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Thunderbolt

        (Stand: 19.02.2015)

Thunderbolt ist eine externe universelle Schnittstelle mit zwei DisplayPort-Kanälen und einem PCIe-x4-Kanal für Erweiterungen. Thunderbolt war ursprünglich nur auf dem Mac verfügbar, nun aber auch unter Windows. Thunderbol bildet einen Tunnel für PCIe und DisplayPort und erreicht je nach Version verschiedene Geschwindigkeiten. Viele Kameras haben einen SDI-Anschluss. Man benötigt einen 6G-SDI Ausgang, um 4K-Material, das sogenannte Ultra HD Material, zum Liveschnitt ausgeben zu können. Über USB-Verbindungen können Videodaten nur auf ein anderes Medium wie z.B. den PC nachträglich kopiert werden. Bei dem Thema Liveschnitt ist USB zurzeit nicht geeignet. Die Thunderbolt-Verbindung wird bedingt durch die relativ kurze Anbindung (3 Meter bei Kupferkabel) z.B. zur Live-Farbkorrektur an einen Rechner ausgegeben.

Thunderbolt Geschwindigkeiten
  • Version 1 = 10 GBit/s
  • Version 2 = 20 GBit/s
  • Version 3 = 40 GBit/s
Thunderbolt 1
Die Thunderbolt-Version 1 hat eine Transferrate bis zu 10 GBit/s.

Thunderbolt 2
Die Thunderbolt-Version 2 hat eine Transferrate bis zu 20 GBit/s.
In der Praxis liefert Thunderbolt 2.0 bis zu 1.300 MByte/s. Mit dieser Transferrate kann ein 4K-Display mit 4K-Videodaten versort werden.
Die Kupferkabel können bis zu drei Metern lang sein. Der Preis liegt bei ca. 50 Euro. Auf der CES 2014 wurden bis zu 100 Meter lange optische Thunderbolt-Kabel vorgestellt. Sie sind aber kaum bezahlbar. Ein 30 Meter-Kabel kostet ca. 790 Euro.
Bei Thunderbolt 2 werden beide Kanäle, die bislang bei Thunderbolt 1 je 10-GBit/s übertragen haben, zu einem Kanal mit 20-GBit/s zusammengeschaltet. In Summe ist das nicht mehr, aber dadurch kann ein 4K-Display mit nur einem Kabel versorgt werden. Die Kabel und Steckverbindungen sind bei Thunderbolt 1 und 2 identisch.

Thunderbolt 3
Die Thunderbolt-Version 2 soll eine Transferrate bis zu 40 GBit/s haben.
Man muss sich noch etwas auf Thunderbolt 3 gedulden. Intel will die Technik 2015 zusammen mit neuen Chipsets und einer neuen Notebook- und PC-Plattform einführen. Es ändert sich die Steckerform. Der Stecker soll nur noch drei Millimeter dick sein. Zur Abwärtskompatibilität auf Thunderbolt 1 und 2 ist mir zurzeit (19.02.2015) nichts genaues bekannt.
Mit der Unterstützung von PCI Express 3.0 und der damit verbunden Leistung mit bis zu 40 GBit/s soll es möglich sein, zwei 4K-Displays hintereinander über ein einziges Kabel zu versorgen. Zu beachten sind auch die Versionen DisplayPort 1.2 und HDMI 2.0. Zum Laden von Akkus und Mobilgeräten stehen bis zu 100 Watt Leistung zur Verfügung.
TEXT      Grundsätzliches Schema.

Thunderbolt kombiniert die DisplayPort und PCIe Schnittstelle. Die DisplayPort-Signale werden von der Grafikeinheit geliefert. Das kann von der CPU, der eingebauten GPU, von einer externen Grafikkarte oder von der im Chipsatz integrierten Grafikfunktion kommen. Der PCIe x4 kommt immer vom Chipsatz.

Unter Windows erscheint der Thunderbolt-Adapter im Geräte-Manager als "PCI Standard PCI zu PCI Brücke". Beim Anschluß eines Thunderbolt-Geräts werden zwei weitere PCIe-Bridges im Geräte-Manager angezeigt. Je nach angeschlossenem Gerät werden dort dann weitere Controller zu sehen sein. Bei Festplatten zum Beispiel ein SATA-Controller.

Im extern angeschlossenen Gerät trennt der Thunderbolt-Adapter die Signale voneinander und gibt sie entsprechend an die Schnittstellen oder Wandler-Chips weiter. Dadurch kann aus dem PCIe ein SATA-, USB-, LAN- oder FireWire-Anschluss werden. Zusätzlich existiert am Adapter ein zweiter Anschluss für weitere, in Reihe geschaltete externe Geräte. Es können bis zu sechs Peripherie-Geräte an einen Thunderbolt-Adapter im PC angeschlossen werden.
Die Steckverbinder sind modifizierte Mini-DisplayPort-Buchsen. Sie sind mit den üblichen Mini-DisplayPort-Steckern kompatibel. Durch die kleine Bauart können sie auch in kleinen Geräten, wie z.B. in flachen Notebooks eingesetzt werden. Kupfer basierte Thunderbolt Kabel überbrücken bis zu 3 Meter und liefern auch die Stromversorgung bis zu 100 Watt (bei Thunderbolt 3) an die Peripherie-Geräte. Die Ports liefern die DisplayPort-Signale und auch die PCIe-Signale. Wenn ein herkömmliches DisplayPort-Kabel angeschlossen wird, liefert die Thunderbolt-Schnittstelle automatisch DisplayPort-Signale, wenn daran ein DisplayPort-Display angeschlossen ist. Da in den Steckern der Thunderbolt-Kabel spezielle Transceiver-Chips verbaut sind, muss man daran denken, dass bestimmte Kabel für bestimmte Thunderbolt-Versionen hergestellt wurden und nicht unbedingt kompatibel sind.

Alternativen zu Thunderbolt
USB 3.1 mit 10 GBit/s hat im Consumer-Bereich gegenüber Thunderbolt nicht zuletzt aus Preisgründen die besseren Chancen für eine systemweite Marktdurchdringung, denn Thunderbolt-Peripherie, wie z.B. Festplatten sind für den Privatanwender zu teuer. Thunderbolt wird deswegen aber nicht komplett verschwinden, sondern verbleibt wohl weiterhin im professionalen Bereich. Neue Steckverbinder sind für USB 3.1 nicht erforderlich. Die Kompatibilität bleib erhalten. Nur die Abschirmung und Erdung wurden angepasst, was bedeutet, dass es für 3.1 neue Kabel gibt. Die Kabel werden nur ca. 1 Meter lang sein. Das verhintert in beiden Versionen viele Anwendungsbereiche.
PCIe (PCI Express) ab der Version 3 stellt in einigen Bereichen eine Alternative zu Thunderbolt dar. Geplant sind externe Kabelverbindungen mit vier PCIe-3-Lanes (32 GBit/s). Die PCI Special Interest Group (PCI SIG) will in 2015 mit der Spezifikation von PCIe 4.0 fertig sein. Gegenüber PCIe 3 soll PCIe 4 die Datentransferrate verdoppeln. Die maximale Nettodatenrate soll 2 GByte/s leisten. PCIe 4.0 x16 schafft dann bis zu 32 GByte/s. Dazu müssen jedoch zwei Speicherkanäle mit DDR4-2133-Chips (PC4-17066) verbaut werden. Die maximale Leitungslänge wird bei PCIe 4 gegenüber PCIe 3 mit ca. 50 cm auf 20 bis 30 cm schrumpfen. Das verhintert in beiden Versionen viele Anwendungsbereiche.


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