В январе 2020 Intel передала разработку и стандартизацию своего стандарта форуму USB Implementers Forum (USB-IF). Это отнюдь не означает, что Intel больше не будет заниматься разработкой Thunderbolt, просто связь между USB4 и Thunderbolt 4 будет еще более тесной.
Thunderbolt 4 по-прежнему полностью совместим со спецификациями USB4, но обеспечивает расширенную функциональность и более высокую пропускную способность. Кроме того, Thunderbolt 4 поддерживает доки с числом портов Thunderbolt до четырех (здесь используется новая линейка контроллеров Thunderbolt 4 8000 Series), длина кабелей может составлять до 2 м.
С процессорами Ice Lake Intel впервые встроила контроллер Thunderbolt 3 напрямую в CPU. Раньше всегда были необходимы внешние чипы. Конечно, потребность во внешних контроллерах никуда не исчезла - например, если у CPU нет встроенного контроллера, а также для клиентов Thunderbolt, таких как док-станции. Будущие процессоры Tiger Lake тоже получат встроенный контроллер. С ним планируется поддержать стандарт Thunderbolt 4. Контроллеры Thunderbolt 4 в линейке 8000 Series поддерживают до четырех портов.
USB4 и Thunderbolt 4 имеют много общих функций, но различаются в некоторых деталях. Как и в случае Thunderbolt 3, Thunderbolt 4 дает максимальную скорость передачи 40 Гбит/с. Стандарт USB4 обеспечивает лишь 20 Гбит/с в качестве минимальной скорости (USB4 20), но опционально возможна 40 Гбит/с (USB4 40). Thunderbolt 4 призван объединить сборную "солянку" разных стандартов USB и скоростей. Причем это касается не только скоростей передачи данных, но и кабелей.
Thunderbolt 4 обратно совместим с Thunderbolt 3 и полностью поддерживает спецификации USB4. Intel указывает в технических спецификациях еще и поддержку "PCIe 32 Gb/s". Конечно, чтобы воспользоваться всеми возможностями, необходимо полноценное подключение 40 Гбит/с Thunderbolt 4. 40 Гбит/с требуется не только для передачи данных, но и для поддержки других протоколов, подобных DisplayPort, которые тоже передаются через Thunderbolt. Например, через Thunderbolt 4 можно подключать два дисплея 4K. В случае Thunderbolt 3 поддерживается передача только одного сигнала в разрешении 4K. Кроме того, имеется поддержка сетевого подключения 10 Гбит/с. Так что 40 Гбит/с стандарта Thunderbolt 4 следует рассматривать не только как доступную пропускную способность для подключения внешних жестких дисков/SSD. Впрочем, то же самое было верно и для Thunderbolt 3.
Через подключение Thunderbolt 4 обеспечивается минимальная мощность 15 Вт, поэтому многие внешние устройства могут работать без дополнительного питания. Конечно, Thunderbolt 4 может обеспечивать и до 100 Вт, чтобы заряжать батарею ноутбука. Но здесь необходимо, чтобы и док Thunderbolt 4 мог обеспечивать 100 Вт.
Еще одно улучшение при использовании дока с Thunderbolt 4 - устройство больше не будет просыпаться при подключении к доку. Оно может оставаться в режиме сна.
Большее число портов Thunderbolt 4 (как через встроенный контроллер процессора, так и через новые контроллеры) дают Intel дополнительную гибкость подключения аксессуаров. Но поддерживается и традиционное подключение по цепочке - хотя теперь оно уже не является обязательным. Intel также показала первые эталонные версии док-станций Thunderbolt 4, которые оснащены четырьмя портами.
Потребуется только один кабель
С новым стандартом Thunderbolt 4 Intel изначально сертифицирует кабели длиной 2 м. Подобная длина была доступна и для Thunderbolt 3, но с сертификацией было не все однозначно. Кроме того, для работы Thunderbolt 3 были необходимы оптические кабели, которые весьма сложно найти. Для Thunderbolt 2 оптические кабели выпускал, например, Corning.
Intel разрабатывает кабели Thunderbolt 4 длиной от 5 до 50 метров. Впрочем, пока неизвестно, базируются они на электрической или оптической передаче сигнала. По крайней мере, Intel дает надежду, что в будущем можно ожидать кабелей длиннее 2-3 метров.
Новые контроллеры
Семейство Thunderbolt 4 8000 Series для ПК состоит из двух host-контроллеров (JHL8540 и JHL8340), которые различаются разным числом портов. Со стороны доков и мониторов для поддержки Thunderbolt 4 должен использоваться контроллер JHL8440.
По аналогии с предшественниками JHL7540 и JHL7340 (Titan Ridge), новые контроллеры для ПК обеспечивают два порта (JHL8540) или один (JHL8340) Thunderbolt 4. Контроллер JHL8440 обеспечивает четыре порта - один "вверх" и три "вниз" для подключения устройств. Кодовое название новых контроллеров Thunderbolt 4 - Maple Ridge.
Большая безопасность
Время от времени исследователи обнаруживают уязвимости Thunderbolt. Недавно стала известна атака Thunderspy, где используется механизм Direct Memory Access (DMA). Intel предотвращает подобные атаки в будущем с помощью адаптированной технологии виртуализации Virtualization Technology for Directed I/O (VT-d).
Thunderbolt обеспечивает прямой доступ к линиям PCI Express. И механизм Direct Memory Access значительно ускоряет работу с памятью. Концепция общей памяти по своей природе является уязвимым звеном, поскольку к ней возможен доступ через внешний интерфейс.
Одна из функций VT-d под названием DMA Remapping (DMA-r) как раз поддерживается блоком IO Memory Management Unit (IOMMU). Она обеспечивает защиту памяти, так как устройство PCI Express может обращаться только к той памяти, к которой имеет доступ.
DMA-r поддерживается под Windows 10 с версии 1803, macOS 10.8.2 и Linux kernel 4.21. И для большинства атак через Thunderbolt технология DMA-r обеспечивает защиту.
Intel представит процессоры Tiger Lake уже этим летом. Первые устройства должны появиться на прилавках магазинов как раз к новогоднему/рождественскому сезону. Когда мы увидим первые внешние устройства Thunderbolt 4 - неизвестно.
Подписывайтесь на группы Hardwareluxx ВКонтакте и Facebook, а также на наш канал в Telegram (@hardwareluxxrussia).