Intel'in Thunderbolt teknolojisi mercek altında

Yorumlar

Erdi Özüağ

İnceleme, Test ve Analiz Editörü

Intel'in ilk defa 2009 yılında tanıttığı Light Peak kod adlı yeni bağlantı teknolojisi, Apple'ın bugün lanse ettiği 2011 model MacBook Pro'lar ile birlikte endüstrinin beğenisine sunuldu. Intel tarafından Thunderbolt adıyla tanıtılan yeni teknolojinin, sahip olduğu güçlü avantajlar sayesinde hızlı bir şekilde yaygınlaşması bekleniyor.

Intel tarafından geliştirilen ve Apple'ın teknik iş birliği ile pazara sürülen Thunderbolt teknolojisine biraz daha yakından bakmaya ne dersiniz ? Zaman zaman kullandığımız "vakit nakittir" sözü bugünlerde hiç olmadığı kadar fazla anlam ifade ediyor. Yeni iş kollarının ortaya çıkması, rekabetin artması ve internetin yaygınlaşmasına bağlı olarak tüm dünyanın sadece birkaç fare hareketi kadar yakınımıza gelmesi, zamanın daha etkin ve verimli bir şekilde kullanılmasını zorunlu kıldı. Gelişen teknoloji sayesinde işlerimizin önemli bir kısmını PC başında halledebiliyor, ciddi şekilde zaman avantajı yaratabiliyoruz. İşlemci teknolojisimdeki ilerlemeler, süper-bilgisayarlar seviyesinde işlem gücü sunan yeni GPU'lar ve yüksek hızlı SSD depolama sürücüleri hayatımıza girerken, bağlantı teknolojilerindeki gelişmelerin bu tempoya ayak uydurma noktasında ciddi sıkıntılar yaşadığına tanık oluyoruz.

Intel yenilikçi Thunderbolt (Light Peak) teknolojisini duyurdu

Gelecekte sık sık görmeye hazır olun; Thunderbolt teknolojisinin logosu;

Yeni nesil teknolojiler sayesinde, yüksek depolama kapasitesi sunan diskleri hiç olmadığı kadar düşük maliyetlere edinebiliyoruz ancak kullanım noktasına geldiğimizde, yüksek performanslı bilgisayarımızdaki dosyaları, yüksek kapasiteli diskimize kopyalarken hız konusunda ciddi sıkıntılar olduğunu görüyoruz. Terabyte'larca büyüklüğünde data yığınları bir kenara, sadece yüksek çözünürlüklü bir filmi kopyalamanın bile ciddi zaman gerektirmesi önemli zaman kayıplarına neden olabiliyor. Yeni yeni yaygınlaşmaya başlayan USB 3.0 teknolojisiyle birlikte, yılların standardı USB 2.0 ile kıyaslandığında veri trasnfer hızı, 10 kat gibi ciddi bir artış ile teorik anlamda 5Gbps seviyesine çıkartılmış olsa da uyumlu cihazların yaygınlaşması zaman alacak gibi görünüyor. Ancak USB 3.0 teknolojisi kullanıcılar arasında yaygınlaşamadan rüzgara dinebilir. Haberimize konu olan Thunderbolt (Light Peak) teknolojisi, 10Gbit/s (saniyede 1.25GB) ile başlayan ve ileriki yıllarda 100 Gbit'e kadar çıkması beklenen yüksek veri aktarım hızıyla heyecan yaratmaya başladı bile.

SCSI, SATA, USB, FireWire ve PCIe standartlarının yerini almak üzere tasarlanan Thunderbolt teknolojisi ile bilgisayarlardaki giriş-çıkış portlarının sayısının azaltıması ve kullanıcılara daha hızlı, daha esnek ve kolay bilgisayar kullanım deneyiminin yaşatılması hedefleniyor. Dönüşümsel I/O inovasyonu olarak tanımlanan Thunderbolt teknolojisi, her kanal için 10Gbps tam dupleks yani tam çift yönlü bant genişliği sunuyor. Eş zamanlı olarak data (PCI Express) ve görüntü (DisplayPort) bağlantılarının tek kablo üzerinden desteklendiği Thunderbolt teknolojisi ile son kullanıcı deneyiminin daha da basite indirgeneceği belirtiliyor. Elektriksel veya optik kabloları kullanacağı belirtilen Thunderbolt teknolojisi ile esnek ve yenilikçi bilgisayar tasarımlarının mümkün kılınacağı çünkü yüksek performanslı çok sayıda PCI Express ve DisplayPort cihazının tek bir fiziksel konnenktör aracılığı ile bilgisayara bağlanabileceği belirtiliyor. Peki Intel tarafından geliştirilen ve ilk defa Apple tarafından kullanılan Thunderbolt teknolojisi niçin bu kadar önemli?

Intel'in Thunderbolt teknolojisi mercek altında

Thunderbolt teknolojisi ile yedekleme, paylaşım ve düzenleme için yapılan veri transferi çok daha hızlı bir şekilde gerçekleştirilebilecek. Görevlerin tamamlanması için gerekli sürenin, yüksek veri transfer hızı ile azaltılması, verimlilik seviyesinde ciddi artışlar sağlayacak. Yaratım veya oynatım fark etmeksizin ses ve video gibi zaman hassasiyet yüksek veriler için transfer hızı zaman zaman hayati önem oynayabiliyor. Intel'den yapılan açıklamalara bakılırsa, Thunderbolt teknolojisinin geliştirme çalışmaları esnasında video ve ses uygulamalarına ciddi önem verildiği ve bunun sonucu olarak düşük erişim süresi ve yüksek doğrulukta zaman senkronizasyon yeteneklerinin geliştirildiği belirtiliyor. İnce ve hafif dizüstü bilgisayar kullanan üst seviye kullanıcılar için en iyi iş akışı, iş istasyonu performansı ve genişletilebilirliğinde olmalı. Light Peak kod adlı Thunderbolt teknolojisiyle birlikte, en ince ve en hafif dizüstü bilgisayarların, tek bir harici kablo üzerinden yüksek performanslı medya oynatıcılarına, HD görüntü birimlerine, HD video kayıt cihazlarına video düzenleme sistemlerine ve tabi ki var olan I/O merkezlerine, kutu içi performans seviyesi kadar hızlı bir şekilde bağlanabileceği, bunu kolaylık ve esneklik çerçevesinde sunabileceğinin altı çiziliyor.

Yeniden Düşünülen I/O: Tasarım ve Geliştirme Çalışmaları

Thunderbolt teknolojisi için Intel'in geliştirdiği özel bir kontrol yongasına ihtiyaç duyuluyor.

Bilgi teknolojilerindeki ilerlemenin her evresindeki gibi, I/O teknolojileri daha yüksek veri transfer hızı için daha yüksek bant genişliği sunuyorlar. İşte tüm bu çalışmaların sonucu olarak iki tür I/O ortaya çıktı ki bunlar; görüntü (video ve ses komponentleri) ile veri (data). Geleneksel yaklaşım, var olan teknolojinin geliştirilerek daha yüksek hızlara ulaştırılması şeklinde ilerliyordu. Thunderbolt teknolojisi ise yüksek performansın bir sonraki aşamasını, bilgi-işlemin merkezinde yer alan iki temel I/O protokolünü yenilikçi bir method ile tek bir yüksek verimli metaprotokol üzerinde eşliyor ve tek bir kablo üzerinden iletiyor. Bu teknoloji ile akıllı donanım kontrolcüleri sayesinde trafik yönlendirme (papatya zinciri ve tak-çıkar donanımlar da destekleniyor) yönetimi de yapılıyor. PCI Express teknolojisinin tercih edilme nedeni basitti; hayal edilebilen tüm teknolojilerin kullanılması. Görece yeni yaygınlaşan DisplayPort teknolojisiyle ise hızlı bir şekilde yaygınlaşan yüksek kaliteli, 1080p'den daha iyi görüntü çözünürlükleri ve 8 kanal yüksek tanımlı ses desteğinin sunulması.

Thunderbolt teknolojisinin çalışma şekli

Thunderbolt teknolojisi, tam dubleks hatlı anahtarlamalı çatı mimarisini temel alıyor. Veri yolu tabanlı I/O mimarilerinden farklı olarak bilgisayarlardaki Thunderbolt portu, hattın tam bant genişliğini her iki yönde de, portlar arasında veya indirme/yükleme yönlerinde paylaştırmadan sağlayabiliyor. Thunderbolt protokol mimarisi dört katman içinde özetlenebilir;

Thunderbolt konnektörü çift çift yönlü kanal sağlayabiliyor. Bu kanalların her biri ise çift yönlü 10Gbps bant genişliği sunuyor. Bilgisayar üzerinde yer alan Thunderbolt konnektörü, Thunderbolt uyumlu ürünlere veya DisplayPort cihazlarıyla kablo bağlantısı kurabiliyor. En ince ve en hafif dizüstü bilgisayarlar için son derece küçük boyutta tasarlanan Thunderbolt konnektörünün DisplayPort ile uyumu, ana cihazlar ve DisplayPort ürünleri arsaındaki enteroperabilite modu ile sağlanıyor. DisplayPort uyumlu cihaz algılandığında, Thunderbolt kontrolcüsü uyumluluk moduna geçiş yapıyor. Thunderbolt teknolojisi için kullanılacak kablolar elektriksel veya optik olabilir. Her iki tür kabloda aynı Thunderbolt konnektörünü kullanıyor. Aktif elektriksel kablolar kullanıldığında 3 metreye kadar bağlantı gerçekleştirilebiliyor ve veri yolundan güç alan cihazlara 10 Watt sağlanabiliyor. Optik kablo kullanımında ise avantajlar çok daha fazla zira onlarca metre uzunluğunda kablo kullanılabiliyor. Thunderbolt protokolünün fiziksel katmanı, tak-çıkar tespiti ve yüksek verimli data trasnferi için veri kodlama da dahil olmak üzere hat bakımını üstleniyor. Fiziksel katman çok az gider ile tam 10Gbps kullanılabilir bant genişliğini üst katmanlara sağlıyor. Thunderbolt protokol mimarisinin merkezinde taşıma katmanı bulunuyor. Bu katmanla birlikte sunulan bazı önemli yenilikleri şöyle sıralayabiliriz;

• Yüksek performanslı, düşük güç tüketimli anahtarlama mimarisi,
• Esnek QoS desteği sunan yüksek verimli düşük maliyetli paket formatı ile çok kısımlı patlamalar halinde olan PCI Express işlemleriyle eşzamanlı (izokron) DisplayPort iletişimi aynı hat üzerinde yapılmasına olananak tanınıyor.
• Simetrik mimari esnek topolojileri (yıldız, ağaç, papatya zinciri) destekliyor ve cihazlar arasında yazılım aracılığıyla noktadan noktaya iletişim sağlıyor.
• Orjinal zaman senkronizasyon protokolü, tüm Thunderbolt ürünlerinin domain içerisinde bağlanmasını ve her birinin 8ns içerisinde zamanlarını senkronize etmesine izin veriyor.

Thunderbolt mimarisinde, DisplayPort ve PCIe protokolleri taşıyıcı katman üzerinde eşleniyor. Eşleştirme fonksiyon, taşıyıcı katman paketlerindeki eşlenmiş protokol bilgisinin verimli kapsüllemesinden sorumlu protokol adaptörü tarafından sağlanıyor. Kaynak cihaz ve hedef cihaz arasındaki eşlenmiş protokol paketleri, çoklu Thunderbolt kontrolcülerine yönlenerek çaprazlanabilir. Hedef cihazda, protokol adaptörü yoldaki eşlenmiş protokolü, kaynak cihazdan alınandakinden farksız bir biçimde yeniden yaratıyor. Bu yöntemle gerçekleştirilen protokol eşlemesinin avantajı ise, Thunderbolt uyumlu ürünler, ana bilgisayarın işletim sistemine PCI Express veya DisplayPort cihazı gibi görünerek bugün neredeyse bütün işletim sistemlerinde var olan standart sürücülerin kullanılmasına olanak tanıması.

Kontrolcü Mimarisi

Yazı içerisinde belirttiğimiz gibi Thunderbolt teknolojisi, Intel tarafından geliştirilen özel bir kontrolcüye ihtiyaç duyuyor. Bu kontrolcü, Thunderbolt uyumlu ürünlerin hazırlanmasında kullanılan yapı bloğunu oluşturuyor. Intel tarafından açıklanan bilgilere göre Thunderbolt kontrolcüsü genel olarak şu yapılardan oluşuyor;

• Yüksek performanslı, çapraz çubuk Thunderbolt protokol anahtarı
• Bir veya daha fazla Thunderbol portu
• Bir veya daha fazla DisplayPort protokol adaptör portu
• Bir veya daha fazla PCI Express protokol adaptör portu ile PCI Exptress anahtarı

Thunderbolt kontrolcüsünün dış arabirimi, uygulamanın hangi sistem için dizayn edildiğine bağlı olarak sistem ile bağlantılı.

Yukarıdaki şemadan da görülebileceği Thunderbolt kontrolcüsü bir veya daha fazla DisplayPort giriş arabirimi ile bir veya daha fazla Thunderbolt teknoloji arabirimi boyunca PCI Express arabirimine sahip. Thunderbolt teknolojisinin uygulanması için gerekli olan tüm özelliklerin tek bir kontrolcüde sunulması sayesinde sistem üreticilerinin bu teknolojiye daha hızlı bir şekilde adapte olacağı belirtiliyor. Thunderbolt teknolojisi bugün çok sayıdaki işletim sistemindeki PCI Express ve DisplayPort sürücüsünden faydalanabildiği için özel bir sürücü kurulum gereksinimine ihtiyaç duymuyor.

Thunderbolt Teknolojisinin Fırsatları

Thunderbolt teknolojisiyle birlikte performans, basitlik ve esneklik bir araya geliyor. Kullanıcılara sahip oldukları bilgisayara, yüksek performanslı donanım veya özellikleri tek bir kablo ile papatya zinciri gibi birinden diğerine sonra diğeri daha sonra bir diğeri şeklinde 7 cihaza kadar ekleyebilecek üstelik bu cihazlardan ikisi yüksek çözünürlüklü DisplayPort v1.1a birimleri (ana bilgisayardaki kontrolcü konfigürasyonuna göre) olabilecek. Thunderbolt teknolojisi iki tam bant genişliğinde kanala sahip olduğu için, sadece ilk takılan cihaz değil bu halkanın en sonundaki cihaz da yüksek bant genişliğinden faydalanabilecek. Kullanıcılar, Thunderbolt teknoloji adaptörlerini kullanarak (eSATA ve FireWire gibi doğal PCI Express cihazlara bağlanmak için) Thunderbolt olmayan cihazları, papatya zincirinin sonuna ekleyebilecekler. Bahsi geçen adaptörler ise Thunderbolt kontrolcüsü ile satışa hazır PCI Express > diğer teknolojilerin kontrolcüleriyle hazırlanabilecek. Sistem üreticileri, Thunderbolt teknolojisinin avantajından faydalanarak, daha az sayıda konnektör kullanıp daha ince ve hafif sistemler oluşturabilecek üstelik bunu daha yüksek bağlantı hızları sunacak şekilde oluşturabilecekler. Thunderbolt teknolojisiyle birlikte iş istasyonu seviyesinde performans özellik genişlemesi, ayrı bir aksesuar formunda paketlenebilecek ve sadece tek bir kablo uzaklığında olacak. Ayrıca doğal olarak var olan sıkı zamanlama senkronizasyonu ve Thunderbolt teknolojisinin düşük erişim süreleri ile yayın kalitesinde medya, bu teknolojiyle uyumlu cihazlar ile üretilebilecek.

Kısaca özetlemek gerekirse;

- Thunderbolt teknolojisi nedir ve nasıl çalışır ?

Intel tarafından geliştirilen ve Apple'ın teknik iş birliği ile ilk defa pazara sunulan Thunderbolt teknolojisi, performans, basitlik ve esneklik için dizayn edilmiş, yeni, yüksek hızlı ve çift protokollü I/O teknolojisidir. Yüksek hızlı veri transferine olanak tanıyan bu teknoloji şu özellikleri barındırır;

Port başına çift kanal 10Gbps
Çift yönlü
Çift protokol (PCI Express ve DisplayPort)
Var olan DisplayPort cihazlarıyla uyumlu
Papatya zinciri cihazlar
Elektriksel veya optik kablolar
Düşük zamanlama ve yüksek doğrulukta zaman senkronizasyonu
Doğal protokol yazılım sürücüleri kullanılır
Veri yolu tabanlı cihazlar için kablo üzerinden güç aktarımı

Intel'in Thunderbolt kontrolcüsü, PC ve diğer cihazlar arasında bağlantı kurarak, PCI Express ve DisplayPort protolleri için paketlenmiş verinin iletişm ve alımını üstleniyor. Thunderbolt teknolojisi, eş zamanlı olarak her iki yöndeki veri akışları üzerinde çalışır bu sayede kullanıcılar, tek bir kablo üzerinden her iki yönün tam bant genişliğinden faydalanır. İki bağımsız kanal ile tam 10Gbps bant genişliği, hem ilk cihaza hem de sonradan eklenen diğer cihazlara sağlanır. Tüm Thunderbot cihazlar ortak bir konnektörü paylaşır ve bu sayede kullanıcılar, birlikte çalışabilen kablolar ile papatya zinciri oluşturabilirler.

Thunderbolt teknolojisinin kullanıcılar için önemi;

Thunderbolt teknolojisi, yazımızın içerisinde birkaç kez belirttiğimiz üzere tek bir kablo ile yeni nesil yüksek hızlı cihalara bağlantı olanağı tanıyor. 10Gbps hızında gerçekleşen bu bağlantıyla uyumlu cihazların tak ve kullan formunda, hızlı ve kolay kuruluma olanak tanıması, Thunderbolt teknolojisini güçlü ve esnek kılıyor. Geliştirme çalışmaları esnasında, profesyonel ses ve video uygulamalarının özel olarak dikkate alındığı Thunderbolt teknolojisi, zamanın kritik rol oynadığı özel uygulamalara düşük zamanlama ve yüksek doğrulukta zaman senkronizasyonu ile ciddi katkı sağlıyor. Üstelik Sandy Bridge mikroişlemci mimarisi ile gelen Quick Sync Video teknolojisi sayesinde Thunderbolt uyumlu cihazlarda video düzenleme ve paylaşma işlemlerinin daha hızlı ve kolay olarak gerçekleştirilebileceğine özellikle dikkat çekiliyor. Tüm bunların yanı sıra, yedekleme, dosya paylaşımı ve veri düzenleme gibi olağan uygulamalar da USB 3.0 ile kıyaslandığında iki kat daha fazla transfer hızı sunan Thunderbolt teknolojisiyle daha önce hiç olmadığı kadar hızlı gerçekleştirilebilecek. Ayrıca, Thunderbolt teknolojisinin, var olan DisplayPort uyumlu cihazlara destek sunması geriye doğru uyumluluk konusunda da önemli bir detay.

Thunderbolt teknolojisinin PC Endüstrisi için önemi;

Thunderbolt teknolojisinin sunduğu performans avantajları sayesinde, diğer konnektörlere olan ihtiyacın ortadan kalkmasıyla PC üreticileri daha yenilikçi bilgisayarlar, daha yeni kasa tasarımları sunabilecekler. Thunderbolt teknolojisi, mühendislere şunları sunuyor;

Var olan doğal cihaz sürücülerini kullanarak ve tek bir bağlantı kablosuyla, masaüstü ve iş istasyonlarında kullanılan bağımsız performans geliştirme teknolojileri tasarlanabilecek.
Thunderbolt teknolojisi ve onun mobil uygulamalar için geliştirilen son derece küçük konnektörü ile I/O performansını olumsuz etkilemeden daha ince ve daha hafif dizüstü bilgisayar hazırlanabilecek.
Hali hazırda var olan PCI Express kontrolcüleri kullanılarak hazırlanan adaptörler ile Thunderbolt, diğer teknolojilerle kullanılabilecek. Var olan PCI Express sürücüleri ile basit bir şekilde Gigabit Ethernet, FireWire veya eSATA adaptörleri oluşturulabilecek.

Thunderbolt teknolojisiyle uyumlu olan cihazlar, Intel tarafından geliştirilen özel bir kontrolcü gerektiriyorlar. Bu kontrolcü, tek kablo üzerinden çift protokol desteği sunulması için gerekli olan protokol anahtarlama yeteneğini getiriyor. Intel bu çipi endüstri geneline yaymak için yoğun bir çaba göstereceğini belirtiyor ve diğer komponent üreticileri ile iş birliğine giderek Thunderbolt uyumlu konnektör ve kabloların sağlanmasını hedefliyor.

Intel, Thunderbolt teknolojisi için bir ekosistem yaratabilmek adına çok sayıda üretici ile şimdiden iş birliğine gitmiş durumda. Western Digital, LaCie, Promise, Blackmagic, Apogee ve Aja gibi firmaların Thunderbolt teknolojisiyle uyumlu monitör, depolama çözümleri, çeşitli istasyonlar, kameralar, ses/video cihazları ve diğer donanımları sunmaları bekleniyor.