Dentro Thunderbolt, panoramica
Il controller Thunderbolt può essere di due tipi: il primo prevede un controller collegato direttamente al bus PCIe con una CPU Sandy Bridge o Ivy Bridge. Il secondo invece vede il controller collegato al Southbridge della motherboard.
Nel secondo caso abbiamo una configurazione "da desktop", come quella della scheda madre MSI Z77-GD80, che lascia le linee PCIe della CPU disponibili per le schede grafiche aggiuntive. In questo modo però c'è una potenziale strozzatura nell'interfaccia DMI 2.0 tra la CPU e il Southbridge, che arriva al massimo a 2,5 GB/s.
I dati video (per lo schermo) s'interfacciano con il controller Thunderbolt tramite la connessione DisplayPort del PCH (Platform Controller Hub). Tale collegamento è più che altro un adattamento, perché i processori Sandy e Ivy Bridge usano una connessione brevettata Flexible Display Interface tra la CPU e il Southbridge, che opera separatamente dal DMI 2.0. A causa di ciò il segnale video che raggiunge il controller Thunderbolt non pesa sulla banda disponibile dal DMI 2.0 stesso.
Il controller Thunderbolt combina il bus PCIe e quello DisplayPort su un unico segnale che raggiunge i dispositivi Thunderbolt tramite un cavo attivo. Anche sul dispositivo c'è un controller Thunderbolt, che divide nuovamente i due segnali.
Il cavo di Thunderbolt è quindi di tipo attivo, e contiene chip il cui scopo è preservare l'integrità del segnale. Aprendone uno infatti troviamo due piccoli Gennum GN2033 a bassa potenza, uno a ogni capo, che permettono di raggiungere i tre metri circa di lunghezza. La presenza dei chip, insieme al basso numero di venditori, rende i cavi un po' più costosi.
Intel in origine aveva pensato di usare esclusivamente cavi ottici, ma i ricercatori scoprirono successivamente che con il rame si può arrivare a 10 Gbps con costi molto più contenuti. I prodotti in rame inoltre portano anche 10 watt verso i dispositivi collegati. Nel tempo ci si aspetta che anche i cavi ottici possano trasportare l'energia per l'alimentazione dei dispositivi, ma difficilmente questa caratteristica sarà presente nelle prime versioni a cavo ottico della connessione Thunderbolt.
Thunderbolt condivide alcune cose con le altre interfacce, come la funzione hot-plugging delle periferiche, cioè la possibilità di collegare e scollegare il cavo con il computer acceso. La tecnologia Intel tuttavia non usa hub perché integra le connessioni a catena, come accade con le FireWire.
I sistemi con Thunderbolt avranno una o due porte, a ognuna delle quali si potranno collegare fino a sei periferiche, di cui due potranno essere schermi DisplayPort. Un connettore Thunderbolt visto da vicino potrebbe sorprendere, perché è esattamente un collegamento DisplayPort – ma è in grado di capire se si collega uno schermo o una periferica Thunderbolt di altro tipo.
Qualcuno a questo punto potrebbe chiedersi se unire in solo cavo il segnale PCIe e quello video non possa compromettere la qualità, o provocare dei rallentamenti quando si stanno trasferendo molti dati. La risposta è no.
Apple e Intel hanno risolto i problemi di qualità video, che c'erano all'inizio, con un aggiornamento del firmware pubblicato nel 2011. Thunderbolt ha due canali dati, ognuno capace di trasportare 10 Gbps bidirezionali; la soluzione è quindi stata usare un canale per i dispositivi e l'altro per il video. Tecnicamente la banda totale è 20 GB/s (40 GB/s se contiamo entrambe le direzioni), ma di solito si parla di 10 Gb/s, perché quello è il limite dei singoli trasferimenti.