Thunderbolt技術解説

Thunderboltテクノロジとは

ユーザーは長い間、モバイルコンピュータからのデスクトップレベルのパフォーマンスを望んでいました。Thunderboltは、単一のケーブルで利用可能な最速のデータとほとんどのビデオ帯域幅を同時にサポートするとともに、電力を供給することで、新しいユーザーエクスペリエンスを作り出すために開発されました。

Thunderboltを使用すると、Mini DisplayPortまたはDisplayPort接続をサポートするモニタに接続できます。アダプターはHDMI、DVI、VGA接続も可能です。

Thunderbolt 1と2はMini DisplayPortと同じコネクタを使用し、Thunderbolt 3はUSB Type Cを使用します。

Thunderbolt 3接続モード

Thunderbolt 3は、接続されているケーブルやデバイスの機能を動的に検出します。一般的に透過的な方法で、いくつかのモードを検出して有効にすることができます。

USB専用モード

USBデバイスが接続されている場合、Thunderbolt 3 対応システム内のUSBホストコントローラがアクティブになり、Thunderbolt 3シリコンPHYがUSB(2.0,3.0または3.1)信号をUSB Cポートに送信します。このモードでは、サンダーボルト3ポートは、標準的なUSB 3 3.1対応のコネクタとまったく同じように動作します。

DisplayPort専用モード

DisplayPortディスプレイまたはアダプタが接続されている場合、thunderbolt 3対応システムはこれを検出し、USB Cコネクタを駆動するピンをDisplayPort代替モードに切り替えます。Thunderbolt 3シリコンは、システム内のグラフィックエンジンからの生のDisplayPortトラフィックをUSB Cコネクタピンを介して送信し、そのDisplayPortリンクを直接ディスプレイまたはアダプタに渡すルータとして機能します。

このモードでは、Thunderbolt 3対応のUSB Cポートは、DisplayPortの4レーン(4 x 5.4 GbpsまたはHBR2)の単一リンクをサポートします。これらの4つのリンクは、USB-Cコネクタとケーブルの2組の高速ワイヤを介して実行されます。この種のDisplayPortリンクは、60Hzの4K解像度で非圧縮の単一のディスプレイをサポートできます。

DisplayPortとUSBの混合モード

この代替動作モードでは、高速コネクタピンの対の1つがDisplayPort(現在は5.4 Gbpsの2つのレーン)専用で、1つがUSB 3.1専用です。これにより、データおよび表示装置(ドッキングステーションまたはデータおよび表示ドングルなど)の基本的な接続が可能になります。

DisplayPort 1.2aの2つのレーンで、Quad HD(QHD)の解像度、または60Hzで2560×1600が実現されます。

Thuderbolt3モード

Thunderboltをサポートするケーブルとデバイスが接続されている場合、Thunderboltシリコンは最高性能モードを起動し、10Gbpsまたは20Gbpsまたは40Gbpsのいずれかで2つの双方向リンクをリンクします。
さらに、このThunderboltリンクを満たすために、シリコンは、Thunderboltケーブルとホストシステムの下流に接続されたデバイスへのコネクタを介して、PCI Express Gen 3(4 x 8 Gbps)の最大4レーンと、DisplayPort出力の最大2レーン(4レーン)のフルリンクを抽出してルーティングします

Thunderboltネットワークモード

Thunderboltの強力な機能を追加することで、Thunderbolt経由でホストを直接(またはThunderboltチェーンの別の端に)接続することができます。この場合、Thunderboltにはこれらのシステム間にIPネットワーキングリンクを作成するソフトウェアがあります。

このネットワーキングモードでは、Thunderboltインターフェイスを仮想イーサネットアダプタとして機能させ、各ホストシステムでThunderboltシリコンが持つPCI Expressインターフェイスを介してトラフィックを転送できます。

電力供給と充電 

ここに記載されている各モードでは、Thunderbolt 3システム(システム製造元がこれをサポートするように設計されている場合)は、USB PD仕様を介して最大100Wの電力をシステムに供給するように設計されたデバイスまたはアダプタからコネクタを介して充電を要求することも出来ます。

このように、Thunderbolt 3対応のUSB Cコネクタは、充電、表示、データ、または3つすべてを同時にサポートし、さまざまな構成で使用できます。

 

Thundebolt 3とは

Thunderboltは洗練された技術であり、全てをUSB Cで行うというシンプルなビジョンを持っています。

Thunderbolt 3は、すべての接続ニーズに対応できるシングルコネクタです。ドックに接続し、従来のペリフェラルに拡張します。1つまたは2つのモニターにケーブルを直接接続します。または、高性能で専用のThunderboltデバイスの1つ(またはシリーズ)に接続します。あなたのシステムに充電することができる単一のコネクタで、これ以上のことを行うことができます。

Thunderbolt 3は、新しいUSB Cリバーシブルコネクタをベースに構築され、最新のUSB 3.1技術を統合して、高性能と既存の規格との互換性を提供します。

 

Thunderbolt 3のしくみ

根本的に、Thunderboltは、いくつかの基礎となるプロトコルを採用し、それらを単一のインタフェースに結合するように設計されたトンネリングアーキテクチャです。そうすれば、リンクの全体的な速度とパフォーマンスを、これらのプロトコル(それらがデータであろうと、ディスプレイであろうと、何か他のものであろうと)の基礎となる用途間で共有することができます。

物理インタフェースレベルでは、IntelのThunderbolt 3シリコンはいくつかの重要な特徴を備えています。

ダイナミックに動作モードを切り替えて、次のいずれかを駆動できる物理インターフェイス(PHY)レイヤー:

– USB 2.0,3.0、および3.1

– DisplayPort * 1.1および1.2a

– 20 Gbpsおよび40 GbpsでのThunderbolt

 

Thunderboltモードでは、Thunderbolt 3ポートは少なくとも1つまたは2つの(4レーン)DisplayPortインターフェイスをサポートし、最大4レーンのPCI Express Gen 3をサポートします。

 

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