Report: Thunderbolt – die neue Highspeed Schnittstelle, schneller als FW800 und USB2!

1. Juni 2011

Thunderbolt

1996 führte der Chipfabrikant Intel die USB-Schnittstelle ein. Die größte Errungenschaft von USB für den Consumer-Sektor ist wohl die ClassComplient-Fähigkeit. D.h. USB-Geräte benötigen keine zusätzliche Treibersoftware mehr, um an einem Computer benutzt werden zu können. Damit machte auch das Hot-Plugging, das Inbetriebnehmen am laufenden Rechner erst richtig Sinn. Ein echter Fortschritt in der Benutzerfreundlichkeit, wenn auch die Geschwindigkeit meist zu wünschen übrig ließ.
Nun stellt Intel, 15 Jahre später und in Zusammenarbeit mit Apple, die nächste Interface-Generation für den Konsumer-Sektor vor. „Thunderbolt“ heißt sie für Apple-Produkte und für den Rest der Welt „Light Peak“ und sie ist nicht nur einfach zu handhaben, sondern lässt mit ihren zu erwartenden Transferraten alle bisherigen (und bezahlbaren) externen Schnittstellen sehr, sehr weit hinter sich.

Intel Thunderbolt

Intel Thunderbolt

Die neuen 2011er Macintosh Modelle von Apple sind die ersten Computer, die mit dieser Schnittstelle ausgeliefert werden. Es fehlen z. Z. aber noch die Peripheriegeräte. Erste Produkte werden im Juli dieses Jahres erwartet. Namhafte Hersteller wie Apogee, Universal Audio, AVID oder LaCie nehmen die neue Schnittstelle mit Begeisterung auf und arbeiten fieberhaft an den ersten Produkten.

Ein kurzer Vergleich zu den Hauptkonkurrenten USB und FireWire

Als Referenz für die Geschwindigkeiten nehmen wir ein paar geläufige Referenzen. Eine Audiodatei in CD-Qualität (16bit/44,1kHz) hat eine Datenrate von 1411 kb/s bzw. 1,38 Mb/s (Mega-Bits pro Sekunde). Das ist die Mindestgeschwindigkeit, welche eine Schnittstelle haben muss, um die Datei abspielen zu können. Um eine DVD ansehen zu können, bedarf es einer Datentransferrate von 11,08 Mbit/s und für eine Blue-Ray Disc sind es 36 Mbit/s.

USB 2 arbeitet zwar mit einer Transferrate von 480Mb/s, aber nur im Burst Modus und nicht als konstanter Wert. Das bedeutet bei anspruchsvollen, zeitkritischen Streaming-Aufgaben, also dem permanenten Aufrechterhalten eines (hohen) Datenflusses, dass die Übertragungsrate laut USB-Protokoll bei max. 192Mb/s im sog. Isochronen Modus liegt. In der USB-Spezifikation können bis zu 127 Geräte verwaltet werden. Effektiv können an einen USB-Host aber nur 31 Endpunkte (15 Ins / 15 Outs) angeschlossen werden, was 15 Geräten entspricht, die zusammen pro Port maximal 2,5Watt (5 Geräte à 100mA) dauerhaft verbrauchen dürfen. Was USB so attraktiv für die Hersteller macht ist, dass der Computer als Host-Kontroller arbeitetet und den Datenfluss regelt, was die USB-Interface-Chips billig macht. Von der Anwenderseite ist USB zwar bidirektional, technisch kann das Protokoll aber nur entweder schreiben oder lesen, was die effektive nutzbare Datentransferrate weiter sinken lässt.

Bei FireWire sieht das Ganze etwas anders aus. Die Schnittstelle, für die Apple im Jahr 2001 von der Academy of Television Arts & Sciences mit dem Technik-Emmy ausgezeichnet wurde, ist auch unter dem Namen IEEE1394 und i.Link (Sony) bekannt. Sie ist mit 400Mb/s nur auf Papier langsamer als USB 2. Tatsächlich kann FireWire hohe Transferraten auf Dauer aufrecht erhalten und ist damit für Streaming hervorragend geeignet. Hinzu kommt, dass der Datentransfer bei FireWire auch technisch bidirektional ist (full-duplex), im Gegensatz zu USB. Die Nachfolgeversion FireWire 800 oder IEEE1394a bringt es auf 800Mb/s, und endgültige Spezifikation IEEE 1394-2008 oder auch  FireWire S3200 bringt es sogar auf 3,2Gb/s (3276,8Mb/s). Es wird aber keine weitere Entwicklung von FireWire mehr geben. Auf der Anwenderseite können bis zu 63 Geräte an einen FireWire-Bus angeschlossen werden, wobei aber nur 16 in Reihe angeschlossen werden dürfen. Die integrierte Stromversorgung für Geräte liegt laut Spezifikation bei  max. 48 W. Real liefern computerintegrierte Host-Kontroller aber meist nicht mehr als 12W. Das große Manko von FireWire ist aber, dass es sich im unteren und mittleren Konsumer-Segment kaum durchgesetzt hat. Ein Grund sind mit Sicherheit die höheren Kosten der Kontrollerchips. Denn jedes FireWire-Gerät enthält seinen eigenen Kontroller, der den Datenfluss regelt. Das entlastet zwar den Computer, weil dieser sich nicht mehr um den Datentransfer kümmern muss, treibt aber die Entwicklungskosten und damit die Produktpreise nach oben. Lediglich im semi-professionellen Video- und Audiobereich sind FireWire Geräte häufig zu finden. Aber auch dort sind es dann meistens FireWire 400 Geräte. Die Liste der erhältlichen FireWire 800 Produkte wie Festplatten, Audio-Interfaces und Videokameras ist kurz, im Vergleich zu den USB-Geräten, die im Umlauf sind.

Forum
  1. Profilbild
    vssmnn  

    Bedeutet mehr Bandbreite eigentlich automatisch, daß es auch schneller ist?

    Zum Vergleich: Durch ein Rohr passen pro Sekunde 1 Kubikmeter Wasser.

    Nehme ich nun ein Rohr mit einem größeren Durchmesser, wo theoretisch 10 Kubikmeter in einer Sekunde durchgeschleust werden könnten, ist dann bei nur einem Kubikmeter die Geschwindigkeit schneller?

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      Markus Schroeder  RED

      Hi
      Kurze Antwort: Ja

      Lange Antwort:
      Bei deinem Beispiel stellt sich die Frage ob du davon ausgehst ob das Wasser unter Druck steht, also den größeren Querschnitt auch nutzen kann, oder lediglich der lediglich der Schwerkraft folgt.
      Daten, deinem Beispiel folgend, werden immer durch die Leitung „gepresst“. D.h. je größer die Bandbreit ist desto schneller kann die gleiche Anzahl von Daten „hindurchgepresst“ werden.
      Ob Sende und Empfangseinheit die Daten in der maximalen Geschwindigkeit verarbeiten können ist hingegen wieder eine andere Geschichte.

      Bekanntes Beispiel: Was nütze einem eine Telekom 16.000er DSL-Leitung wenn der Verteiler die Daten nur mit einem viertel der Geschwindigkeit zu mir nach Hause schicken kann. Die effektive Nutzrate also niedriger ist.

      Grüße
      M. :)

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        vssmnn  

        Danke, dann würde mich mal ein Test mit relativ kleinen Paketen interessieren.

        Nehm ich z.B. eine Datei von der Größe eines Tausendstels der Maximalen Bandbreite/Sekunde von Thunderbolt, müsste diese demnach in einer tausendstel Sekunde übertragen werden.

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          Markus Schroeder  RED

          Ich hab jetzt keine spezifischen Daten bei der Hand, aber bei kleinen Dateien, dauert es wahrscheinlich wesentlich länger bis das OS die Erledigung der Aufgabe anzeigt als es tatsächlich dauert.
          Diese Zeiten jenseits des Erlebnishorizont sind eigentlich IMHO ziemlich uninteressant. Eine 100Byte Email zu übertragen wird zwar technisch schneller sein, das bringt dir aber letzten Endes nichts weil der Mensch gar nicht in der Lage ist das wahrzunehmen und davon produktiv zu profitieren.
          Wenn ich allerdings, mit FW400 z.B. 40min warten muss bis ein 100GB Filmprojekt kopiert ist oder mit Thundebolt nur z.B. 4 Minuten, davon hab ich was (oder auch nicht, wenn ich in der Zeit sonst immer mit Kollegen in der Cafeteria abhänge ;D ).

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            vssmnn  

            da hast Du schon recht, mir geht es aber darum, in wieweit sich das z.B. PROPORTIONAL auf das Latenzverhalten auswirken wird, oder ob die Ganz aAngelkegenheit in diesem Punkt weniger bringt, als gedacht – aber marketing-mässig aufgebauscht wird.

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              Markus Schroeder  RED

              Es fehlen zwar zur Zeit reelle Testdaten, aber wenn ich nicht davon ausgehen würde, aufgrund meiner Erfahrungen, dass Thunderbolt wirklich was bringt hätte ich den Artikel nicht geschrieben! Ich habe keine und keinen Bock (sorry, nicht persönlich nehmen ;) ) Zeit für Marketing Gewäsch!!!

              Als ich 2006 von einem 1.2GHz G4 auf einen 1.8Ghz Core2Duo Mac umgestiegen bin hat mich der Gewschwindigkeitszuwachs vom Stuhl gehauen. Etwas ähnliches erwarte ich hier.

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      Markus Schroeder  RED

      Einigen GERÜCHTEN zufolge sollen keine neuen MacPros vor 2012 vorgestellt werden.

      PCIe-Karten mit Thunderbolt wird es sehr wahrscheinlich aber schon vorher geben. Intel arbeitet daran.

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        El Blindo

        Danke für die Info. Tja, eigentlich schade, da ich mir dieses Jahr eigentlich einen Mac Pro zulegen wollte. Nicht das ich mich dann nächstes Jahr ärgere.

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    AMAZONA Archiv

    (Kümmelschäler-Modus: On)

    Thunderbolt (Codename: Lightpeak) heißt immer und überall Thunderbolt. Es gibt keine unterschiedliche Benennung auf den einzelnen Plattformen.

    (Kümmelschäler-Modus: Off)

    Bestechend finde ich folgenden Umstand: Es gibt nur einen Stecker für alle Peripherie. Keine Mini-Version, keine abgewandelten Stecker einzelner Hersteller (ein kolossaler Graus unter USB, sehr selten auch bei FireWire).

    Letztlich werden Geschwindigkeitsunkritische Endgeräte drahtlos angebunden (Maus, Tastatur, etc.: Bluetooth, Drucker und Digitalkameras: WLAN), und Devices mit hohem Datendurchsatz (Massenspeicher, Audio/Video-Konverter, aber auch Displays) über Thunderbolt.

    Fast alle Löcher am Laptop zu. Nur ein Stecker, und der schön klein. So mag ich das. Er müsste nur noch wie ein Klinkenstecker gestaltet sein: Egal wie rum ich ihn verwende, er passt immer.

    Aber das kommt ja mit der optischen Variante …

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      Markus Schroeder  RED

      @polyaural
      Das mit dem Stecker-Format hab ich völlig über sehen! !Hoffentlich! bleibt das auch so. Ich meine nur EIN Formfaktor, das wäre zu schön!

      Der DisplayPort-Stecker, der so wie es aussieht die offizielle Form ist, ist kaum größer als ein USB-Mini und verpolungssicher. Da musst du schon mit viel Kraft ran, um den falsch herum anstecken zu können.

      LP oder TB :ja, natürlich hast du recht, das ganze ist ja noch dabei sich sprachlich und im kollektiven Bewusstsein überhaupt zu etablieren.
      Da ist noch viel in Bewegung zur Zeit.

      Noch ein kleiner Nachtrag: so wie es aussieht
      wird die optische Variant, aus offensichtlichen Gründen, keine integrierte Stromversorgung bereitstellen.

      LG
      Markus

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        AMAZONA Archiv

        Sicher, der TB-Stecker ist verpolungssicher. Aber wenn ich mal aufschreibe wie oft ich den USB-Stecker erst falsch herum einstecken will und dann drehen muss, kommt sicherlich nicht 50:50 raus. Das ist gefühlt 80:20. Desgleichen bei XLR und MIDI. Das Prinzip „Klinkenstecker“ ist in dieser Hinsicht unschlagbar …

        Was die Stromversorgung bei der optischen Variante von Thunderbolt angeht, so will Apple den Gerüchten nach bei den MacBooks den MagSafe-Anschluss* loswerden und die Geräte über TB laden. Sieht nach einem Stecker aus mit sowohl elektrischen als auch optischen Kontakten.

        Und zum Schluss: Was auch mal im Gespräch war (und vielleicht noch ist) ist eine Variante des MagSafe-Steckers* mit integriertem optischen Thunderbolt.

        __________________

        MagSafe ist der magnetisch gekoppelte Stromanschluss der Apple-Klapprechner. Er ist 180° symetrisch aufgebaut und löst sich sofort bei unerwartet heftigem Zug am Kabel, z. B. wenn jemand über das Netzteil stolpert. Das hat einer Menge MacBooks schon das Leben gerettet …

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