El controlador es un componente clave para la transmisión de datos. El controlador es parte de los equipos de transmisión y recepción. El controlador está diseñado para la comunicación con muy poco retardo y con la calidad de servicio (QoS - Quality of Service) requerida.
Una de las muchas características de la QoS es la capacidad de una red de proporcionar información previa sobre el ancho de banda/retardo y, según la prioridad, reservar y gestionar el flujo de datos. Cada paquete ha determinado una prioridad dentro de la cabecera del paquete, denominada TLP Header.
La sincronización de reloj con el dispositivo conectado a través de la interfaz de TB se realizará en 8 ns.
El controlador de TB, ubicado en la placa base del PC, está siempre en modo huésped (Host mode), ver la siguiente figura. El controlador incluye la entrada independiente para los datos de los puertos PCI-E y DP. El controlador de PCI-E (PCI-E Switch) está dentro del controlador deTB el cual controla el dispositivo terminal conectado y el elemento NHI (Native Host Interface) que se utiliza para la detección del dispositivo conectado (soporte Plug & Play). El último elemento es un Switch de Thunderbolt que combina ambos tipos de datos en un único flujo de datos.
Un puerto TB posee dos canales bidireccionales. Cada canal consta de dos caminos para poder implementar una transmisión bidireccional y tiene una capacidad de canal de 10 Gbit/s. Un canal se utiliza para datos de imagen y el otro para otros datos. Debido a que el rendimiento de la interfaz de TB no se da como suma de rendimientos de cada canal, el rendimiento oficial que se cita es de 10 Gbit/s por puerto. Así, el controlador tiene cuatro salidas de acuerdo con la solución dada.
El controlador de TB para los equipos terminales conectados al PC se encuentra en el modo terminal (Endpoint). Hay disponibles cuatro entradas y sus respectivas salidas de acuerdo con el tipo de operación. Los datos recibidos entran en el switch de TB que es un conmutador de protocolo muy potente. Los datos se distribuyen en él de acuerdo con su protocolo. Los datos del puerto DP salen del controlador (DP out) y los datos del bus PCI-E entran en el switch PCI-E. Luego se dividen los datos de acuerdo con las especificaciones de los 4 canales PCI-E 2.0. Es posible conectar un (4 canales), dos (2 canales) o cuatro (1 canal) equipos. El switch PCI-E, que se encuentra al frente del equipo, controla el enrutamiento de datos de más dispositivos conectados en serie. Cada elemento conectado en serie debe incluir dos puertos. Si contiene un solo puerto, no es posible transferir datos a otros dispositivos y por lo tanto debe conectarse en el extremo de la cadena. Un ejemplo típico es un monitor. El dispositivo que tiene el retardo más pequeño, es aquel que se encuentra en primer lugar en el diagrama de la topología. Los datos son posteriormente divididos y entran en el microchip PCH (Platform Controller Hub), que determina la ruta de datos y controla la función auxiliar en cooperación con una CPU (Central Processing Unit), por ejemplo el reloj del sistema, y la memoria. La conexión entre el controlador y el PCH incluye la interfaz FDI (Flexible Display Interface), interfaz flexible de pantalla, que da cuenta de una banda separada para la transferencia de datos de imagen.
Al aplicar la tecnología de fibra óptica no será necesario cambiar los dispositivos actuales con interfaz de TB. Estos dispositivos ya son capaces de transmitir datos a través de cables de cobre o de fibra óptica. En el caso de la fibra óptica, los cables pueden tener un rango alcanzable de hasta varias decenas de metros, utilizando conductores metálicos para la alimentación. Sin la necesidad de alimentar el dispositivo remoto, se calcula que la transmisión de la señal óptica puede llegar hasta cientos de metros.