By 时代数字趋势2021-10-09

Thunderbolt是一种硬体标準，让外部装置像是智慧型手机及外接式硬碟能连接到电脑，它是由Intel与Apple共同研发的技术。

• Thunderbolt版本
• Thunderbolt的历史
• Thunderbolt与Apple
• 一个连接埠，对应多个装置
• DisplayPort相容性
• PCI-Express
• Thunderbolt与USB及eSATA的比较
• Thunderbolt 3
• Thunderbolt 4

Thunderbolt版本

有数种Thunderbolt的版本，而每次新的迭代都稳定地增加数据传输率或速度。第一版的Thunderbolt，一开始称作Light Peak，于2011年问世。

这项标準首先是由Mac电脑所创立，但它也已在PC电脑上造成了不小的影响，经常与USB标準做竞争。然而，它不像USB装置不需要认证，Thunderbolt装置都必须先经过Intel认证才行。

第四代的Thunderbolt，称作Thunderbolt 4，在2020年时公开发表，时间点就在USB 4问世的几个月后。USB 4是以Thunderbolt 3为基底，也相容于它，而Thunderbolt 3可相容于USB-C埠。

即使Thunderbolt和USB标準通常都彼此相容，但它们的规格在历史上却不相同。USB装置插入Thunderbolt埠有可能可以运作，但它可能无法达到Thunderbolt的传输速度。传输速率会被最慢的那个设备所限制，而传统上来说，通常这指的是USB。

不过在Thunderbolt 4发行之后，通讯协定和数据传输率已完全相容于USB 4，而USB 4又向下相容于Thunderbolt 3、USB 3.2及USB 2.0。

相容性的汇流使得USB成为最佳的跨平台相容性标準，虽然USB 4装置直到2021年才出现。

Thunderbolt的历史

Thunderbolt在它的发展初期被称为Light Peak，Light Peak最初旨在成为一种光纤介面标準。然而，Thunderbolt放弃了原有的目标，转而採用较为传统的电缆连接。

这使得Thunderbolt更容易实现，Thunderbolt没有仰赖新的连接器，而是以现有的DisplayPort技术，以及其迷你连接器的设计为基础，这个想法是为了使连接线可以传输影像讯号和标準数据讯号。

因为DisplayPort在规格中内建了一个辅助数据频道，自然成为了所有影像介面中相对合理的选择。而其他两种数位显示连接，HDMI和DVI则缺少这种功能。

为了实现Thunderbolt介面的数据传输部分，Intel使用了标準PCI-Express规格。使用标準PCI-Express是很合理的行为，因为它是被用来当作连接器介面使用，用于连接处理器的内部组件。

Thunderbolt与Apple

对于Apple来说，Thunderbolt是一个减少电线杂乱的方式。超轻便型笔记型电脑，例如MacBook，没有给外接装置太多的空间。透过Thunderbolt，Apple将数据与影像讯号合併为单一的连接器。

Thunderbolt连接线的数据讯号部份，让显示器可以只透过单一连接线便得以使用USB埠、FireWire埠，以及Gigabit乙太网络。

一个连接埠，对应多个装置

因为具备了菊链功能，Thunderbolt可以透过单一外部连接埠来运行多项装置。要能让这功能可以运作，Thunderbolt的外部装置必须要含有向内和向外的连接埠。

整串链结的第一个装置会连接到电脑上，下一个装置会将它的向内连接埠连上第一个装置的向外连接埠。接着，这个模式便在序列的装置上一直重複。

作为另一种替代方式，你可以使用Thunderbolt扩充基座来将数个装置，透过单一连接埠来连接到你的电脑。

单一Thunderbolt埠上可连接的装置数量是有限制的。标準（包括Thunderbolt 3和4）能让最多六个装置做菊链串连。如果你连接了太多装置，频宽可能会饱和并降低整体外部装置的效能。

DisplayPort相容性

Thunderbolt埠能完全与DisplayPort标準相容，因此能保持与传统DisplayPort屏幕相容。

这表示任何一款DisplayPort屏幕都可以和Thunderbolt外埠装置埠连接。不过，这样会使得Thunderbolt连接线的数据传输功能变得无法使用。

有鉴于此，一些公司像是Matrox和Belkin设计了给电脑用的Thunderbolt扩充基底，让DisplayPort传输。如此，电脑便可以连接到屏幕上，也能使用Thunderbolt乙太网络的数据传输功能，以及其他的外部装置埠。

PCI-Express

搭配PCI-Express的数据频宽，单一Thunderbolt埠能双向传输最高10 Gbps的数据量。Thunderbolt 3和4支援最高40 Gbps全频宽，也包含DisplayPort讯号。

对大部份电脑会连接的外部装置来说，这绝对够用了。大部份的储存装置速度都低于SATA规格，而SSD也无法达到这样的速度。

大部份区域网络是基于Gigabit乙太网（1 Gbps），这个速度是四向PCIe连接频宽的1/10。因此Thunderbolt的显示器和基座扩充通常可提供外部连接埠，并为外部储存装置传输数据。

Thunderbolt与USB及eSATA的比较

USB 3.0是目前高速传输外部介面中，最为流行的一种。它有着与所有USB 2.0外部装置向下相容的优点。不过，如果没使用USB hub，就会受到一个连接埠搭配一台装置的限制。

USB 3提供完整的双向数据传输，但速度只有4.8 Gbps，大约是Thunderbolt的一半。它并不像Thunderbolt为DisplayPort做的方式一样，特地传输影像讯号，而是直接由USB屏幕输出，或是透过扩充基底装置将讯号分出输出至标準的屏幕中。

这样的方式比起Thunderbolt搭配DisplayPort屏幕，会有影像讯号延迟较高的缺点。

USB 4将USB 3.0的传输速度加倍，到了40 Gbps，它与Thunderbolt 3及4有着相同的立足点，而这两者都与USB 4 相容。

Thunderbolt比起eSATA外部介面更有弹性，eSATA只有在使用单一储存装置时才能运作。目前的eSATA标準最高是6 Gbps，仍比不上Thunderbolt的10 Gbps。

Thunderbolt 3

Thunderbolt 3于2015年问世，并以过去的版本为基底打造。Thunderbolt 3不使用DisplayPort技术，而是以USB 3.1以及它的新Type-C连接为基础。这打开了新的可能性，包括能传送电力和数据讯号。

可以想像到，使用Thunderbolt 3连接埠的笔电可以在使用连接线传输影像和数据到屏幕或扩充基座时，也透过连接线充电。Thunderbolt 3的传输速度最高可至40 Gbps，绝对足以同时为多台装置提供电力。

Thunderbolt 4

在2020年初，Thunderbolt 4第一次出现，而对应的装置则在同年较晚才推出。Thunderbolt 4并没有比Thunderbolt 3快，但它在各种规格上做了许多改良。

Thunderbolt 4的通讯协定可以支援两台4K显示器，或者一台8K显示器。缆线最多可以到两公尺长。它也包括了数个外部装置的最低标準，像是支援从扩充底座唤醒电脑、笔电充电电力分配、以及针对Thunderspy攻击的保护措施。

Thunderbolt 4完全相容于USB 4的通讯协定和传输速率。这样的跨平台相容性已造成了混淆，也就是来自于Thunderbolt 4、Thunderbolt 3和USB 4的连接埠，在视觉上难以区分。