همه آنچه باید درباره تاندربولت بدانید!

فناوری تاندربولت (Thunderbolt) نوعی پروتکل انتقالی پرسرعت در اتصال ابزارهای جانبی (I/O) است که عملکرد بالایی را در مقایسه با سایر فناوری‌های موجود دارد. تاندربولت از قابلیت انتقال همزمان دیتا (حتی ویدئو) تنها با استفاده از یک کابل و با حداکثر سرعت ۱۰ گیگابیت بر ثانیه برخوردار است. این فناوری توسط شرکت اینتل و در سال ۲۰۰۹ با نام کد Light Peak معرفی شد. اما اپل نخستین شرکتی بود که پس از دو سال این اینترفیس را در لپ‌تاپ‌های خود و در سری مک‌بوک پرو به کار گرفت.

به طور کلی ابزارهای جانبی همواره سهم بالایی را در استفاده از پهنای باند ورودی و خروجی کامپیوترها به خود اختصاص می‌دهند. این ابزارها در حالت کلی به دو دسته ابزارهای مالتی‌مدیا (فرمت‌های صوتی و تصویری) و ابزارهایی برای انتقال دیتا تقسیم‌بندی می‌شوند که تاکنون تغییرات و پیشرفت‌های اعمال‌شده در آنها همگی درصدد ایجاد یک فناوری سریع‌تر بوده است. فناوری تاندربولت با بهره گیری از یک روش خلاقانه و ترکیب نمودن پروتکل‌های اساسی ابزارهای جانبی (PCI-e و DisplayPort) با هدف افزایش سرعت و عملکرد به عنوان یک پروتکل واحد پایه‌گذاری شد که هدف از ارائه آن انتقال ترافیک از طریق یک کابل با کمک کنترلرهای سخت‌افزاری هوشمند بوده است. در واقع طراحی آن به گونه‌ای است که نرخ انتقال اطلاعات را افزایش داده و امکان ویرایش، تهیه نسخه‌های پشتیبان یا اشتراک‌‌گذاری فایل‌ها را با سرعت بالاتری فراهم می‌کند که در نتیجه می‌تواند زمان هدررفته کاربران را برای انجام امور وقت‌گیر انتقال اطلاعات کاهش دهد.
استفاده از این اینترفیس جدید و پیاده‌سازی آن که به صرف هزینه های سنگینی نیاز دارد، چندان هم مورد استقبال برخی از کارشناسان واقع نشد زیرا در حال حاضر چیپ‌ست‌های اینتل و AMD امکان پشتیبانی از اینترفیس USB ۳.۰۰ را برای انتقال پرسرعت اطلاعات با نرخ پنج گیگابیت بر ثانیه  فراهم می‌کنند. با این وجود می‌توان گفت تاندربولت تنها یک اینترفیس برای اتصال ابزارهای جانبی نیست. این استاندارد قابلیت‌های اینترفیس DisplayPort و PCIe را در یک جریان موازی دیتا ترکیب کرده و یک اتصال بسیار قدرتمند را فراهم می‌سازد. از طرفی به موجب ویژگی اتصال زنجیره‌ای (Daisy-Chain) امکان برقراری پیوسته ارتباط میان ابزارهای مختلف را به سیستم را ایجاد می‌کند. به طور کلی پهنای باند بالا و وقفه کوتاه‌مدت در تاندربولت آن‌ را به یک فناوری انتقال اطلاعات با قابلیت همزمانی بسیار دقیق تبدیل کرده است که برای اتصال ابزارهای صوتی و تصویری به سیستم کاربران، ایده‌آل خواهد بود.
تاندربولت چگونه کار می‌کند:

فناوری تاندربولت با استفاده از لینک‌های دوطرفه همزمان (Full-Duplex) عمل می‌کند. برخلاف معماری باس، هر پورت تاندربولت روی کامپیوتر، از قابلیت فراهم کردن پهنای باند کامل لینک ارتباطی برخوردار است. این فرآیند در هر دو مسیر بدون اشتراک‌گذاری پهنای باند میان پورت‌ها یا میان جریان‌های بالارونده و پایین‌رونده به اجرا درمی‌آید. به طور کلی معماری پروتکل تاندربولت را می‌توان به چهار لایه مطابق شکل زیر تجزیه کرد.

سیستم‌های مجهز به کنترلر‌های تاندربولت به دو روش به این کنترلرها متصل می‌شوند: یا از طریق اتصال مستقیم به لینک‌های PCI-e در پردازنده‌های سندی‌بریج و ایوی‌بریج و یا با استفاده از اتصال به کنترلرهای PCI-e موجود. سیگنال‌های PCI-e و  DisplayPort  به صورت مجزا وارد کنترلر تاندربولت شده و با یکدیگر ترکیب می‌شوند (Multiplexing). این سیگنال ها در طول کابل تاندربولت به حرکت درمی‌آیند و در انتهای مسیر مجدد از یکدیگر تفکیک (de-Multiplexing) می‌شوند.

کابل و کانکتور تاندربولت:
یک کانکتور تاندربولت می‌تواند دو کانال دوطرفه و همزمان را ایجاد کند. همچنین هر کانال دارای قابلیت ایجاد پهنای باند دوسویه با سرعت  ۱۰ گیگابیت ‌بر ثانیه است. عبارت دوسویه به این معناست که از طریق اینترفیس تاندربولت، ارسال و دریافت اطلاعات به صورت همزمان امکان‌پذیر خواهد بود. در دو سر کابل‌های تاندربولت دو تراشه فرستنده/گیرنده بسیار کوچک و کم‌مصرف قرار دارد که مسوولیت تقویت و سرعت بخشیدن به سیگنال را برای انتقال اطلاعات با نرخ ۱۰ گیگابیت بر ثانیه در هر سه متر بر عهده دارند.

کانکتورهای تاندربولت از نظر شکل ظاهری مشابه با یک کانکتور mini DisplayPort هستند. از آنجایی که در طراحی تاندربولت از قابلیت‌های فناوری DisplayPort برای انتقال صوت و تصویر استفاده شده است، بنابراین یکی از مزایای فناوری تاندربولت را می‌توان امکان اتصال ابزارهایی دانست که به DisplayPort مجهز هستند.
قابلیت سازگاری با ابزارهای DisplayPort از طریق حالت تعامل میان دستگاه میزبان و محصولات DisplayPortt فراهم می‌شود. در واقع اگر یک اتصال از طریق DisplayPort شناسایی شود، کنترلر تاندربولت با سیگنال‌های DisplayPort سازگاری لازم را ایجاد خواهد کرد.

کابل‌های تاندربولت می‌توانند الکتریکی و یا نوری باشند اما هر دو از یک کانکتور استفاده می‌کنند. طول کابل‌های الکتریکی (مسی) حداکثر سه متر است و قابلیت تامین ۱۰ وات انرژی را نیز دارد. علاوه بر این کابل‌های نوری را در مسافت بیشتری می‌توان مورد استفاده قرار داد. طول این کابل‌ها حداکثر ۵۰ متر بوده اما توانایی تامین انرژی را ندارند.

مزیت های تاندربولت

به راحتی می‌توان گفت بزرگ‌ترین مزیت تاندربولت نسبت به فناوری‌های اتصالی موجود مانند FireWire ، USB 3.0 و eSATA تفاوت چشمگیر آن در عملکرد انتقال اطلاعات است. از طرفی از آنجایی که تاندربولت قابلیت انتقال همزمان دیتا، ویدئو، صوت و جریان برق تنها از طریق یک کابل را دارد، کاربران می‌توانند تمامی ابزارهای جانبی خود را تنها از طریق یک پورت به سیستم متصل کنند. در نتیجه تعداد کابل‌هایی که برای اتصال ابزارهای جانبی به سیستم مورد استفاده قرار می‌گیرند نیز کاهش خواهد یافت. در شکل زیر تفاوت عملکرد تاندربولت با سایر فناوری‌های موجود را مشاهده می‌کنید.

Daisy-Chain چیست ؟
همان‌گونه که گفته شد فناوری تاندربولت امکان اتصال ابزارهای متعدد به صورت زنجیره‌ای را فراهم می‌کند. اتصال زنجیره‌ای (Daisy-Chainn) به این معناست که کاربر می‌تواند مجموعه‌ای از ابزارهای جانبی (حداکثر شش ابزار) را به یکدیگر و به سیستم متصل کند. این اتصال به این صورت برقرار خواهد شد که اولین ابزار به خروجی تاندربولت سیستم متصل می‌شود، دومین ابزار به خروجی ابزار اول و… توجه داشته باشید که در چنین اتصالی لازم است هر ابزار به دو خروجی تاندربولت مجهز باشد (یک خروجی برای اتصال به ابزار قبلی و خروجی دوم برای اتصال به ابزار بعدی در زنجیره). یکی از نکات مثبت در خصوص اتصال گروهی ابزارها این است که به طور کلی عملکرد اینترفیس کاهش نخواهد یافت، مگر اینکه حجم ترافیک انتقالی میان ابزارها بسیار بالا باشد.

نتیجه‌گیری:
 با توجه به آنچه در خصوص فناوری تاندربولت ذکر شد می‌توان گفت که این اینترفیس آینده روشنی را برای ابزارهای جانبی به همراه خواهد داشت. در حال حاضر پلتفرم‌های سازگار با این فناوری یک به یک وارد بازار می‌شوند و همین موضوع موجب خواهد شد شرکت‌های سازنده ابزارهای جانبی نیز به ارائه ابزارهای جدید مطابق با این فناوری بپردازند. به کمک فناوری تاندربولت امکان ساخت لپ‌تاپ‌های بسیار باریک و سبک محقق شده و کاربران می‌توانند تنها به کمک یک کابل سیستم خود را به منابع ذخیره‌سازی با عملکرد بالا، درایوهای مالتی‌مدیا، نمایشگرهای HD، سیستم‌های تدوین و سایر ابزارهای جانبی متصل کنند.

مهم‌ترین ویژگی‌ها:

– حداکثر نرخ انتقال ۱۰ گیگابیت ‌بر ثانیه به صورت دوسویه در دو کانال
– انتقال دیتا و ویدئو از طریق یک کابل واحد
– اتصال زنجیره‌ای ابزارها (Daisy-Chain) تا حداکثر شش ابزار
– سازگاری با ابزارهای DisplayPort
– حداقل وقفه با همزمانی دقیق
– امکان استفاده از درایورهای PCI-e و DisplayPort
 – امکان تامین انرژی مورد نیاز ابزارها از طریق کابل مسی