنجايي كه Thunderbolt از هر دو قابليت ارسال و دريافت اطلاعات به‌طور هم‌زمان برخوردار است، لازم بود اطمينان حاصل شود كه در هيچ قسمتي از اين خط لوله يك گلوگاه ايجاد نخواهد شد. براي بهبود پهناي باند انتقال، اينتل دو كانال دوگانه را در معماري پياده‌سازي كرده است كه هر كانال عملكرد كامل دو طرفه را فراهم مي‌كند. اين به معناي آن است كه يك پهناي باند 10 گيگابيت بر ثانيه‌اي كامل در هر دو امتداد Upstream و Downstream قابل دسترسي خواهد بود، در حالي كه مابين درگاه‌هاي Thunderbolt متعدد نيز به اشتراك گذاشته نشده است.با استفاده از هر دو استاندارد PCI Express و DisplayPort، هر چيزي از مانيتورها گرفته تا آرايه‌هاي RAID را مي‌توان با يك كابل يكسان به اين اينترفيس متصل كرد.با اين‌حال، يك نكته كوچك در كل اين چيدمان وجود دارد. براي پشتيباني از Thunderbolt، هر ابزار متصل شده بايد يك تراشه كنترلر انحصاري در داخل طراحي خود داشته باشد. اين موضوع مي‌تواند باعث كاهش علاقه بعضي از توليدكنندگان شود. نكته مهم‌تر اين‌كه بايد ديد يك كنترلر انحصاري چه تاثيري بر رقابت صادقانه و جوانمردانه در بازار خواهد داشت.
اينتل Thunderbolt را به‌عنوان روشي براي تسهيل كارها در بازاري طراحي كرده است كه پروتكل‌هاي متعدد در آن به رقابت شديدي با يكديگر مشغول هستند. آن‌ها در عين حال روي توسعه تمام جنبه‌هاي فناوري موجود كابل و كانكتور نيز كار كرده‌اند. از اتصال گرفته تا عملكرد و سهولت استفاده، چيزي كه با آن روبه‌رو هستيم را مي‌توان تركيبي از خواسته‌هاي مصرف‌كنندگان در نظر گرفت. اينتل به‌جاي طراحي يك كانكتور جديد به همراه فناوري انحصاري خود تصميم گرفت تا از يك فرمت استاندارد mini-DisplayPort براي ابزارهاي Thunderbolt استفاده كند. بايد به اين نكته مهم توجه داشته باشيد كه براي انتقال داده‌هاي I/O مانند اطلاعات درايو به/از كنترلر، به يك كابل تاييد شده Thunderbolt نياز خواهيد داشت. با اين‌حال، اگر قرار باشد كانكتور فقط به يك مانيتور يا HDTV متصل شود، يك كابل DisplayPort استاندارد نيز قابل استفاده خواهد بود.
در زمينه پتانسيل انتقال فايل، هيچ راه‌حل ديگري وجود ندارد كه بتواند به عملكرد قابل دسترسي با Thunderbolt نزديك شود. حتي آخرين استانداردهاي SATA 6G و USB 3.0 نيز به فاصله زيادي از Thunderbolt عقب مي‌مانند. براي آن‌كه همه چيز هيجان بيشتري پيدا كند، اينتل در نظر دارد تا سرعت فناوري جديد خود را با بلوغ بيشتر آن به 100 گيگابيت بر ثانيه (12,5 گيگابايت بر ثانيه) برساند.در حال حاضر، هر دو نوع اتصالات اپتيكال و مسي قادر هستند سرعت‌هاي 10 گيگابيت بر ثانيه‌اي كه اينتل مشخص كرده است را تامين كنند، اما فرمت اپتيكال مي‌تواند انتقال داده‌ها را در مسافت‌هاي طولاني‌تري انجام دهد. اتصال مسي، امكان پشتيباني از ابزارهايي كه توان مصرفي خود را تا سطح 10 وات از گذرگاه دريافت مي‌كنند فراهم كرده، داراي حداكثر فاصله انتقال 3 متر بوده و بلافاصله براي هر ابزاري كه از Thunderbolt پشتيباني مي‌كند قابل دسترسي خواهد بود.
به گفته اينتل، نسخه اپتيكال در ادامه سال جاري قابل دسترسي خواهد بود اما به‌طور طبيعي فاقد هر گونه جريان الكتريكي براي تامين تغذيه برق محصولات خارجي است. مشخصات DisplayPort 1.2 شامل يك بخشي است كه امكان زنجيره‌سازي نمايشگرهاي متعدد روي يك اينترفيس مشترك را فراهم مي‌كند. اينتل اين مشخصات را به سطح بالاتري ارتقا داده و امكان اتصال هفت ابزار مجهز به Thunderbolt را به يك درگاه واحد فراهم كرده است. بسته‌هاي اطلاعاتي مي‌توانند در كنار جريان‌هاي صوتي و تصويري HD كه به‌طور ذاتي توسط DisplayPort اداره مي‌شوند، انتقال يابند. نتيجه نهايي (البته بر حسب ملزومات پهناي باند) مي‌تواند تركيبي از دو نمايشگر HD و پنج ابزار جانبي باشد، بدون آن‌كه با مشكل شلوغي كابل‌ها در پشت كامپيوترتان مواجه شويد. اينتل در عين حال گزينه‌هاي اتصالي ديگري مانند توپولوژي‌هاي ستار‌ه‌اي از نوع هاب و يك چيدمان درختواره كابل واحد را نيز در نظر گرفته است.
از آنجايي كه Thunderbolt مبتني بر يك پروتكل PCI-E است، امكان ايجاد گزينه‌هاي مختلف به‌منظور ارايه دامنه گسترده‌اي از پشتيباني موروثي و سازگاري بيشتر نيز وجود خواهد داشت. با استفاده از يك كنترلر PCI-E در كنار كنترلر Thunderbolt اينتل، مي‌توان آداپتورهايي را تقريبا براي هر چيزي (از Firewire گرفته تا USB و eSATA) تهيه كرد. مشاهده ورود يك فناوري جديد به بازار، هميشه هيجان‌انگيز است. به نظر مي‌رسد كه اينتل Light Peak را تا سطح چيزي توسعه داده است كه مي‌تواند تاثير مهمي بر بازار صوتي و تصويري سال‌هاي آتي داشته باشد، اما هنوز پرسش‌هاي زيادي در رابطه با Thunderbolt بدون پاسخ باقي ماند‌ه‌اند. اولين چيزي كه همه ما علاقه‌مند به مشاهده آن هستيم، پياده‌سازي اين فناوري در دامنه گسترده‌اي از محصولات شركت‌هاي مختلف است.
از سوي ديگر، سطح قيمت ابزارهاي پشتيباني كننده از اين فناوري نيز يك عامل تعيين كننده در سرعت دستيابي Thunderbolt به پذيرش گسترده در بازار خواهد بود. بارها ديده‌ايم كه هزينه پياده‌سازي فناوري‌هاي بسته معيني مانندFireWire و WiDi اينتل بسيار بالاتر از آن بوده است كه اكثر شركت‌ها تمايلي به پرداخت آن داشته باشند. ما واقعا اميدواريم كه چنين وضعيتي برايThunderbolt تكرار نشود.به گفته اينتل، Thunderbolt به‌طور موازي با USB 3.0 هم‌زيستي خواهد داشت و مكمل آن خواهد بود. بر اساس تجربه ما، اين به معناي آن است كه ابزارهاي پشتيباني كننده از Thunderbolt عملكرد بالاتري را نسبت به همكاران USB خود ارايه مي‌كنند اما در عين حال قيمت بالاتري نيز خواهند داشت. هنوز با دسترس‌پذيري گسترده Thunderbolt در بازار فاصله داريم و پياده‌سازي آن در جبهه PC نيز در ابتدا بسيار كند خواهد بود. به نظر مي‌رسد ابتدا كارت‌هاي الحاقي PCI-E براي اين استاندارد وارد بازار شوند. به هر حال Thunderbolt براي دستيابي به موفقيت بايد از تجربيات گذشته در حوزه اينترفيس‌هاي ارتباطي قبلي درس بگيرد.
