Thunderbolt es el nombre comercial de una interfaz de hardware para la conexión de periféricos externos a un ordenador . Fue desarrollado por Intel en colaboración con Apple . [7] [8] Inicialmente se comercializó con el nombre de Light Peak , y se vendió por primera vez como parte de un producto para el usuario final el 24 de febrero de 2011. [1]
Thunderbolt combina PCI Express (PCIe) y DisplayPort (DP) en dos señales seriales , [9] [10] y además proporciona alimentación de CC a través de un solo cable. Un conector puede admitir hasta seis periféricos a través de varias topologías . Thunderbolt 1 y 2 usan el mismo conector que Mini DisplayPort (MDP), mientras que Thunderbolt 3, 4 y 5 usan el conector USB-C y admiten dispositivos USB.
Los controladores Thunderbolt multiplexan uno o más carriles de datos individuales de dispositivos PCIe y DisplayPort conectados para su transmisión a través de dos carriles Thunderbolt dúplex, luego los desmultiplexan para que los utilicen los dispositivos PCIe y DisplayPort en el otro extremo. [2] Un solo puerto Thunderbolt admite hasta seis dispositivos Thunderbolt a través de concentradores o cadenas tipo margarita ; tantos de estos como fuentes DP tenga el host pueden ser monitores Thunderbolt . [11]
Se puede conectar un solo monitor Mini DisplayPort u otro dispositivo de cualquier tipo directamente o al final de la cadena. Thunderbolt es interoperable con dispositivos compatibles con DP-1.1a. Cuando se conecta a un dispositivo compatible con DP, el puerto Thunderbolt puede proporcionar una señal DisplayPort nativa con cuatro líneas de datos de salida a no más de 5,4 Gbit/s por línea Thunderbolt. Cuando se conecta a un dispositivo Thunderbolt, la velocidad de datos por línea se convierte en 10 Gbit/s y las cuatro líneas Thunderbolt se configuran como dos líneas dúplex, cada una de 10 Gbit/s que comprende una línea de entrada y una línea de salida. [2]
Thunderbolt se puede implementar en tarjetas gráficas PCIe , que tienen acceso a datos DisplayPort y conectividad PCIe, o en la placa base de computadoras con video integrado , como la MacBook Air . [11] [12] [13]
La interfaz fue pensada originalmente para funcionar exclusivamente en una capa física óptica utilizando componentes y cableado de fibra óptica flexible desarrollados por socios de Intel y en el laboratorio Silicon Photonics de Intel. Inicialmente se comercializó con el nombre de Light Peak, [14] y, a partir de 2011, como Silicon Photonics Link. [15] Sin embargo, se descubrió que el cableado de cobre convencional podía proporcionar los 10 Gbit/s deseados por canal a un menor costo.
Esta versión basada en cobre del concepto Light Peak fue desarrollada conjuntamente por Apple e Intel . Apple registró Thunderbolt como marca comercial , pero luego transfirió la marca a Intel, que tenía los derechos de propiedad intelectual predominantes. [16] Thunderbolt se introdujo comercialmente en la MacBook Pro de Apple de 2011 , utilizando el mismo conector desarrollado por Apple como Mini DisplayPort . Algunos modelos de MacBook Air, MacBook Pro, Mac mini e iMac degradaron el protocolo Thunderbolt 4 a Thunderbolt 3 debido a que no admiten pantallas duales 4K sobre Thunderbolt. [ cita requerida ]
Sumitomo Electric Industries comenzó a vender cables ópticos Thunderbolt de hasta 30 m (100 pies) en Japón en enero de 2013, [17] y Corning, Inc. comenzó a vender cables ópticos de hasta 60 m (200 pies) en los EE. UU. a fines de septiembre de 2013. [18]
Intel presentó Light Peak en el Intel Developer Forum (IDF) de 2009, utilizando un prototipo de placa lógica Mac Pro para ejecutar dos transmisiones de video de 1080p más dispositivos de almacenamiento y LAN a través de un solo cable óptico de 30 metros con extremos USB modificados. [19] El sistema estaba controlado por un prototipo de tarjeta PCI Express , con dos buses ópticos que alimentaban cuatro puertos. [20] Jason Ziller, jefe de la Oficina del Programa de E/S Óptica de Intel, mostró los componentes internos de la tecnología bajo un microscopio y el envío de datos a través de un osciloscopio. [21] La tecnología fue descrita como teniendo una velocidad inicial de 10 Gbit/s a través de cables ópticos de plástico, y prometiendo una velocidad final de 100 Gbit/s. [22] En la feria, Intel dijo que los sistemas equipados con Light Peak comenzarían a aparecer en 2010, y publicó un video en YouTube que mostraba cámaras HD, computadoras portátiles, estaciones de acoplamiento y monitores HD conectados a Light Peak. [23]
El 4 de mayo de 2010, en Bruselas , Intel hizo una demostración de un ordenador portátil con un conector Light Peak, lo que indicaba que la tecnología se había encogido lo suficiente como para caber en un dispositivo de este tipo, y que el ordenador portátil enviaba dos secuencias de vídeo de alta definición simultáneas a través de la conexión, lo que indicaba que al menos una fracción de las pilas de software/firmware y los protocolos funcionaban. En la misma demostración, los responsables de Intel dijeron que esperaban que la fabricación del hardware comenzara a finales de 2010. [24]
En septiembre de 2010, se mostraron algunos de los primeros prototipos comerciales de los fabricantes en el Intel Developer Forum 2010. [25]
Aunque Thunderbolt fue concebido originalmente como una tecnología óptica , Intel cambió a conexiones eléctricas para reducir costos y suministrar hasta 10 vatios de energía a los dispositivos conectados. [26]
En 2009, los funcionarios de Intel dijeron que la compañía estaba "trabajando en unir la fibra óptica con el cable de cobre para que Light Peak se pueda usar para alimentar dispositivos conectados a la PC". [27] En 2010, Intel dijo que la intención original era "tener una tecnología de conector único" que permitiera " USB 3.0 eléctrico ... y aprovechar la energía de CC USB 3.0 o 4.0". [28] Light Peak tenía como objetivo hacer grandes avances en la tecnología óptica lista para el consumidor, y para entonces había logrado "[conectores calificados] para 7000 inserciones, lo que iguala o supera otras conexiones de PC ... cables [que estaban atados] en múltiples nudos para asegurarse de que no se rompiera y la pérdida fuera aceptable", y "casi puedes hacer que dos personas tiren de él a la vez y no se romperá la fibra". Predijeron que "los cables Light Peak no serán más caros que los HDMI". [29]
En enero de 2011, David Perlmutter, de Intel, dijo a Computerworld que las implementaciones iniciales de Thunderbolt se basarían en cables de cobre. [28] "El cobre resultó muy bueno, sorprendentemente mejor de lo que pensábamos", dijo. [30] Una de las principales ventajas del cobre es la capacidad de transportar energía. El estándar final de Thunderbolt especifica 10 W de CC en cada puerto. Consulte la sección de comparación a continuación.
Intel y sus socios industriales siguen desarrollando hardware y cables ópticos Thunderbolt. [31] Los cables de fibra óptica tendrían una longitud de "decenas de metros", pero no suministrarían energía, al menos no inicialmente. [12] [32] [33] La versión de Corning contiene cuatro fibras VSDN (Very Short Distance Network) de 80/125 μm para transportar una señal infrarroja hasta 190 m (600 pies). [34] La conversión de señal eléctrica a óptica está integrada en el propio cable, por lo que el conector MDP actual es compatible con versiones posteriores. Con el tiempo, Intel espera tener un conjunto de transceptores puramente ópticos integrado en el PC. [33]
El primer cable óptico Thunderbolt de este tipo fue presentado por Sumitomo Electric Industries en enero de 2013. [35] Está disponible en longitudes de 10 m (30 pies), 20 m (70 pies) y 30 m (100 pies). Sin embargo, estos cables se venden casi exclusivamente en Japón y el precio es entre 20 y 30 veces mayor que el de los cables Thunderbolt de cobre.
La empresa alemana DeLock también lanzó cables ópticos Thunderbolt en longitudes de 10 m (30 pies), 20 m (70 pies) y 30 m (100 pies) en 2013, con precios similares a los de Sumitomo y vendidos solo en Alemania. [36]
En septiembre de 2013, la empresa de vidrio Corning Inc. lanzó la primera gama de cables ópticos Thunderbolt disponibles en el mercado occidental, junto con cables ópticos USB 3.0, ambos bajo la marca "Optical Cables". [18] Con la mitad del diámetro y una quinta parte de la masa de los cables Thunderbolt de cobre comparables, funcionan con el protocolo Thunderbolt de 10 Gbit/s y el protocolo Thunderbolt 2 de 20 Gbit/s, y por lo tanto pueden funcionar con todos los dispositivos Thunderbolt autoalimentados (a diferencia de los cables de cobre, los cables ópticos no pueden proporcionar energía). [18] Los cables extienden la longitud máxima actual de 30 m (100 pies) que ofrece el cobre a un máximo de 60 m (200 pies).
Antes de 2020, no existían cables ópticos Thunderbolt 3 en el mercado. Sin embargo, en ese momento se podían utilizar cables ópticos Thunderbolt 1 y 2 con los adaptadores Thunderbolt 3 (USB-C) a Thunderbolt 2 de Apple en cada extremo del cable. De esta forma se lograban conexiones de hasta los 60 m (200 ft) de distancia máxima que ofrecían las versiones anteriores del estándar. [37]
En abril de 2019, Corning mostró un cable óptico Thunderbolt 3 en el NAB Show de 2019 en Las Vegas . [38] Poco más de un año después, en septiembre de 2020, Corning lanzó sus cables ópticos Thunderbolt 3 en longitudes de 5 m (20 pies), 10 m (30 pies), 15 m (50 pies), 25 m (80 pies) y 50 m (160 pies). [39] Mientras tanto, la empresa taiwanesa Areca lanzó cables ópticos Thunderbolt 3 en abril de 2020 en longitudes de 10 m (30 pies), 20 m (70 pies) y 30 m (100 pies). [40]
Las versiones de cobre de los cables Thunderbolt 4 ofrecen una velocidad total de 40 Gbit/s y admiten compatibilidad con todas las versiones de USB (hasta USB4), DisplayPort Alternate Mode (DP 1.4 HBR3) y Thunderbolt 3. Lanzados a principios de 2021, también iban a estar disponibles en tres longitudes específicas: 0,2 m (0,66 pies), 0,8 m (2,6 pies) y 2 m (6,6 pies); muchas empresas ofrecían inicialmente los de 0,8 m (2,6 pies).
Los cables Thunderbolt 4 de cobre de hasta 1,0 m (3,3 pies) son cables pasivos, mientras que los cables más largos deben integrar circuitos de acondicionamiento de señal activos. 2 m (6,6 pies) como máximo es la longitud de los cables activos disponibles de la mayoría de las marcas, incluidas CalDigit, [41] Cable Matters, [42] et al., mientras que Apple es actualmente la única empresa que ofrece un cable de cobre activo de 3 m (9,8 pies).
Los cables ópticos Thunderbolt 4 tenían como objetivo longitudes de entre ~5 m (16 pies) y 50 m (160 pies), [43] aunque esto puede no suceder y, en su lugar, se pase a los cables ópticos Thunderbolt 5, en algún momento después de la llegada de ese estándar a fines de 2024.
Los detalles sobre la compatibilidad están disponibles en el sitio web de la comunidad tecnológica Thunderbolt. [6]
Un solo puerto Thunderbolt 3 o posterior permite la transferencia de datos, compatibilidad con dos pantallas 4K de 60 Hz y carga rápida de portátiles de hasta 100 W con un solo cable. Cualquier base Thunderbolt o USB se puede conectar a una computadora con Thunderbolt 3. Los dispositivos USB se pueden conectar a un puerto Thunderbolt 3 o posterior. Se admiten dispositivos DisplayPort y Mini DisplayPort.
Algunas funciones pueden estar disponibles si un dispositivo Thunderbolt está conectado a un puerto USB-C; esto depende de la implementación y no está garantizado.
Thunderbolt 4 es compatible con dispositivos Thunderbolt 3, pero no con versiones anteriores. Los dispositivos Thunderbolt 1 y 2 se pueden utilizar con la mayoría de las PC con Thunderbolt 3 (pero no con todas) mediante el uso de un adaptador.
Brooke Crothers de CNET dijo que se rumoreaba que la actualización de principios de 2011 de la MacBook Pro incluiría algún tipo de nuevo puerto de datos, y especuló que sería Light Peak (Thunderbolt). [44] En ese momento, no había detalles sobre la implementación física, y aparecieron maquetas que mostraban un sistema similar a las demostraciones anteriores de Intel usando un puerto combinado USB/Light Peak. [45] Poco antes del lanzamiento de las nuevas máquinas, el USB Implementers Forum (USB-IF) anunció que no permitirían tal puerto combinado, y que USB no estaba abierto a modificaciones de esa manera.
Otras implementaciones de la tecnología comenzaron en 2012, con placas de escritorio que ofrecen la interconexión ahora disponible. [46]
En febrero de 2011, Apple declaró que el puerto se basaba en Mini DisplayPort , no en USB. A medida que se describía el sistema, la solución de Intel al problema de la conexión de la pantalla se hizo evidente: los controladores Thunderbolt multiplexan los datos de los sistemas DP existentes con los datos del puerto PCIe en un solo cable. Las pantallas más antiguas que utilizan DP 1.1a o anterior deben ubicarse al final de una cadena de dispositivos Thunderbolt, pero las pantallas nativas pueden estar en cualquier lugar a lo largo de la línea. [12] Los dispositivos Thunderbolt pueden ir en cualquier lugar de la cadena. En ese sentido, Thunderbolt comparte una relación con el antiguo sistema ACCESS.bus , que utilizaba el conector de pantalla para soportar un bus de baja velocidad.
Apple afirma que se admiten hasta seis periféricos conectados en cadena por puerto Thunderbolt, [47] y que la pantalla debe ubicarse al final de la cadena, si no admite la conexión en cadena.
En febrero de 2011, Apple presentó la MacBook Pro (13 pulgadas, principios de 2011) , [48] la MacBook Pro (15 pulgadas, principios de 2011) , [49] y la MacBook Pro ( 17 pulgadas, principios de 2011 ) [50] con un puerto Thunderbolt. En mayo de 2011, Apple presentó la iMac (21,5 pulgadas, mediados de 2011) [51] con un puerto Thunderbolt y la iMac (27 pulgadas, mediados de 2011) [52] con dos puertos Thunderbolt. En julio de 2011, Apple presentó la Mac mini (mediados de 2011) , [53] la MacBook Air (11 pulgadas, mediados de 2011) , [54] la MacBook Air (13 pulgadas, mediados de 2011) [55] y la pantalla Apple Thunderbolt Display [56] con un puerto Thunderbolt para conexión en cadena u otros dispositivos.
En mayo de 2011, Apple anunció una nueva línea de iMacs que incluyen la interfaz Thunderbolt. [57]
El puerto Thunderbolt de las nuevas Mac está en la misma ubicación que los demás puertos y mantiene las mismas dimensiones físicas y la misma distribución de pines que el conector MDP anterior. La principal diferencia visible en las Mac equipadas con Thunderbolt es un símbolo de Thunderbolt junto al puerto. [11]
El estándar DisplayPort es parcialmente compatible con Thunderbolt, ya que ambos comparten el conector MDP de Apple, que es físicamente compatible. El modo de pantalla de destino en los iMac requiere un cable Thunderbolt para aceptar una señal de entrada de video de otra computadora compatible con Thunderbolt. [58] Un monitor DP debe ser el último (o único) dispositivo en una cadena de dispositivos Thunderbolt.
Intel anunció que lanzaría un kit para desarrolladores en el segundo trimestre de 2011, [59] mientras que los fabricantes de equipos de desarrollo de hardware han indicado que agregarán soporte para la prueba y el desarrollo de dispositivos Thunderbolt. [60] El kit para desarrolladores se proporciona solo a pedido. [61]
En julio de 2011, Sony lanzó su línea de computadoras portátiles Vaio Z21 que tenían un "Power Media Dock" que usa Thunderbolt óptico (Light Peak) para conectarse a una tarjeta gráfica externa usando un puerto combinado que se comporta eléctricamente como USB, pero que también incluye la interconexión óptica requerida para Thunderbolt.
Thunderbolt 1 funcionaba a 10 Gbit/s, lo que lo hacía más rápido que USB en ese momento. [62]
En junio de 2013, Intel anunció que la próxima versión de Thunderbolt, basada en el controlador con nombre en código "Falcon Ridge" (que funciona a 20 Gbit/s), se llama oficialmente "Thunderbolt 2" y entró en producción en 2013. [63] La velocidad de datos de 20 Gbit/s es posible gracias a la unión de los dos canales de 10 Gbit/s existentes, lo que no cambia el ancho de banda máximo, pero hace que su uso sea más flexible.
En junio de 2013, Apple anunció Mac Pro (finales de 2013) [64] con seis puertos Thunderbolt 2. En octubre de 2013, Apple anunció MacBook Pro (Retina, 13 pulgadas, finales de 2013) , [65] y MacBook Pro (Retina, 15 pulgadas, finales de 2013) [66] con dos puertos Thunderbolt 2. En octubre de 2014, Apple anunció Mac mini (finales de 2014) , [67] y iMac (Retina 5K, 27 pulgadas, finales de 2014) [68] con dos puertos Thunderbolt 2. En marzo de 2015, Apple anunció MacBook Air (11 pulgadas, principios de 2015) , [69] y MacBook Air (13 pulgadas, principios de 2015) [70] con un puerto Thunderbolt 2.
A nivel físico, el ancho de banda de Thunderbolt 1 y Thunderbolt 2 es idéntico, y el cableado Thunderbolt 1 es compatible con las interfaces Thunderbolt 2. A nivel lógico, Thunderbolt 2 permite la agregación de canales, por lo que los dos canales de 10 Gbit/s que antes estaban separados se pueden combinar en un único canal lógico de 20 Gbit/s. [71]
Intel dice que Thunderbolt 2 podrá transferir un video 4K y mostrarlo simultáneamente en un monitor discreto. [72]
Thunderbolt 2 incorpora compatibilidad con DisplayPort 1.2 , lo que permite la transmisión de video a un solo monitor de video 4K o dos monitores QHD. Thunderbolt 2 es compatible con versiones anteriores, lo que significa que todos los cables y conectores Thunderbolt son compatibles con Thunderbolt 1.
El primer producto Thunderbolt 2 para el mercado de consumo fue la placa base Z87-Deluxe/Quad de Asus , anunciada el 19 de agosto de 2013, [73] y el primer sistema lanzado con Thunderbolt 2 fue la MacBook Pro Retina de Apple de finales de 2013, el 22 de octubre de 2013. [74]
Thunderbolt 3 es una interfaz de hardware desarrollada por Intel. [75] Comparte conectores USB-C con USB, es compatible con USB 3.1 Gen 2 , [76] [77] [78] y puede requerir cables "activos" especiales para un rendimiento máximo para longitudes de cable superiores a 0,5 metros (1,5 pies). En comparación con Thunderbolt 2, duplica el ancho de banda a 40 Gbit/s (5 GB/s). Permite hasta 4 carriles de PCI Express 3.0 (32,4 Gbit/s) para transferencia de datos de propósito general y 4 carriles de DisplayPort 1.4 HBR3 (32,40 Gbit/s antes de la eliminación de la codificación 8/10 y 25,92 Gbit/s después) para vídeo, [79] pero la velocidad máxima de datos combinada no puede superar los 40 Gbit/s; los datos de vídeo utilizarán toda la velocidad necesaria, lo que limita los datos PCIe. La compatibilidad con DP 1.2 es obligatoria, mientras que DP 1.4 es opcional. Son posibles otras sobrecargas en los datos PCIe (también se elimina el 1,5 % de 128b/130b) y el protocolo Thunderbolt 3 (se optimiza para velocidad o para latencia), este último da solo 21,6 Gbit/s a 25 Gbit/s. [80] Thunderbolt 3 usa codificación 64b/66b después de eso, lo que significa que la tasa real es mayor a 40 Gbit/s, el doble de 20,625 Gbit/s.
El controlador Thunderbolt 3 de Intel (nombre en código Alpine Ridge o el nuevo Titan Ridge ) reduce a la mitad el consumo de energía y controla simultáneamente dos pantallas 4K externas a 60 Hz (o una sola pantalla 4K externa a 120 Hz, o una pantalla 5K a 60 Hz cuando se usa la implementación de Apple para los MacBook Pro de finales de 2016) en lugar de solo la pantalla única que pueden controlar los controladores anteriores. El nuevo controlador admite PCIe 3.0 y otros protocolos, incluido DisplayPort 1.2 (que permite resoluciones 4K a 60 Hz). [81] Thunderbolt 3 tiene hasta 15 vatios de suministro de energía en cables de cobre y no tiene capacidad de suministro de energía en cables ópticos. Al usar USB-C en cables de cobre, puede incorporar suministro de energía USB , lo que permite que los puertos suministren o absorban hasta 100 vatios de energía. Esto elimina la necesidad de una fuente de alimentación separada de algunos dispositivos. Thunderbolt 3 permite la compatibilidad con las dos primeras versiones mediante el uso de adaptadores o cables de transición. [82] [83] [84]
Intel ofrece tres variedades para cada uno de los controladores: [85]
Esto sigue la práctica anterior, donde los dispositivos de gama alta, como Mac Pro de segunda generación, iMac, Retina MacBook Pro y Mac Mini , usan controladores de dos puertos; mientras que los dispositivos de gama baja y menor consumo, como MacBook Air, usan la versión de un puerto.
Se agregó soporte para los chipsets de arquitectura Skylake de Intel , que se enviaron entre fines de 2015 y principios de 2016. [82] [83] [84]
Los dispositivos con puertos Thunderbolt 3 comenzaron a enviarse a principios de diciembre de 2015, incluidos portátiles con Microsoft Windows (de Acer , Asus , Clevo , HP , Dell , Dell Alienware , Lenovo , MSI , Razer y Sony ), así como placas base (de Gigabyte Technology ) y un cable USB-C pasivo Thunderbolt 3 de 0,5 m (de Lintes Technology). [86]
En octubre de 2016, Apple anunció MacBook Pro (13 pulgadas, 2016, 2 puertos Thunderbolt 3) [87] que, como su nombre lo indica, cuenta con dos puertos Thunderbolt 3, MacBook Pro (13 pulgadas, 2016, 4 puertos Thunderbolt 3) , [88] y MacBook Pro (15 pulgadas, 2016) , [89] que cuenta con cuatro puertos Thunderbolt 3. En junio de 2017, Apple anunció iMac (21,5 pulgadas, 2017) , [90] iMac (Retina 4K, 21,5 pulgadas, 2017) , [91] iMac (Retina 5K, 27 pulgadas, 2017) [92] que cuentan con dos puertos Thunderbolt 3, así como el iMac Pro , [93] que presentaba cuatro puertos Thunderbolt 3 y se lanzó en diciembre de 2017. En octubre de 2018, Apple anunció MacBook Air (Retina, 13 pulgadas, 2018) , [94] con 2 puertos Thunderbolt 3 y Mac mini (2018) [95] con cuatro puertos Thunderbolt 3. En junio de 2019, Apple presentó Mac Pro (2019) [96] y Mac Pro (Rack, 2019) [97] con hasta doce puertos Thunderbolt 3, y Pro Display XDR [98] que cuenta con un puerto Thunderbolt 3, ambos lanzados en diciembre de 2019. En marzo de 2022, Apple lanzó Studio Display [99] con un puerto Thunderbolt 3.
El 8 de enero de 2018, Intel anunció una actualización de producto (con nombre en código Titan Ridge) con "robustez mejorada" y compatibilidad con DisplayPort 1.4. Intel ofrece una versión de puerto único (JHL7340) y de puerto doble (JHL7540) de este controlador host y un controlador periférico compatible con dos puertos Thunderbolt 3 (JHL7440). El nuevo controlador periférico ahora puede actuar como un receptor USB (compatible con puertos USB-C normales). [100]
El Apple Pro Display XDR, que macOS permite conectar mediante dos conexiones HBR3 a un Mac, no es compatible con Display Stream Compression (DSC). Sería de 51,84 Gbit/s, algo imposible para Thunderbolt 3, pero funciona porque las dos señales de 3008×3384 10bpc 60 Hz 648,91 MHz de la pantalla XDR solo requieren 38,9 Gbit/s en total y Thunderbolt no transmite los símbolos de relleno de DisplayPort que se utilizan para rellenar el ancho de banda HBR3.
La especificación USB4 fue publicada el 29 de agosto de 2019 por USB Implementers Forum , [101] basada en la especificación del protocolo Thunderbolt 3. [102]
Admite un rendimiento de 40 Gbit/s (5 GB/s), es opcionalmente compatible con Thunderbolt 3 y es compatible con versiones anteriores de USB 3.2 y USB 2.0. [103] [104] La arquitectura define un método para compartir un único enlace de alta velocidad con múltiples tipos de dispositivos finales de forma dinámica que sirva mejor a la transferencia de datos por tipo y aplicación.
USB4 admite DisplayPort 2.0 a través de su modo alternativo. [105] [106]
DisplayPort 2.0 puede soportar resoluciones superiores a 8K a 60 Hz sin pérdida gracias a los nuevos estándares de señalización UHBR 10, 13.5 y 20 (DSC 1.2 utilizado en DisplayPort 1.4 para esa resolución no es sin pérdida) en 8 bits y 8K 60 Hz con color de 10 bits y utilizar hasta 80 Gbit/s (ancho de banda efectivo 77,37 Gbit/s), que es el doble de la cantidad disponible para datos USB, porque (al igual que anteriormente en DisplayPort 1.4) envía casi todos los datos en una dirección (al monitor) y, por lo tanto, puede utilizar las cuatro líneas de datos a la vez. [107] Son posibles resoluciones de pantalla de hasta 16K (15360×8640) 60 Hz con 10 bits Y'CbCr 4:4:4 o RGB. [108]
En noviembre de 2020, Apple anunció MacBook Air (M1, 2020) , [109] MacBook Pro (13 pulgadas, M1, 2020) , [110] y Mac mini (M1, 2020) [111] con puertos USB4. En abril de 2021, Apple anunció iMac (24 pulgadas, M1, 2021) . [112] En abril de 2021, Apple anunció iPad Pro de 11 pulgadas (tercera generación) [113] y iPad Pro de 12,9 pulgadas (quinta generación). [114] En junio de 2022, Apple anunció MacBook Air (13 pulgadas, M2, 2022). [115] En octubre de 2022, Apple anunció iPad Pro de 11 pulgadas (cuarta generación) [116] y iPad Pro de 12,9 pulgadas (sexta generación). [117] En junio de 2023, Apple anunció la MacBook Air (15 pulgadas, M2, 2023). [118] En marzo de 2024, Apple anunció la MacBook Air (13 pulgadas, M3, 2024) [119] y la MacBook Air (15 pulgadas, M3, 2024). [120] En mayo de 2024, Apple anunció el iPad Pro de 11 pulgadas (M4) [121] y el iPad Pro de 13 pulgadas (M4). [122]
USB4 hace que los aspectos PCIe de Thunderbolt sean de "código abierto": los dispositivos USB PCIe pueden lanzarse sin certificación Thunderbolt. Pero, en particular, a esos dispositivos no se les permitirá usar la marca Thunderbolt. Sin embargo, los dispositivos Thunderbolt 4 usan el modo PCIe con etiquetas de certificación agregadas y promueven la compatibilidad con versiones anteriores. Esto significa que varios dispositivos rivales pueden usar diferentes marcas para lograr la misma tarea. Los dispositivos PCIe USB4 pueden ser compatibles con versiones anteriores de Thunderbolt 1-3, pero esto no es obligatorio. El modo PCIe USB4 no es un modo alternativo como el modo alternativo de DisplayPort, y Microsoft requiere que los dispositivos con USB4 incluyan soporte PCIe actualmente, para ser PC con certificación WHQL/Windows. [123] [124] [125] [126] [127]
Thunderbolt 4 se anunció en CES 2020 [128] y la especificación final se publicó en julio de 2020. [129] Las diferencias clave entre Thunderbolt 4 y Thunderbolt 3 son un requisito de ancho de banda mínimo de 32 Gbit/s para enlace PCIe, soporte para pantallas duales 4K (DisplayPort 1.4), [130] [131] y protección de acceso directo a memoria basada en Intel VT-d para prevenir ataques físicos DMA .
Otra mejora importante es que Thunderbolt 4 admite concentradores USB de modo alternativo Thunderbolt ("Arquitectura de accesorios multipuerto"), y no solo conexión en cadena . [3] [4] Esos concentradores son compatibles con versiones anteriores de dispositivos Thunderbolt 3 y pueden ser compatibles con versiones anteriores de hosts Thunderbolt 3 (solo Titan Ridge; con Alpine Ridge, los puertos descendentes adicionales se degradan a USB 3). [132] [133]
El ancho de banda máximo se mantiene en 40 Gbit/s, lo mismo que Thunderbolt 3 y cuatro veces más rápido que USB 3.2 Gen 2x1. [134] [129] Los productos compatibles comenzaron a llegar a fines de 2020 e incluían procesadores móviles Tiger Lake para portátiles Intel Evo y controladores Thunderbolt independientes de la serie 8000 (con nombre en código Goshen Ridge para dispositivos y Maple Ridge para hosts).
El 17 de noviembre de 2020, Apple presentó la Mac Mini M1 con 2 puertos Thunderbolt 4. (La actualización M2 en 2023 incluyó 4 puertos). En octubre de 2021, Apple anunció una MacBook Pro de 14 pulgadas [135] y una MacBook Pro de 16 pulgadas [136] , cada una con tres puertos Thunderbolt 4. En marzo de 2022, Apple anunció la Mac Studio [137] con hasta seis puertos Thunderbolt 4.
El 12 de septiembre de 2023, Intel presentó una vista previa de Thunderbolt 5 (nombre en código Barlow Ridge), alineado con la especificación USB4 2.0 del USB Implementers Forum (USB-IF). Proporciona un ancho de banda simétrico de 80 Gbit/s, por ejemplo, para dispositivos de almacenamiento masivo, el doble que Thunderbolt 4, y un ancho de banda unidireccional de 120 Gbit/s para pantallas (tres veces más que Thunderbolt 3 y 4), lo que admite dos pantallas 8K a 60 Hz. El ancho de banda mínimo requerido permanece sin cambios con respecto a Thunderbolt 4: 32 Gbit/s para el enlace PCIe.
Las especificaciones completas cubren:
Intel anunció que las computadoras y accesorios compatibles con Thunderbolt 5 saldrán al mercado a partir de 2024. [138]
El 24 de mayo de 2017, Intel anunció que Thunderbolt 3 se convertiría en un estándar libre de regalías para los fabricantes de equipos originales y de chips en 2018, como parte de un esfuerzo por impulsar la adopción del protocolo. [139] La especificación Thunderbolt 3 se publicó más tarde en USB-IF el 4 de marzo de 2019, lo que la hizo libre de regalías y se utilizó para formar USB4 . [102] [140] [141] Intel dice que mantendrá el control sobre la certificación de todos los dispositivos Thunderbolt 3. [142] Intel también afirma que emplea "certificación obligatoria para todos los productos Thunderbolt". [143]
Antes de marzo de 2019, no se habían lanzado ni anunciado chipsets ni computadoras AMD con soporte Thunderbolt debido a los requisitos de certificación (Intel no certificaba plataformas que no fueran Intel). Sin embargo, el YouTuber Wendell Wilson de Level1Techs pudo obtener soporte Thunderbolt 3 en una computadora AMD con una CPU Threadripper y una tarjeta complementaria Titan Ridge modificando el firmware, lo que indica que la falta de soporte Thunderbolt en sistemas que no son Intel no se debe a ninguna limitación de hardware. [144] [145] A partir de mayo de 2019, es posible tener soporte Thunderbolt 3 en AMD usando tarjetas complementarias sin ningún problema, [146] y las placas base como ASRock X570 Creator ya tienen puertos Thunderbolt 3. [147]
En enero de 2020, Intel certificó [148] la ASRock X570 Phantom Gaming ITX/TB3 y ahora los proveedores pueden producir libremente silicio controlador Thunderbolt (aunque esas placas base ASRock usaban Intel Titan Ridge). [149]
Actualmente Asus soporta Thunderbolt 3 en AMD con la tarjeta complementaria Thunderboltex 3-TR, siendo compatible con placas base AMD y Ryzen 3, 5 (56xx): ROG Strix B550-E Gaming, ROG Strix B550-F Gaming, Prime B550-PLUS, TUF Gaming B550-Plus. [150] El ASUS ProArt B550-Creator tiene 2 puertos Thunderbolt 4. [151]
GIGABYTE también tiene un par de placas base certificadas, B550 VISION DP y B550 VISION D, [152] [153] con un controlador Intel Thunderbolt 3.
Los primeros dispositivos periféricos con Thunderbolt aparecieron en las tiendas minoristas recién a fines de 2011, luego del lanzamiento de Apple de su primer equipo equipado con Thunderbolt a principios de 2011 con MacBook Pro , con los gabinetes RAID Pegasus R4 (4 unidades) y Pegasus R6 (6 unidades) relativamente costosos de Promise Technology dirigidos al mercado de prosumidores y profesionales, que inicialmente ofrecían hasta 12 TB de almacenamiento, que luego se aumentaron a 18 TB. Las ventas de estas unidades se vieron afectadas por las inundaciones de 2011 en Tailandia (que fabrica gran parte del suministro mundial de discos duros), lo que resultó en un recorte en la producción mundial de discos duros y un posterior aumento de los costos de almacenamiento, por lo tanto, el precio minorista de estas unidades Promise aumentó en respuesta, lo que contribuyó a una aceptación más lenta de los dispositivos.
También pasó un tiempo hasta que otros fabricantes de dispositivos de almacenamiento lanzaron sus productos: la mayoría eran dispositivos más pequeños, orientados al mercado profesional, y se centraban en la velocidad en lugar de en la alta capacidad. Muchos dispositivos de almacenamiento tenían un tamaño inferior a 1 TB y algunos incluían unidades SSD para un acceso más rápido a los datos externos en lugar de discos duros estándar.
Otras empresas han ofrecido productos de interfaz que pueden enrutar múltiples conexiones antiguas, generalmente más lentas, a través de un solo puerto Thunderbolt. En julio de 2011, Apple lanzó su Apple Thunderbolt Display , cuyo conector Gigabit Ethernet y otros tipos de conectores más antiguos lo convirtieron en el primer concentrador de su tipo. Más tarde, empresas como Belkin , CalDigit, Other World Computing , Matrox , StarTech y Elgato lanzaron bases Thunderbolt.
A finales de 2012, habían aparecido pocos dispositivos de almacenamiento que ofrecieran una capacidad de dos dígitos en TB . Las excepciones incluían las costosas unidades profesionales de Sonnet Technologies y los gabinetes de 4 y 5 unidades de Drobo , estos últimos con su propio sistema de manejo de datos patentado BeyondRAID .
La compatibilidad con versiones anteriores de ordenadores que no estuvieran equipados con Thunderbolt era un problema, ya que la mayoría de los dispositivos de almacenamiento solo contaban con dos puertos Thunderbolt, para conectar en cadena hasta seis dispositivos desde cada uno. A mediados de 2012, LaCie , Drobo y otros fabricantes de dispositivos comenzaron a cambiar uno de los dos puertos Thunderbolt por una conexión USB 3.0 en algunos de sus productos de gama baja a media. Los modelos posteriores incorporaron el USB 3.0 además de los dos puertos Thunderbolt, incluidos los de LaCie en su gama 2big .
Apple lanzó su primera computadora equipada con Thunderbolt a principios de 2011, la MacBook Pro , y continuó actualizando inmediatamente sus dispositivos con nuevas generaciones de Thunderbolt tan pronto como estuvieron disponibles.
La lista de dispositivos Apple con puertos Thunderbolt incluye: [154]
El MacBook Pro Retina de finales de 2013 fue el primer producto en tener puertos Thunderbolt 2, tras lo cual los fabricantes comenzaron a actualizar sus ofertas de modelos a aquellos que presentaban la conexión más nueva y más rápida de 20 Gbit/s a lo largo de 2014. [155] Una vez más, entre los primeros estuvo Promise Technology, que lanzó versiones actualizadas de Pegasus 2 de sus modelos R4 y R6 junto con una unidad RAID R8 (8 unidades) aún más grande , que ofrece hasta 32 TB de almacenamiento. Más tarde, otras marcas introdujeron de manera similar modelos de alta capacidad con el tipo de conexión más nuevo, incluidos SanDisk Professional (con sus modelos G-RAID Studio que ofrecen hasta 24 TB) y LaCie (con sus modelos 5big y 8big montados en bastidor , que ofrecen hasta 48 TB). LaCie también ofrece versiones actualizadas de sus modelos de consumo general 2big , de hasta 12 TB, utilizando nuevos discos duros de 6 TB.
La lista de dispositivos Apple con puertos Thunderbolt 2 incluye: [154]
Thunderbolt 3 se introdujo a finales de 2015, y varios fabricantes de placas base y fabricantes de equipos portátiles OEM incluyeron Thunderbolt 3 en sus productos. Gigabyte y MSI , grandes fabricantes de componentes informáticos, entraron en el mercado por primera vez con componentes compatibles con Thunderbolt 3. [156] [157]
Dell fue el primero en incluir puertos Thunderbolt 3 en computadoras portátiles con su serie XPS y su gama Dell Alienware . [158]
Apple incluyó por primera vez Thunderbolt 3 en Mac en 2016.
Aunque inicialmente Thunderbolt tenía un soporte de hardware deficiente fuera de los dispositivos de Apple y había sido relegado a un puerto de gadgets de nicho, la adopción de Thunderbolt 3, que utiliza el estándar de conector USB-C, significó una aceptación más amplia en el mercado, especialmente porque luego se convirtió en parte del estándar USB4.
La lista de dispositivos Apple con puertos Thunderbolt 3 incluye: [154]
La lista de dispositivos Apple con puertos Thunderbolt 3/USB4 incluye: [154]
Apple comenzó a incluir Thunderbolt 4 en algunos de sus dispositivos, a partir de 2021 con la MacBook Pro.
La lista de dispositivos Apple con puertos Thunderbolt 4 incluye: [154]
Thunderbolt 3, al igual que muchos buses de expansión de alta velocidad, incluidos PCI Express , PC Card , ExpressCard , FireWire , PCI y PCI-X , es potencialmente vulnerable a un ataque de acceso directo a memoria (DMA) . Si los usuarios extienden el bus PCI Express (el bus de expansión de alta velocidad más común en los sistemas a partir de 2018 ) con Thunderbolt, permite un acceso de muy bajo nivel a la computadora. Un atacante podría conectar físicamente un dispositivo malicioso, que, a través de su acceso directo y sin obstáculos a la memoria del sistema y otros dispositivos, podría eludir casi todas las medidas de seguridad del sistema operativo, lo que le permitiría leer y escribir en la memoria del sistema, exponiendo potencialmente claves de cifrado o instalando malware . [159] Se han demostrado ataques de este tipo, modificando hardware Thunderbolt de bajo costo. [160] [161] La virtualización IOMMU , si está presente y configurada por el BIOS y el sistema operativo, puede cerrar la vulnerabilidad de una computadora a los ataques DMA, [160] pero solo si la IOMMU puede bloquear el acceso DMA de un dispositivo malicioso. A partir de 2019, los principales proveedores de sistemas operativos no habían tenido en cuenta la variedad de formas en que un dispositivo malicioso podría aprovechar las interacciones complejas entre múltiples periféricos emulados, exponiendo errores y vulnerabilidades sutiles. [162] Algunas implementaciones de placa base y UEFI ofrecen protección DMA de kernel. La protección de acceso directo a memoria (DMA) basada en Intel VT-d es un requisito obligatorio para la certificación de host Thunderbolt 4. [163][actualizar]
Esta vulnerabilidad no está presente cuando se utiliza Thunderbolt como interconexión de sistemas ( IPoTB compatible con OS X Mavericks ), porque la implementación de IP se ejecuta en la estructura de conmutación de paquetes de baja latencia de Thunderbolt subyacente y el protocolo PCI Express no está presente en el cable. Esto significa que si se utiliza la red IPoTB entre un grupo de computadoras, no existe la amenaza de un ataque DMA entre ellas. [159] [160] [164] [165]
Cuando se inicia un sistema con Thunderbolt, carga y ejecuta ROM opcionales desde los dispositivos conectados. Una ROM opcional maliciosa puede permitir que el malware se ejecute antes de que se inicie un sistema operativo. Luego puede invadir el núcleo, registrar las pulsaciones de teclas o robar claves de cifrado. [166] La facilidad de conectar dispositivos Thunderbolt a computadoras portátiles los hace ideales para ataques de doncellas malvadas . [167]
Algunos sistemas cargan ROM opcionales durante las actualizaciones de firmware, lo que permite que el malware en la ROM opcional de un dispositivo Thunderbolt sobrescriba potencialmente la ROM flash SPI que contiene el firmware de arranque del sistema. [168] [169] En febrero de 2015, Apple emitió una actualización de seguridad para Mac OS X para eliminar la vulnerabilidad de carga de ROM opcionales durante las actualizaciones de firmware, aunque el sistema aún es vulnerable a ataques de ROM opcionales durante los arranques normales. [170]
Las medidas de seguridad de arranque impuestas por el firmware, como el Arranque Seguro UEFI (que especifica la aplicación de firmas o listas de hash permitidos de ROM opcionales) están diseñadas para mitigar este tipo de ataque.
En mayo de 2020, se descubrieron siete fallas de seguridad importantes en el protocolo Thunderbolt, denominadas colectivamente Thunderspy . Permiten que una parte malintencionada acceda a todos los datos almacenados en una computadora, incluso si el dispositivo está bloqueado, protegido con contraseña y tiene un disco duro cifrado. Estas vulnerabilidades afectan a todos los puertos Thunderbolt 1, 2 y 3. [161] El ataque requiere que la computadora esté en modo de suspensión y tenga un controlador Thunderbolt con un chip Fireware grabable. Un atacante bien entrenado con acceso físico a la computadora (" malvada ") puede realizar los pasos necesarios en 5 minutos. Con un firmware malicioso, el atacante puede desactivar de forma encubierta la seguridad Thunderbolt, clonar identidades de dispositivos y proceder a utilizar DMA para extraer datos. [171] Las vulnerabilidades de Thunderspy se pueden mitigar en gran medida utilizando Kernel DMA Protection, junto con las funciones tradicionales de hardware anti-intrusión. [172] [173]
En junio de 2011, Apple presentó el primer cable Thunderbolt, de 2 m (6,6 pies),Cable activo de 10 Gbit/s , full-duplex , con un coste de 49 USD. [174]
En junio de 2012, Apple comenzó a vender un adaptador Thunderbolt a Gigabit Ethernet por 29 dólares estadounidenses . [175] En el tercer trimestre de 2012, otros fabricantes comenzaron a enviar cables Thunderbolt, incluidos cables que alcanzaban el límite de longitud de 3 metros (9,8 pies), mientras que algunos fabricantes de gabinetes de almacenamiento comenzaron a incluir cables Thunderbolt con sus dispositivos, en lugar de hacer que los clientes los compraran por separado, como había sido la práctica estándar.
En enero de 2013, Apple redujo el precio de su cable de 2 m (6,6 pies) de longitud a US$39 y agregó un cable de medio metro por US$29 . [176]
En la presentación de Thunderbolt 3, Intel anunció que los cables USB-C pasivos conectarían dispositivos Thunderbolt a velocidades mayores que USB 3.1 (aunque menores que los cables Thunderbolt activos), eliminando así la barrera de adopción de los costos de los cables activos Thunderbolt. [177]
A mediados de 2016, los cables Thunderbolt 3 de cobre estuvieron disponibles en longitudes de hasta 2 m (6,6 pies). Sin embargo,40 Gbit/s en cobre requerían cables activos o cables pasivos cortos (inicialmente 0,5 m (1,6 pies), luego 0,8 m (3 pies)) . Los cables pasivos de cobre que superan los 0,8 m (3 pies) están limitados a20 Gbit/s . A pesar de ese límite, los cables pasivos proporcionan USB 3 (20 Gbit/s ) compatibilidad con versiones anteriores, mientras que los cables activos solo admiten USB 2.0 (480 Mbit/s ). En abril de 2020, se presentaron los cables ópticos Thunderbolt 3 (consulte Cobre vs. óptico).
Las versiones de cobre de los cables Thunderbolt 4 ofrecen una cobertura totalVelocidad de 40 Gbit/s y compatibilidad con todas las versiones de USB (hasta USB4), DisplayPort Alternate Mode (DP 1.4 HBR3) y Thunderbolt 3. Lanzados a principios de 2021, también estarán disponibles en tres longitudes específicas : 0,2 m (0,66 pies), 0,8 m (2,6 pies) y 2 m (6,6 pies); muchas empresas ofrecen inicialmente longitudes de 0,8 m (2,6 pies). Los cables Thunderbolt 4 de cobre de hasta 1 m (3,3 pies) son cables pasivos, mientras que los cables más largos deben integrar circuitos de acondicionamiento de señal activos. Curiosamente, Apple es actualmente la única empresa que ofrece un cable de cobre de 3 m (9,8 pies), mientras que la longitud máxima de los cables de cobre de otras empresas es de 2 m (6,6 pies). Los cables ópticos Thunderbolt 4 tenían como objetivo longitudes de entre ~5 m (16 pies) y 50 m (160 pies), [43] aunque esto puede no suceder y, en su lugar, se pase a los cables ópticos Thunderbolt 5, en algún momento después de la llegada de ese estándar a fines de 2024.
