ThunderboltI/O技术由Intel公司开发，每个接口配备两个10Gbps全双工数据路径链路，要比Firewire800接口快达12倍。Thunderbolt采用64b/66b数据编码格式，而Intel开发的接口控制器可将PCI–Express和DisplayPort复用成为一个单数据流。Intel公司开发的控制器代号为Light Ridge，随后的第二代、第三代控制器代号分别是Cactus Ridge和Redwood Ridge，而新一代（第四代）控制器的代号是Falcon Ridge。

在主机设备中，控制器从I/O控制器集线器中获取PCI–Express数据，从I/O控制器中的负信号或如图1所示的外部图形控制器中获取DisplayPort数据。接下来，该组合信号通过全双工差分信号发出。一般情况下，每个控制器配备两个端口，可进行菊花链方式的连接。

Thunderbolt 接口定义的简单讲解

前两代雷电使用的是mini DP接口，而雷电3开始其使用的是Type-C的物理接口,这个接口有20根引脚。

如图。其中Ground都是接地，一共8根，其中2根保留未使用。引脚2用于热插拔的检验，引脚3到6是一对双向串行差分信号，引脚15到18是另一对双向串行差分信号。所以雷电1是基于 PCI-E 2.0 X2的，利用两路PCI-E通道（也就是4路差分信号）进行传输，速度为双向各10GT/s，全双工。引脚9和11可能是USB2.0的差分信号（也就是“向下兼容USB”）。引脚20是正极供电。关于雷电2，官方给出的速度是20Gbps，基于PCI-E 2.0 X4，依然使用miniDP接口（接口定义不变，所以完全兼容）。然而根据接口定义，miniDP只能承载4路差分信号，也就是全双工下的两对（X2通道）

因为4条通道可以同时单向工作，所以速度可以达到PCI-E X4的单向速度，也就是20GT/s，但是这时是半双工的。在全双工下，单向速度还是10GT/s。接下来是雷电3。雷电3使用的是我们都非常熟悉的Type-C接口，Type-C接口在USB时的定义如下

但是雷电3是4路差分信号，所以在针脚定义上和USB3.1（2路差分信号）完全不同。具体如何定义的，很遗憾，我并没有查到资料。不过我们可以大体分析一下。Type-C有24根引脚，但是，因为它是双面可插的，所以只有一半的引脚是有效的，也就是图中圈上的那部分     

所以，有12根引脚可用。这12根引脚，分配给4路差分信号，需要8根引脚。加上1根屏蔽地、1根地线、1根供电（正极），还剩一根保留（可能用于热插拔检测），是完全够用的。在协议上，全速雷电3使用了PCI-E3.0 X4，和雷电2一样分两种模式——全双工和半双工。半双工下，速度为32GT/s，因为使用了128b/130b编码，所以实际速度为3.938GB/s（查表就可以知道）。当然，全双工模式下速度减半。那我就很好奇——“40Gbps”的官方宣传速度到底是怎么来的？个人猜想，节操丢尽的英特尔又在忽悠人。3.938，四舍五入，就是4了嘛！然后按照老的8b/10b的编码方式（实际上编码方式换了），4*8*（10/8）=40G/s，嗯，没毛病。另外，雷电3存在半速版，使用的是PCI-E 3.0 X2，这次就只有全双工模式——也就是双向各“20G/s”（实际上是16GT/s），虽然名义上是半速的，实际上在全双工下速度和全速没有区别。注意：雷电3接口速度不能达到PCI-E 3.0 X4的全部速度（全双工，双向各32GT/s）的原因不是计算机内部分配的PCI-E通道数不足，而是雷电接口本身的针脚数不足，只能容纳4路差分信号（而PCI-E 3.0 X4是8路差分信号）。总结一下。雷电这东西，在原理上还是比较先进的，楞是用4条差分通道达到了PCI-E X4的单向速度，反正消费者们也不关注到底是全双工还是半双工。个人认为，这种设计对于PCI-E而言完全就是浪费。在速度已经达到“双向各20G/s”的雷电3时代，仅仅就是为了和USB3.1争一个高低，就把本来全双工的PCI-E X4变成半双工工作来解决线数不够的问题，这就是很严重的浪费了（的确，为了找出4个全速雷电3需要的20条PCI-E 3.0，2017版高端MBP把给独显用的16条和给PCH（可以理解为南桥）的4条全给了雷电，所以，连独立显卡都没有！这可真是“Macbook Pro”啊！独显都没有，除了价格，真没看出哪里对得起Pro这个词。

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