3 Schnittstelle Thunderbolt
3.3 Datenübertragung

Eine Schlüsselkomponente der Datenübertragung ist ein Controller. Ein Controller ist Bestandteil sowohl des Sende- als auch Empfangsgerätes. Controller werden für die Kommunikation mit einer sehr kleinen Verzögerung und einer Unterstützung von Kriterien der Dienstgüte QoS (Quality of Service) entworfen.

Eine der Eigenschaften der QoS ist die Fähigkeit des Netzwerks, Informationen über Bandbreite/Verzögerung zu liefern und nach Priorität den Datenfluss zu reservieren und zu steuern. Jedes Paket hat eine bestimmte Priorität im Header, der als TLP Header bezeichnet wird.

Synchronisation der Uhrzeit mit dem angeschlossenen Gerät mittels der Schnittstelle TB erfolgt innerhalb von 8 ns.

Controller TB auf der Grundleiterplatte eines PC ist immer im Betrieb Host (siehe folgendes Bild). Controller beinhalten einen unabhängigen Eingang für Daten von der Schnittstelle PCI-E und vom Port DP. Im Controller gibt es ein PCI-E-Programmschalter (PCI-E Switch), der das angeschlossene Endgerät und das Glied NHI (Native Host Interface) steuert, das zur Erkennung des angeschlossenen Gerätes verwendet wird (Unterstützung der Funktion Plug & Play). Das letzte Element ist ein Thunderbolt-Programmschalter (Thunderbolt Switch), der die beiden Datentypen in einen Datenblock kombiniert.

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Controller der Schnittstelle Thunderbolt

Ein Port TB braucht zwei Kanäle. Jeder besteht aus zwei Pfaden für die Übertragung in beiden Richtungen und hat eine Kapazität von 10 Gbit/s. Ein Kanal wird für Bilddaten und der andere für weitere Daten verwendet. Weil die Leistung der Kanäle nicht zusammengerechnet wird, wird die offizielle Kapazität von 10 Gbit/s per Port angeführt. Gemäß der angeführten Konstruktionslösung beinhaltet daher der Controller vier Ausgänge.

Für Endgeräte, die an PC angeschlossen werden, befindet sich der Controller TB im Modus eines Endpunktes (Endpoint). Zur Verfügung stehen vier Ein- bzw. Ausgänge gemäß Typ der Operation. Die empfangenen Daten gehen in den Programmschalter Thunderbolt ein, der ein sehr leistungsfähiger Protokoll-Programmschalter ist. Die Daten werden darin gemäß ihrem Protokoll aufgeteilt. Die Daten des Ports DP gehen vom Controller (DP out) aus und die Daten des Busses PCI-E gehen in den PCI-E-Programmschalter ein. Er teilt die Daten danach gemäß der Spezifikation 4 des Standards PCI-E 2.0 ein. Daran kann man ein (4 Kanäle), zwei (2 Kanäle) oder vier (1 Kanal) Geräte anschließen. Bei einer Reihenschaltung von mehr Geräten steuert die Datenleitung der PCI-E-Programmschalter, der vor dem gegebenen Gerät ist. Jedes Element in der Reihenschaltung muss zwei Ports beinhalten. Falls er nur einen hat, ist es nicht imstande, die Daten zum nächsten Gerät zu übertragen und wird daher am Ende der Kette angeschlossen. Ein solches Gerät ist typischerweise ein Monitor. Die kleinste Verzögerung hat dann das Gerät, das sich in der Topologie der Schaltung an der ersten Stelle befindet. Nach der Aufteilung der Daten gehen sie in den Mikrochip PCH (Platform Controller Hub) ein, der die Datenpfade bestimmt und Hilfsfunktionen in der Zusammenarbeit mit Hauptprozessor CPU (Central Processing Unit), d. h. z. B. Systemuhr, und Speicher steuert. Die Verbindung zwischen dem Controller und PCH schließt die Schnittstelle FDI (Flexible Display Interface), daher das Band für eine selbstständige Übertragung von Bilddaten ein.

Bei der Verwendung der Lichtwellenleitertechnologie wird es nicht nötig sein, die Hardware der gegenwärtigen Geräte der Schnittstelle TB zu ändern. Sie kann schon heute Daten sowohl über Kupferkabel als auch mittels Lichtwellenleitern übertragen. Bei den Lichtwellerleitern können die Kabel eine Reichweite bis zu einigen zehn Metern bei der gleichzeitigen Versorgung mittels eines metallischen Leiters haben. Bei der Abwesenheit der Versorgung wird mit der Übertragung des optischen Signals auf bis zu einigen hundert Metern gerechnet.