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早在今年 2 月，CalDigit 就正式在全球发布了新一代雷电 4 的扩展坞 TS4。作为 TS3 Plus 的升级版本，更多的接口和更高的规格，着实让我有了不少期待。和 CalDigit 的朋友联系之后，我也在 3 月中旬收到了这款真正让我「梦寐以求」的雷电 4 扩展坞。
但关于它和它背后的故事，还要从 2019 年说起。
缘起于 2019 年的一个期待
在 2019 年的年度征文中，我曾经描述过一个符合我需求的理想型扩展坞是怎样的。然而，由于 macOS 系统和雷电 3 的一些限制，我始终没有找到这样一款设备。在前前后后摸索的过程中，总计花掉了近一台 iPhone 11 的钱。
首先，由于 macOS 并不支持通过 DisplayPort 来实现 Display Chain，想要以扩展形式连接显示器就必须占用掉下行的雷电接口，否则就只能镜像显示。其次，雷电 3 在带宽的分配中，硬性规定了必须保留 18Gbps 的带宽用于显示信号（DisplayPort）的传输，实际留给数据传输的空间只有 22Gbps。而且，显示带宽在不足时，还可以占用这为数不多的 22Gbps 数据带宽，反之，就算没有外接显示器，数据带宽也不能使用为显示预留的 18Gpbs。
直到雷电 4 的到来，这个情况才得以获得改变。
首先，Intel 在雷电 4 协议上取消了为 DisplayPort 预留 18 Gpbs 带宽，提供了满速的 32Gbps 数据传输（相当于 PCIe 3.0×4），尽管还是无法跑满 40Gbps 的速度，但至少相比雷电 3 还是有了很大的进步。
其次，尽管最新的 macOS Ventura 依旧无法通过 DisplayPort 菊花链来连接两个扩展的外接显示器，但得益于雷电 4 全新支持的「Hubbing」的特性，解决了雷电 3 时代在外接两块显示器时，下行接口被占用的问题。
所谓的「Hubbing」，就是雷电接口再也不是过去的「一进一出」形式，而是可以做到「一进三出」，即一个雷电 4 接口可以拓展出 3 个全功能的雷电 4 下行接口。这就意味着，即使是通过雷电 4 接口外接两块屏幕，依然留有一个下行的雷电接口用于扩展其它设备。
耐人寻味的是，这个特性似乎并不是雷电 4 独家支持的。如果雷电 3 接口的主机设备使用了支持雷电 4 Hubbing 特性的扩展坞，也可以扩展出 3 个下行的雷电 3 接口。因此可以推断，雷电 4 上的 Hubbing 很可能是通过 Intel 最新一代 JHL8000 系列雷电芯片来实现，而不依赖于主机端的雷电芯片。
所以，我在 2019 年所设想的这个设备，终于可以被制造出来了 —— 吗？
按照雷电 4 的能力，这个「理想扩展坞」在技术上确实已经可行。然而技术上的实现是前提，商业化的产品才是用户拿在手上能实实在在获得的体验。如果你去找如今在国内市售的雷电 4 扩展坞就会发现，他们大都分成两类：
- 雷电 4 Hub：主要是提供一个上行雷电 4 和三个下行雷电 4，额外提供 1 到 4 个 USB-A 接口，无其它接口；
- 雷电 4 Dock：提供了类型丰富的各种接口，但上行雷电接口都放在了前面，意味着要么从桌上绕一圈，要么倒过来用。
在过去，唯一一个可选的上行雷电口不在前面的扩展坞，是 CalDigit 的 Thunderbolt 4 Element Hub。尽管在 21 年时我称呼它为「最心仪」的雷电 4 扩展设备，但其实在实际使用的过程中，遇到的小问题也还是不少。其中主要的原因，便是接口的类型实在是太少了。
为了解决这个问题，我不得不在扩展坞后面的下行雷电 4 接口上，再接一个 USB-C 扩展坞，用来连接 3 块外置硬盘和屏幕氛围灯。同时，我还要通过一个 USB-C 转以太网接口来连接网线。而最后一个雷电 4 接口，就只能留给外接的 4K 显示器了。
尽管问题得到了解决，但这也意味着三个下行的雷电接口被全部占用。我其他的 USB-C 接口设备，要么就只能靠摸 Mac mini 的屁股来连接，要么就只能临时拔掉 USB-C 转以太网空一个接口出来。此外，读卡器也需要另外购入，对于我这种丢三落四的人来说，就经常会遇到卡拿在手上但就是找不到 USB 读卡器的时候。
直到今年年初 CalDigit TS4 的到来，所有的问题，终于得到了解决。
一次性满足所有关于雷电扩展坞的期待
TS4 的强悍之处，在于它几乎一次性满足了绝大部分专业用户对扩展坞的所有期待，并且完美契合了我基于 14 寸 MacBook Pro 搭建桌面环境的一切需求。
对我来说最重要的一点，是 TS4 把雷电 4 的上行接口放在了扩展坞的后面。在我看来，这本该是扩展坞都应该有的设计，能够让桌面的布线更加合理美观。但却不知道为何，CalDigit 之外的品牌几乎都将它放到了前面。
而 TS4 后面板提供的 4 个 10Gbps USB-A 口，让我桌下的三块外接硬盘都可以以 10Gbps 的传输速度与 Mac 连接，不用再跟以前一样挤在一根 USB-C 线上。而即便我插上了 3 块 USB 外接硬盘，TS4 的背后依然有一个 10Gbps 的 USB-A 口和 USB-C 口，留给以后所需要的设备。
另外，它提供的 2.5G 网线接口，也让我不再需要转接头也能实现 2.5G 内网传输。而且，这也是目前唯一一个能够提供超过千兆网口的雷电 4 扩展坞。
回到 TS4 的前面板，它贴心地提供了 UHS-II 的 SD 卡及 microSD 卡读卡器，我的 USB 读卡器终于可以光荣下岗了（虽然至今我依然没有找到它）。读卡器的右侧，还有一个 USB-A 和两个 USB-C 接口，速度同样也是 10Gbps ——在给 iPhone 导入音乐的时候， 我终于不用再翻箱倒柜地找 USB-A 转闪电数据线了，顺手从旁边的洞洞板上抽一根 USB-C 转闪电的快充线就行。
说到快充，TS4 前面板中的一个 USB-C 接口还支持了 20W 的电源输出。官方宣传它可以连接 MagSafe 使用，但我觉得这属于「暴殄天物」的行为。所以我一直都是用它代替快充头来给 iPhone 充电。工作的时候顺手插上，不一会手机就能从红血状态恢复。
至于视频输出，M1 芯片受限于自身带宽原因，还是只能外接一块最高 6K 60Hz 的显示器，而 M1 Pro / M1 Max 及其他 Windows、Chromebook 电脑，则可以根据连接的协议（没错，它还可以向下兼容雷电 3 和 USB 协议）和显卡所支持的情况，连接多个外接显示器。
在官方给出的数据表中，Windows PC 通过雷电 4、雷电 3 或 USB4 协议，最高可以外接一块 8K 60Hz 的显示器。而 M1 Pro 和 M1 Max，则最高支持外接两块 6K 60Hz 的显示器，也就是两台 Pro Display XDR。
那么这就让我感到非常好奇：CalDigit 是如何通过一根雷电 4 的线，驱动两块 Pro Display XDR 屏幕的同时，还能保证其他接口的正常工作的？
Pro Display XDR 的两种驱动方式
在讨论怎样用一跟雷电 4 线缆驱动两块 Pro Display XDR 之前，我们先要来了解 Pro Display XDR 是怎样以最高规格（6K 全分辨率、10bit 色深、60Hz 刷新率）被点亮的。
想要以最高规格来点亮 Pro Display XDR 有一个先决条件：必须是支持 DisplayPort 1.4 的 Mac，内置的雷电芯片也必须是 Titan Ridge，即 JHL7000 系列以上。对于不满足这些条件的设备，均不在讨论的范围内。
而在满足这些条件的设备中，Pro Display XDR 又拥有两种工作模式。第一种是双链路 SST 模式，通过雷电 3 / 雷电 4 协议中携带的两个 HBR3 信号来点亮。
在这里需要先做一个科普：Apple 在 Mac 上提供的雷电 3 接口，其实都是魔改过的，支持了 8lane 的 DisplayPort 协议，相比 Windows 电脑的雷电 3 接口翻了一倍。这也就意味着，Mac 的雷电接口能够承载两个完整的 DisplayPort HBR2 / HBR3 协议。所以在 2016 年的时候，Apple 就做到了用一根雷电 3 就能驱动 LG UltraFine 5K 和背后的三个 USB-C 口。老莱做了个视频，详细解说了这件事，可以点这个传送门。
双链路 SST 模式工作下的 Pro Display XDR，工作的方式就类似 LG UltraFine 5K，即通过两个 DP 1.4 的 HBR3 信号来传输显示器所需的完整像素数据。不过，通过这种模式点亮的 Pro Display XDR，所需要的带宽是相当恐怖的。我们可以通过一个计算公式来算出 Pro Display XDR 在这种模式下至少需要占用的雷电信号带宽：
6016 × 3384（分辨率）× 30（10bit 色深，RGB 三种颜色）× 60（刷新率） = 36644659200Bytes ≈ 34.13Gbps
但在实际运行的过程中，再算上计时标准等数据，Pro Display XDR 所需要的带宽肯定还要比理论值更高，保守估计应该在 36Gbps 以上。所以，留给显示器背后的 3 个 USB-C 接口的带宽，就只剩下 4Gbps 不到，无法满足 USB 3.0 最低的 5Gbps 要求 —— 这就是为什么很多的 Mac 以最高规格驱动了 Pro Display XDR 之后，背后的三个 USB-C 接口只有 USB 2.0 速度的原因。
但在后来 Apple 更新了 Navi 显卡的 Mac 和 M1 系列芯片的电脑之后，情况就不同了：在这些设备上，Apple 加入了一项 DisplayProt 1.4 协议中引入的全新技术：显示流压缩（DSC）。这项技术可以在视觉上达到近乎无损的效果下，对显示需要的带宽进行压缩。具体的技术原理这里就不详细介绍了，我们只需要知道，通过这项技术，驱动一块最高规格的 Pro Display XDR 仅需要原来一半甚至更低的带宽就能做到。
这意味着，这些 Mac 可以只用 17Gbps 左右的带宽来驱动最高规格的 Pro Display XDR。不过根据外网的数据显示，Apple 在这里只使用了一个 HBR2 信号，而没有使用 HBR3。我自己的猜测是，也许是 Apple 发现一个 HBR2 提供的最高数据带宽 17.28 Gpbs 刚好足够压缩显示信号之后的 Pro Display XDR，就没有使用更高规格的 HBR3，把更多的带宽用于数据传输。
这也就是为什么 2019 款的 16 寸 MacBook Pro、2020 款的 27 寸 iMac 和搭载了新 AMD Navi 显卡的 Mac Pro 可以在以最高规格驱动 Pro Display XDR 的同时，让显示器背后的 USB-C 接口提供 5Gbps 的传输速度的原因。至于 M1 和 M2 系列的 Mac，别担心，它们已经全系配备了显示流压缩技术。
几个 Bug 的存在
然而理解了 Pro Display XDR 的工作方式，我们还不能回答上面提出的问题，因为这里有几个 Bug 的存在：
这些机型在官方的技术规格中都支持 2 块或以上的 Pro Display XDR，且都配备了显示流压缩技术。理论上来说，它们都可以通过一根雷电 3 数据驱动两块最高规格的 Pro Display XDR，但在 CalDigit 官网给出的数据显示，仅有 M1 Pro / Max / Ultra 芯片支持，这是为什么呢？
从 3 月收到 TS4 开始，我便一直在寻找这个问题的答案。然而至今，由于没有实际的设备进行测试，我依旧没有得到准确的答案。但根据现在所了解的信息，我认为，这个问题很可能是出现在 Intel 处理器上。
如果你留意过 Apple 在 2019 年末发布的一个支持文档就会发现，2019 款的 16 寸 MacBook Pro 虽然支持了两块 Pro Display XDR / UltraFine 5K，但必须将它连接到不同两侧的接口：
MacBook Pro 的四个雷雳 3 端口有两个总线。两对雷雳 3 端口（分别位于 Mac 的左侧和右侧）分别是不同的总线。如有可能，请将显示屏连接到不同总线，以最大限度地提升性能。请勿将两台以上显示屏连接到任何一个总线。如果您要连接 6K、5K 或多线缆 4K 显示屏，请分别为每台显示屏使用不同的总线。
在这里，Apple 已经直接告知了这些设备的连接方式，必须使用两侧不同的雷电总线来点亮两块 5K / 6K 屏幕，否则有一块无法工作。
以上的这些 Mac，所采用的均是 Intel 第十代或之前的处理器，仅支持年代久远的 PCIe 3.0 总线。尽管搭载的 AMD Radeon Pro 5000M 系列显卡支持了 PCIe 4.0，理论上可以做到一根雷电线带两块 Pro Display XDR，但由于 Intel 的限制，被迫降速运行。
我们以 16 英寸的 MacBook Pro 为例，它的 i9-9980HK 处理器共有 16 条 PCIe 3.0 通道，除去显卡和 SSD 使用的通道之后，剩余分配给雷电接口的所剩无几。而且，在系统内部需要更大的数据时，雷电接口能分配到的带宽可能还会更少一些。
直到 Intel 第十一代处理器，它才终于支持了 PCIe 4.0，且内置了对雷电 4 的支持。然而，Mac 对 Intel 处理器的支持也止步于第十代。也许，Mac 再晚一年更新 Apple Silicon，Intel 处理器的 Mac 也就能用一根雷电线支持两块最高规格的 Pro Display XDR 了吧？
而 Apple M1 系列芯片支持了 PCIe 4.0 总线，也支持了显示流压缩技术，而且雷电接口不再共享带宽，系统内部的总线也足够大，让每一个雷电 4 接口都能获得满速的 40Gbps。因此在支持多块显示器的 M1 Pro / Max / Ultra 上，能够做到使用一根雷电 4 线缆驱动两块最高规格的 Pro Display XDR。
由于没有详细的资料和设备进行测试，我并不能实际测出 Intel Mac 最终留给雷电的 PCIe 通道到底还有多少，以及降了多少速。但对比之下，我认为这是最大的可能了。
有缺点，但却是资金充裕下最好的选择
CalDigit TS4 作为一款商业产品，它不可能没有缺点，而且这次遇到的很多还是十分影响产品使用体验的问题。
就拿我经历过的问题和 bug 来说，不仅有移动笔记本时断连、网线接口没有响应，还有 Mac 在睡眠后显示器不停点亮提示无信号、外接 SSD 掉盘、突然紫屏死机重启等问题。
显然从稳定性上来说，TS4 是不如前辈 TS3 Plus 的。当然，我不知道这是否与我拿到的是第一批 TS4 或 M1 系列芯片的稳定性有关。不过，随着 CalDigit TS4 后续固件更新和 macOS 的日益稳定，现在遇到这些问题的概率已经比刚收到产品时大大降低，总体稳定性已经接近了此前经典的 TS3 Plus 水准。
可以说，TS3 Plus 上那些被用户赞不绝口的设计都传承到了 TS4，如支持横竖两种方式摆放、足够多类型的接口、后置的雷电上行接口和高功率的反向充电等。而在 TS4 上，TS3 Plus 上一些不足和缺点也得到了补足，成为了雷电 4 时代扩展坞的最佳选择之一。
目前，CalDigit TS4 的售价依旧在 2000 以上，但却在全球范围内处于缺货阶段，想要买到还不是易事。根据目前 CalDigit 中国区的消息，下一批 TS4 到货已经要到 10 月，而且也已经被预定得七七八八。这也不难看出，它作为一款「Pro」的产品来说相当优秀，就算售价高昂，依然有着超越其他厂家的强大竞争力。
而这也让我好奇，后续的 TS4 Plus 又会有什么样的惊喜？从我的私心来说，要是能配备一个 10Gbps 的网线接口就更好了。不过或许 CalDigit 也没打算再出 TS4 Plus —— 毕竟在我看来，TS4 已经如此优秀，雷电 5 时代还没到来之前，它已经没有更新的必要了。
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