Все информационные технологии, так или иначе, крутятся вокруг данных, или проще говоря, информации. Каждая информационная технология имеет дело либо с использованием данных, либо с обработкой или передачей данных. Порт FireWire создан для быстрой передачи данных между различными устройствами. По сравнению с интерфейсом USB 2.0, он обеспечивает более высокую скорость передачи данных. В этой статье расскажем об интерфейсе IEEE 1394, или как его обычно называют, FireWire.

FireWire представляет собой последовательную шину, разработанную Apple в сотрудничестве с другими компаниями. Она стала де-факто стандартом на всех компьютерах компании Apple и многих цифровых устройствах, например, в цифровых видеокамерах, принтерах и др. на компьютерах Apple используется как FireWire, в устройствах от Sony как iLink и Lynx в устройствах от компании Texas Instruments. Несмотря на то, что под разными названиями скрывается один интерфейс, портом FireWire принято называть 6-контактный разъем, а iLink — четырехконтактный.

Дополнительные контакты служат для питания устройства. Как говорилось выше, такая технология служит для высокоскоростной передачи данных в реальном времени между и периферийными устройствами. Тот факт, что это последовательная шина, означает, что данные передаются по одному биту зараз. По сравнению с более старыми технологиями, предназначенными для передачи данных, например, параллельной шине SCSI (подробнее об интерфейсе ) , такая технология дешевле и выгоднее. Несмотря на то, что такие порты дороже USB 2.0, они имеют более высокую производительность.

FireWire 400 обеспечивает скорость 400 Мбит / в секунду, новый стандарт 800 (IEEE 1394b или firewire 1394) обеспечивает скорость до 800 Мбит/в секунду.

FireWire 400, имеет 4 и 6-контактный разъем, новый стандарт FireWire 800 использует 9-контактный разъем.

Обе версии устройств поддерживают технологию Plug and Play (технологию «горячего» подключения устройств), что позволяет подключать периферийные устройства (видеокамеры, и т.д.) без необходимости выключения и перезагрузки компьютера.

По сравнению с USB 2.0, такие порты являются более дорогостоящими для реализации, поэтому этот интерфейс не нашел применения в подключении таких устройств, как флэш-накопители. В продаже есть специальные адаптеры (firewire переходники), позволяющие подключать устройства FireWire к USB.

Для достижения максимальной скорости передачи данных, с портом 800 необходимо использовать 9-контактный кабель. FireWire 800 и 400 имеют обратную совместимость. Однако в режиме обратной совместимости максимальная скорость передачи данных не превышает 400 Мбит / в секунду. Он может обеспечивать питание подключенным устройствам. 6-контактный и 9 контактный порт обеспечивает питание подключенным периферийным устройствам мощностью до 45 Вт.

Для каких устройств используется порт FireWire
Учитывая высокую скорость передачи данных, которую может обеспечить данная технология, интерфейс был изначально предназначен для подключения цифровых видеокамер . Данный интерфейс позволяет передавать данные на большие расстояния, это побудило использовать его в мультимедийных студиях. Он является основным портом для передачи данных в компьютерах Apple, включая настольные компьютеры Mac и MakBook.

Внешние жесткие диски, оснащенные интерфейсом FireWire, могут быть подключены к соответствующему порту на ПК. Они используются для подключения сканеров и принтеров с компьютером. Каждый порт может поддерживать до 63 устройств одновременно . Он может подключать устройства в дереве топологии сети и может поддерживать одноранговую связь.

Хотя этот порт используется не так широко как USB 2.0, новый интерфейс FireWire 800 обеспечивает скорость передачи данных до 800 Мбит в секунду. Это делает его лучшим последовательным интерфейсом, в случае использования устройств и приложений, требующих высокой скорости передачи данных, например, видеокамер.

Везде, где есть потребность в высокой скорости передачи данных на большие расстояния, интерфейс FireWire 400 или FireWire 800 является предпочтительным выбором.

Весьма советуем с ним познакомиться. Там Вы найдете много новых друзей. Кроме того, это наиболее быстрый и действенный способ связаться с администраторами проекта. Продолжает работать раздел Обновления антивирусов - всегда актуальные бесплатные обновления для Dr Web и NOD. Не успели что-то прочитать? Полное содержание бегущей строки можно найти по этой ссылке .

Стандарты FireWire (IEEE 1394)

Семенов Ю.А. (ГНЦ ИТЭФ)

Интерфейсная шина FireWire (IEEE1394)

Протокол FireWire (также известный как i.Link или IEEE 1394) предназначен для персональных компьютеров в качестве быстродействующего последовательного интерфейса, возможно применение и для задач реального времени. Стандарт был утвержден в 1995 году. Стандарт IEEE 1394-1995 для скоростной последовательной шины определяет протокол последовательной передачи данных. Возможности стандарта 1394 достаточны для поддержки широкого круга цифровых аудио/видео приложений, таких как маршрутизация сигналов, домашние сети, управление аудио/видео устройствами, нелинейное DV редактирование и 32-канальное (или более) цифровое аудио-микширование.

Особенности IEEE - 1394

• Скорости передачи 100 - 200 - 400 - 800 Мбит/с
• Оперативные подключения/отключения без потери данных или прерывания работоспособности.
• Свободная топология сети, допускающая как древовидную, так и петлевую (daisy-chains) схемы.
• Возможность установки гарантированной полосы пропускания для приложений реального времени
• Стандартные разъемы для различных устройств и приложений.

Разводка кабеля

FireWire допускает подключение до 63 периферийных устройств. Стандарт допускает коммуникации между устройствами в режиме P2P, например, соединение сканера и принтера без использования ресурсов памяти или ЦПУ компьютера. FireWire поддерживает также подключение нескольких машин к шине, а с помощью программного обеспечения возможно формирование IP-сетей между машинами, соединенными через FireWire. Для реализации протокола используется 6-проводный кабель, что более удобно, чем в случае SCSI, и может также обеспечить до 45 ватт питания на порт. Это позволяет в случае применения устройств с малым потреблением обойтись без отдельных сетевых кабелей.

FireWire 400 может передавать данные между устройствами со скоростью 100, 200 или 400 Мбит/с (в действительности это 98.304, 196.608 или 393.216 Мбит/с, и называется S100, S200 и S400). Длина кабеля ограничивается 4.5 метрами, но в случае использования петлевой, ромашка-подобной схемы с 16-ю кабелями, суммарная длина соединений может достигать 72 метров. Стандарт FireWire 800 был введен в 2003, и позволяет поднять пропускную способность до 786.432 Мбит/с при сохранении совместимости для работы при более низких скоростях.

Архитектура IEEE-1394

Стандарт IEEE 1394-1995 определяет две категории шины: backplane и кабель. Шина backplane служит для обеспечения параллельной передачи данных, которая является альтернативой последовательной передачи данных между устройствами, подключенными к backplane. Кабельная шина представляет собой древовидную сеть, состоящую из шинных бриджей и узлов (кабельные устройства). 6-битовый идентификатор имени узла позволяет иметь до 63 узлов, подключенных к одной шинному бриджу; 10 битовый шинный идентификатор позволяет иметь до 1,023 бриджей в системе. Это означает, например, что до 63 устройства может быть подключено к одной карте адаптера 1394 в PC.

Каждый узел обычно имеет три разъема, хотя стандарт предусматривает от 1 до 27 разъемов на одно устройство уровня PHY. До 16 узлов может быть подключено к сети при схеме типа ромашки с помощью кабелей длиной 4.5 м. При этом суммарная длина кабелей оказывается равной 72 м. Шина 1394 может рассматриваться как plug-and-play шина.

Стандарт для кабеля 1394 определяет три базовые скорости передачи: 98.304, 196.608 и 393.216 Мбит/с. Пользователь DV устройства использует скорость S100, но большинство адаптеров 1394 PC поддерживают скорость S200. Скорость работы всей шины обычно является самой медленной; однако, если мастер шины (контроллер) использует Topology_Map и Speed_Map для специфицированной пары узлов, шина может поддерживать кратные (более высокие) скорости обмена для данной пары устройств.

Возможен изохронный и асинхронный обмен данными. Изохронный режим передачи шины 1394 обеспечивает гарантированную полосу и необходимую задержку при высокоскоростной передаче через несколько каналов. При сбросе шины или при включении изохронного режима узла, узел запрашивает полосу. Если нужная полоса недоступна, запрашивающее устройство периодически повторяет запросы.

IEEE 1394 является платформа независимым стандартом. Его характеристики превосходят известные I/O интерфейсы. IEEE 1394 может предоставить интерфейс с верхним слоем нового параллельного стандарта для порта, IEEE 1284 . Хотя скорости передачи IEEE 1284 4 - 32 Мбит/с ниже по быстродействию, чем 1394, 1284 находит применение при работе с принтерами, так как нужна обратная совместимость с существующим параллельным интерфейсом Centronics. Устройства IEEE 1394 с различными скоростями передачи могут соединяться друг с другом, обеспечивая обратную совместимость с устройствами меньшего быстродействия.

Стандартные соединения шины осуществляются через 6-проводный кабель, содержащий две отдельные экранированные скрученные пары для передачи данных, два провода для подвода питания, и общий экран. Скрученные пары используются для передачи и приема данных. Силовые провода служат для подачи напряжения (8 - 40) В, при токе до 1.5 А. Для гальванической изоляции применяются трансформаторы, которые могут работать при разности потенциалов до 500 В, или конденсаторы, обеспечивающие изоляцию при напряжениях до 60В относительно земли.

В 2004 году был утвержден стандарт IEEE 1394.1 , который позволяет расширить число подключаемых устройств до 64449.

В 2005 году принята версия стандарта IEEE 1394c , которая позволяет использовать кабель категории 5е (Ethernet). При этом появилась возможность использовать параллельно IEEE 1394c и GigaEthernet на одном кабеле. Максимальная заявленная длина сегмента - 100 м, Максимальная скорость соответствует S800 - 800 Мбит/с.

Внешние проводные интерфейсы

02:39 29.04.2008
Алексей Садовский

Стандарт FireWire (IEEE 1394)

Стандарт под техническим названием IEEE 1394 был официально представлен в 1995 году. Но его разработка была начала еще в конце 80-х годов прошлого века. Начала ее небезызвестная Apple. Тогда она планировала выпустить альтернативу интерфейсу SCSI. Причем альтернативу, ориентированную на работу с аудио и видео устройствами. Со временем разработка была передана институту IEEE.

У IEEE 1394 есть несколько имен. FireWire - это коммерческое именование самой Apple. Сегодня оно встречается чаще всего на пару с техническим названием. Со временем японская Sony, часто идущая своим путем, стала именовать этот стандарт i.LINK. Не осталась в долгу и Panasonic, предложив свое имя: DV.

Несмотря на то, что FireWire изначально был ориентирован на аудио/видео оборудование (даже был принят в качестве A/V-стандарта организацией со смешной для нашего языка аббревиатурой HANA - High Definition Audio-Video Network Alliance) со временем с его поддержкой появились устройства хранения данных вроде внешних жестких дисков и оптических приводов.

Давайте разберемся как работает IEEE 1394. В сравнении с USB есть множество отличий. Прежде всего FireWire работает по принципу "точка-точка" (peer-to-peer), а не "мастер-подчиненный" (master-slave). Получается, что каждое устройство, подключенное по FireWire, имеет одинаковый ранг. Одним из преимуществ такого подхода - возможность вести обмен данными между устройствами напрямую без участия компьютера, не затрачивая на это его ресурсы. Некоторые читатели могут заметить, что USB On-The-Go предоставляет такую же функциональность. Но ведь в FireWire она была изначально, а в универсальной последовательной шине - буквально пару лет как появилась.

Так же как и USB FireWire поддерживает систему Plug-and-Play и hot swap (возможность подключать устройства без выключения компьютера). В отличие от USB устройствам FireWire не присваивается уникальный идентификатор при подсоединении к системе. В каждом из них зашит свой уникальный идентификатор, соответствующий стандарту IEEE EUI-64. Последний является расширением для MAC-адресов, широко применяемых среди сетевых устройств.

Топология шины FireWire также дерево. При необходимости увеличить число портов можно подключать специальные FireWire-хабы. О глубине "вложенности" мы данных не нашли, поэтому предположим, что она может быть достаточно большой. Но максимальное число подключенных устройств (надо полагать на один FireWire-контроллер) составляет 63.

И немного о принятых стандартах и версиях шины FireWire. Всего мы их насчитали пять штук.

FireWire 400 (IEEE 1394-1995). Самая первая версия стандарта, принятая в 1995 году. Поддерживает скорость передачи данных 100 (подстандарт S100), 200 (S200) и 400 (S400) Мбит/с. Длина кабеля может составлять 4.5 метра. Тем не менее, в отличие от USB, FireWire работает по принципу репитеров. Репитеры (по сути усилители сигнала) могут быть независимыми, увеличивая общую длину кабеля, либо встроенными в хабы и устройства с поддержкой FireWire. Таким образом общая длина провода для стандарта S400 может составлять до 72 метров.

Основной тип коннектора FireWire выполнен в виде шестиугольника и имеет шесть контактов. По своим физическим размерам он несколько толще разъема USB. Зато через него может проходить значительно больше энергии. Так напряжение может составлять от 24 до 30 В, а сила тока - 1.5 А.

IEEE 1394a-2000. Данный стандарт был принят в 2000 году. Он внес некоторые дополнения в оригинальную спецификацию FireWire. В частности добавилась поддержка асинхронной передачи данных, более быстрое распознание подключенных устройств, объединение пакетов и энергосберегающий "спящий" режим. Кроме того был "узаконена" маленький вариант коннектора.

Уменьшенная версия разъема работает только с четырьмя контактами, но питания она может передавать значительно меньше. Сегодня именно этот тип наиболее распространен и он же чаще всего встречается в ноутбуках (лишь Apple продолжает устанавливать шестиконтактные разъемы). Соединить маленький разъем и большой коннектор (или наоборот) можно через специальный кабель-переходник.

FireWire 800 (IEEE 1394b-2002). В 2002 году было принято еще одно дополнение к стандарту FireWire. Оно получило название IEEE 1394b (а первая версия стала именоваться IEEE 1394a) или FireWire 800. Цифра "800" прямо указывает на максимальную скорость передачи данных - 800 Мбит/с.

Вдвое более высокая скорость потребовала разъем другого типа. Теперь в нем уже используется 9 контактов. При этом была сохранена обратная совместимость с FireWire 400 через кабель-переходник. Конечно, подключая старые устройства к новому порту или наоборот скорость упадет.

Заметим, что 800 Мбит/с для IEEE 1394b не предел. В тестовом режиме поддерживается передача на скорости до 3200 Мбит/с, но эта возможность будет раскрыта несколько позже. Также стало возможным использовать два типа кабеля: обычный и оптический. В первом случае максимальная длина составит 5 метров, а во втором - до 100 метров. Электрические характеристики обновленного стандарта не изменились.

FireWire 800 сегодня чаще всего можно встретить в рабочих станциях и компьютерах Apple. На обычные материнские платы пока если и устанавливается, то FireWire 400. Да и пока на рынке сравнительно мало устройств с поддержкой более быстрой спецификации FireWire. Как правило это внешние жесткие диски, объединенные в RAID-массив. Да и то, они чаще всего поддерживают передачу по 3-4 интерфейсам (USB 2.0, FireWire 400/800, eSATA).

FireWire S800T (IEEE 1394c-2006). Главное нововведение этого стандарта - поддержка возможности использования витой пары категории 5e, на конце которой разведены обычные коннекторы RJ-45. Первое нововведение потребовало и второго - автоматического определение подключенного кабеля. Кроме этого были внесены незначительные изменения и исправления в IEEE 1394b.

FireWire S3200. Ну и о будущем. Объявление о планах выпустить USB 3.0 не могло не отразиться на FireWire. Итог - в декабре было объявлено о намерениях представить спецификацию стандарта, способного передавать на скорости до 3.2 Гбит/с. И в данном случае сделать это, вероятно, будет проще чем с USB. Ведь современный FireWire 800 уже может передавать на такой скорости данные. Остается лишь отладить технологию и хорошо ее протестировать, а не серьезно дорабатывать.

На этом создатели FireWire останавливаться не собираются. Следующий на очереди стандарт со скоростью передачи до 6.4 Гбит/с. Правда, если S3200 может появится в течение года-двух, то второй пока неизвестно когда увидит свет. Но надо полагать, затягивать с ним не станут.

В конце рассказа о FireWire попробуем разобраться почему при всей его прелести он №2 после USB. Первый аргумент против - более низкая скорость (если сравнить наиболее распространенный FireWire 400 и USB 2.0). Тем не меняя, речь идет о теоретической максимальной пропускной способности. Она достижима, но лишь при определенных условиях, довольно редко выполняемых в реальности.

Мы не стали сами тестировать скорость (все же это не статья "Что выбрать: USB или FireWire?"), но нашли в Интернете довольно много отзывов и заметок по этой теме. Так вот, в реальных ситуациях FireWire оказывается практически всегда быстрее. Разница порой может составлять довольно много - до 30-70%. Отмечается, что скорость USB 2.0 редко превышает 35 Мбайт/с (при теоретическом пике 60 Мбайт/с), тогда как FireWire спокойно передает данные со скоростью до 49 Мбайт/с.

И возможности обеспечения питанием у IEEE 1394 куда лучше. При использовании полноразмерного шестиконтактного разъема подключение внешнего источника питания требуется куда реже, чем в случае USB. Да и устройства заряжались бы значительно быстрее.

Так почему же в каждом компьютере установлено по 4-10 портов USB и хорошо если один FireWire, а не наоборот? Потому же почему на 90% ПК проинсталлирована Windows, а на Mac OS только на 5%. В свое время Apple отказалась начать лицензирование своей операционной системы производителям компьютеров и в итоге Microsoft теперь первая.

На FireWire не было наложено столь категорических ограничений (таких, что их можно устанавливать на "яблочные" системы), но Apple, как владелец патента на технологию, вполне законно хочет получать отчисления. Для производителей компьютеров установлена такса $0.25, а для производителей оборудования (камер, внешних HDD и т.д.) - $1-2.

USB изначально открытый стандарт, ориентированный на широкую аудиоторию. То есть он банально обходится дешевле, поэтому его все и предпочли, даже сама Apple совсем не брезгует им (достаточно вспомнить MacBook Air , оснащенный только одним USB и обделенный традиционным FireWire, а также перевод iPod с FireWire на USB).

Мы же посоветуем при возможности все же использовать FireWire, особенно если требуется передавать большие объемы данных. Например, при подключении внешнего жесткого диска. Впрочем, для последнего типа устройств уже есть собственный стандарт - eSATA.

В последнее время, в связи с бурным ростом возможностей компьютерной обработки видеоизображений в компьютерном мире возникла острейшая нужда в высокоскоростной шине, по которой было бы возможно передавать значительные потоки данных, и кроме этого, требовала всего нескольких проводов (т.е. была бы последовательной), позволяла бы строить "деревья", на которые можно было бы "нанизывать" различные периферийные устройства. По скоростным характеристикам из существующих шин, допускающих подключение внешних устройств к компьютеру, подходит только SCSI, но она не удовлетворяет многим из условий, описанных выше.
Во-первых, для высокоскоростной передачи данных необходим вариант Ultra Wide SCSI, который требует разъемов с большим числом контактов, что делает практически невозможным размещение такого разъема на, например, цифровой видеокамере. Во-вторых, топология SCSI шины предпологает только последовательное подключение устройств к шине, что приводит как к необходимости иметь на внешнем устройстве два разъема и так и иметь в обязательном порядке терминатор для установки его на последнем разъеме в цепи. В-третьих, шина SCSI не предусматривает цепей питания для периферийных устройств и это приводит к обязательной необходимости внешнего источника питания для каждого из периферийных устройств. В-четвертых, шина SCSI не предусматривает "горячего" (т.е. без быключения питания и перезагрузки компьютера) подключения/отключения устройств на шине.
Интерфейс USB, который очень подходит конструктивно (маленький разъем, есть цепи питания для периферийных устройств), не имеет необходимой для переноса больших потоков данных пропускной способности.
Именно из-за ограничений имеющихся шин интерфейс IEEE-1394 (FireWire) стал широко внедряться в компьютерной индустрии в последние годы уходящего века. Так как название FireWire (огненный провод) принадлежит фирме Apple Computers и может использоваться только для описания изделий Apple или с ее разрешения, правильное название - IEEE-1394. Некоторые компании придумали собственное зарегистрированное название, например у Sony - iLink. Пока основная сфера применения IEEE-1394 - поддержка обмена данными между компьютером и видеокамерами и видеомагнитофонами; DV стандарта. В связи с тем, что DV видеокамеры выпускаются во все больших и больших количествах и при непрерывном падении стоимости, некоторые производители материнских плат (В частности, фирма ASUSTeK Computers) уже объявили о выходе плат со встроенным контроллером IEEE-1394.
Новая сфера применения, получившая основное развитие с начала 2000 года - устройства хранения информации с интерфейсом IEEE-1394. Начали выпускаться внешние box"ы для установки в них любых IDE/ATAPI устройств с внешним интерфейсом IEEE-1394, питанием по этому же интерфейсу и возможностью "горячего" подключения к компьютеру. В первую очередь такие устройства находят себе применение для обмена видеоинформацией, так как на один IDE жесткий диск сейчас возможно записать до 3 часов видео DV формата и, как правило, в компьютерах, предназначенных для обработки цифрового видео, есть контроллер интерфейса IEEE-1394. Фирма Fujitsu также выпустила аналогичные накопители на магнитооптических дисках емкостью до 1.3 GBytes.

Технические характеристики

Основные характеристики шины можно свести к следующим показателям:

• скорость передачи данных до 400 Mbits/s с развитием шины в будущем до скоростей в 800 и более Mbits/s
• 16-ти разрядный адрес позволяет адресовать до 64K узлов на шине
• предельная теоретическая длина шины 224 метра
• "горячее" подключение/отключение без потери данных
• автоматическое конфигурирование, аналогичное Plug&Play
• произвольная топология шины - по аналогии с локальными сетями может использоваться как "звезда" так и общая шина (только в виде цепочки, в отличие от сети на коаксиальном кабеле)
• никакие терминаторы не требуются
• возможность обмена с гарантированной пропускной способностью, что крайне необходимо для передачи видеоизображений

Топология шины

Топология IEEE-1394 позволяет как древовидную, так и цепочечную архитектуру, а также комбинацию из того и другого. Поэтому легко строить любые варианты подключения различных устройств к шине. Стандарт предусматривает архитектурное разделение шины на 2 основных блока - кабельная часть и контроллер (контроллеры). Так как контроллеров может быть несколько, эту часть также называют объединительной (backplane - дословно задний план, кросс-плата и т.п.).
Адрес узла на "дереве" 16-ти разрядный, что позволяет адресовать до 64К узлов. К каждому узлу может быть подключено до 16-ти конечных устройств. На объединительной панели (backplane) может быть подключено до 63 узлов к одному мосту (bridge) шины. Так как под идентификатор номера шины (моста) отведено 10 разрядов, то общее количество узлов и составляет 64K.
Каждый узел обычно предусматривает подключение 3-х устройств, хотя собственно стандарт разрешает подключение до 27 устройств. Устройства могут быть подключены через стандартные кабели длиной до 4.2 метра.

Пример топологии IEEE-1394

Физические адреса (ID) устройствам назначаются при подаче питания на контроллер шины и устройства, подключенные к ней, после общего сброса шины, а также при "горячем" подключении устройства к шине. Адреса присваиваются в порядке последовательности обнаружения и/или подключения устройств. Никакая установка перемычек или переключателей на самих устройствах не требуется.
Стандарт на кабельную часть предусматривает три скорости передачи данных по шине - 98.304, 196.608 и 393.216 Mbits/s. Обычно эти значения в различных документах огругляют до 100, 200 и 400 Mbits/s, используя для краткости обозначения S100, S200 и S400.

Благодаря применению размножителей, репитеров и т.п. устройств топология IEEE-1394 может быть достаточно сложной, хотя в 90% случаев ее применения наверняка столь сложная топология не потребуется.

Совместимость

Для удобства программирования и совместимости устройств на IEEE-1394 был разработан стандарт, названный Open Host Controller Interface (OHCI). Он предъявляет определенные требования к регистрам контроллера IEEE-1394 и их отображению в памяти. Кроме этого, OHCI совместимый контроллер должен удовлетворять требованиям по управлению энергопотреблением в соответствии со спецификацией ACPI.
Microsoft в своих операционных системах Windows 98 Second Edition и Windows 2000 поддерживает только OHCI совместимые контроллеры IEEE-1394. Все остальные контроллеры (например, от Adaptec) должны сопровождаться соответствующими драйверами и совместимость таких устройств с драйверами жестких дисков операционной системы, например, не гарантируется.

Кабели и разъемы

Стандартный кабель для IEEE-1394 состоит из 2 витых пар передачи сигналов шины, двух проводов питания и все это заключено в экранированную оболочку. Провода питания рассчитаны на ток до полутора ампер и напряжение от 8 до 40 вольт. На рисунке ниже показан один из вариантов кабеля IEEE-1394.

Кабели и розетки для подключения периферийных устройств существуют в нескольких вариантах, в зависимости от требуемых параметров:

Кабель на 6/6 проводов, поддержка скорости передачи до 400 Mbits/s. Напряжение питания до 40 V при токе до 1.5 А. Длина от 0.7 м до 4.5 м.
Кабель на 6/4 проводов, поддержка скорости передачи до 100 Mbits/s. Напряжение питания до 5 V при токе до 0.5 А. Длина от 1 м до 4.5 м.
Кабель на 4 провода, поддержка скорости передачи до 100 Mbits/s. Напряжение питания до 5 V при токе до 0.5 А. Длина от 1 м до 4.5 м.
Розетка на 4 провода, поддержка скорости передачи до 400 Mbits/s. Напряжение питания до 5 V при токе до 0.5 А.
Розетка на 6 проводов, поддержка скорости передачи до 400 Mbits/s. Напряжение питания до 40 V при токе до 1.5 А.

При разработке идеального ПК особо важное значение приобретает правильный выбор шины для подключения периферийных устройств. Этот канал связи между компьютером и его компонентами оказывает существенное влияние на производительность ПК и его стоимость.

Ieee 1394 (Firewire, iLink)

IEEE 1394 (Firewire, iLink) – это последовательная высокоскоростная шина, предназначенная для обмена цифровой информацией между компьютером и другими электронными устройствами. Эта шина также идеально подходит для работы мультимедийных приложений в реальном времени. Интерфейс IEEE-1394 разрабатывался для того, чтобы обеспечить высокоскоростной доступ, главным образом к устройствам хранения информации, таким как жесткие диски, приводы CD и DVD.

Технические характеристики ieee 1394

Скорость передачи данных до 400 Mbits/s по стандарту IEEE-1394a и 800 Mbits/s по стандарту IEEE-1394b,

16-ти разрядный адрес позволяет адресовать до 64K узлов на шине

Предельная теоретическая длина шины 224 метра

- "горячее" подключение/отключение без потери данных

Автоматическое конфигурирование, аналогичное Plug&Play

Произвольная топология шины - по аналогии с локальными сетями может использоваться как "звезда" так и общая шина (только в виде цепочки, в отличие от сети на коаксиальном кабеле)

Отсутствие терминаторов (при подключении к SCSIна последнем устройстве необходим терминатор)

Возможность обмена с гарантированной пропускной способностью, что крайне необходимо для передачи видеоизображений

Максимальное расстояние между двумя устройствами в цепочке по IEEE-1394a - 4.5 м, по IEEE-1394b - 100 м.

При этом шина обеспечивает:

1. цифровой интерфейс - позволяет передавать данные между цифровыми устройствами без потерь информации

2. небольшой размер - тонкий кабель заменяет груду громоздких проводов

3. простота в использовании - отсутствие терминаторов, идентификаторов устройств или предварительной установки

4. небольшая стоимость для конечных пользователей

5. возможность обработки мультимедиа-сигнала в реальном времени

6. открытая архитектура - отсутствие необходимости использования специального программного обеспечения

Работа шины ieee 1394

Стандарт 1394 определяет общую структуру шины, а также протокол передачи данных и разделения носителя. Древообразная структура шины всегда имеет "корневое" устройство, от которого происходит ветвление к логическим "узлам", находящимся в других физических устройствах. Корневое устройство отвечает за определенные функции управления. Так, если это ПК, он может содержать мост между шинами 1394 и PCI и выполнять некоторые дополнительные функции по управлению шиной. Корневое устройство определяется во время инициализации и, будучи однажды выбранным, остается таковым на все время подключения к шине.

рис. 1. Пример топологии IEEE-1394.

Сеть 1394 может включать до 63 узлов, каждый из которых имеет свой 6-разрядный физический идентификационный номер. Несколько сетей могут быть соединены между собой мостами. Максимальное количество соединенных шин в системе – 1023. При этом каждая шина идентифицируется отдельным 10-разрядным номером. Таким образом, 16-разрядный адрес позволяет иметь до 64449 узлов в системе. Поскольку разрядность адресов устройств 64 бита, а 16 из них используются для спецификации узлов и сетей, остается 48 бит для адресного пространства, максимальный размер которого 256 Терабайт (256х10244 байт) для каждого узла. Конструкция шины удивительно проста. Устройства могут подключаться к любому доступному порту (на каждом устройстве обычно 1 – 3 порта). Шина допускает "горячее" подключение – соединение или разъединение при включенном питании. Нет также необходимости в каких-либо адресных переключателях, поскольку отсутствуют электронные адреса.

Каждый раз, когда узел добавляется или изымается из сети, топология шины автоматически переконфигурируется в соответствии с шинным протоколом. Однако есть несколько ограничений. Между любыми двумя узлами может существовать не больше 16 сетевых сегментов, а в результате соединения устройств не должны образовываться петли. К тому же для поддержки качества сигналов длина стандартного кабеля, соединяющего два узла, не должна превышать 4,5 м. С технической точки зрения работа по подключению устройств к сети тривиальна.

IEEE 1394

IEEE 1394 (FireWire, i-Link) - последовательная высокоскоростная шина , предназначенная для обмена цифровой информацией между компьютером и другими электронными устройствами.

Различные компании продвигают стандарт под своими торговыми марками:

• Apple - FireWire
• Sony - i.LINK
• Yamaha - mLAN
• - Lynx
• Creative - SB1394

История

• в 1986 году членами Комитета по Стандартам Микрокомпьютеров (Microcomputer Standards Committee) принято решение объединить существовавшие в то время различные варианты последовательной шины (Serial Bus)
• в 1992 году разработкой интерфейса занялась Apple
• в 1995 году принят стандарт IEEE 1394

Преимущества

• Горячее подключение - возможность переконфигурировать шину без выключения компьютера
• Различная скорость передачи данных - 100, 200 и 400 Мбит/с в стандарте IEEE 1394/1394a, дополнительно 800 и 1600 Мбит/с в стандарте IEEE 1394b и 3200 Мбит/с в спецификации S3200.
• Гибкая топология - равноправие устройств, допускающее различные конфигурации (возможность «общения» устройств без компьютера)
• Высокая скорость - возможность обработки мультимедиа-сигнала в реальном времени
• Поддержка изохронного трафика
• Поддержка атомарных операций - сравнение/обмен, атомарное увеличение (операции семейства LOCK - compare/swap, fetch/add и т. д.).
• Открытая архитектура - отсутствие необходимости использования специального программного обеспечения
• Наличие питания прямо на шине (маломощные устройства могут обходиться без собственных блоков питания). До полутора ампер и напряжение от 8 до 40 вольт.
• Подключение до 63 устройств.

Шина IEEE 1394 может использоваться для:

• Создания компьютерной сети .
• Подключения аудио и видео мультимедийных устройств.
• Подключения принтеров и сканеров .
• Подключения жёстких дисков , массивов RAID .

Основные сведения

Кабель представляет собой 2 витые пары - А и B, распаянные как A к B, а на другой стороне кабеля как B к A. Также возможен необязательный проводник питания.

Устройство может иметь до 4 портов (разъёмов). В одной топологии может быть до 64 устройств. Максимальная длина пути в топологии - 16. Топология древовидная, замкнутые петли не допускаются.

При присоединении и отсоединении устройства происходит сброс шины, после которого устройства самостоятельно выбирают из себя главное, пытаясь взвалить это «главенство» на соседа. После определения главного устройства становится ясна логическая направленность каждого отрезка кабеля - к главному или же от главного. После этого возможна раздача номеров устройствам. После раздачи номеров возможно исполнение обращений к устройствам.

Во время раздачи номеров по шине идет трафик пакетов, каждый из которых содержит в себе количество портов на устройстве, а также ориентацию каждого порта - не подключен/к главному/от главного, а также максимальную скорость каждой связи (2 порта и отрезок кабеля). Контроллер 1394 принимает эти пакеты, после чего стек драйверов строит карту топологии (связей между устройствами) и скоростей (наихудшая скорость на пути от контроллера до устройства).

Операции шины делятся на асинхронные и изохронные.

Асинхронные операции - это запись/чтение 32-битного слова, блока слов, а также атомарные операции. Асинхронные операции используют 24-битные адреса в пределах каждого устройства и 16-битные номера устройств (поддержка межшинных мостов). Некоторые адреса зарезервированы под главнейшие управляющие регистры устройств. Асинхронные операции поддерживают двухфазное исполнение - запрос, промежуточный ответ, потом позже окончательный ответ.

Изохронные операции - это передача пакетов данных в ритме, строго приуроченном к ритму 8 КГц, задаваемому ведущим устройством шины путем инициации транзакций «запись в регистр текущего времени». Вместо адресов в изохронном трафике используются номера каналов от 0 до 31. Подтверждений не предусмотрено, изохронные операции есть одностороннее вещание.

Изохронные операции требует выделения изохронных ресурсов - номера канала и полосы пропускания. Это делается атомарной асинхронной транзакцией на некие стандартные адреса одного из устройств шины, избранного как «менеджер изохронных ресурсов».

Помимо кабельной реализации шины, в стандарте описана и наплатная (реализации неизвестны).

Использование

Сеть поверх 1394

Около 1998 г. содружество компаний, в том числе Microsoft, развивали идею обязательности 1394 для любого компьютера и использования 1394 внутри корпуса, а не только вне него. Существовали даже карты контроллеров с одним из разъемов, направленным внутрь корпуса. Также существовала идея Device Bay, то есть отсека для устройства со встроенным в отсек разъемом 1394 и поддержкой горячей замены.

Все это прослеживается в материалах Microsoft той поры, предназначенных для разработчиков компьютеров. Можно сделать вывод, что 1394 предлагали как замену ATA, то есть на роль, ныне выполняемую SATA.

Все эти идеи быстро кончились провалом, одна из главных причин - лицензионная политика Apple, требующего выплат за каждый чип контроллера.

MiniDV видеокамеры

Исторически первое использование шины. Используется и по сей день как средство захвата фильмов с MiniDV в файлы. Возможен и захват с камеры на камеру.

Видеосигнал, идущий по 1394, идет практически в том же формате, что и хранится на видеоленте. Это упрощает камеру, снижая требования к ней по наличию памяти.

Использование 1394 c miniDV положило конец проприетарным платам видеозахвата.

Отладчики

Интересным свойством контроллеров 1394 является способность читать и писать произвольные адреса памяти со стороны шины без использования процессора и ПО. Это проистекает из богатого набора асинхронных транзакций 1394, а также из ее структуры адресации.

Эта возможность чтения и редактирования памяти через 1394 без помощи процессора послужила причиной использования 1394 в двухмашинном отладчике ядра Windows - WinDbg. Такое использование существенно быстрее последовательного порта, но требует ОС не ниже Windows XP с обеих сторон. Также возможность используется в отладчиках для других ОС, например firescope для linux.

Организация устройств IEEE 1394

Устройства IEEE 1394 организованы по трехуровневой схеме - Transaction, Link и Physical, соответствующие трем нижним уровням модели OSI .

Transaction Layer - маршрутизация потоков данных с поддержкой асинхронного протокола записи-чтения.

Link Layer - формирует пакеты данных и обеспечивает их доставку.

Physical Layer - преобразование цифровой информации в аналоговую для передачи и наоборот, контроль уровня сигнала на шине, управление доступом к шине.

IEEE 1394a

В 2000 году был утверждён стандарт IEEE 1394а. Был проведён ряд усовершенствований, что повысило совместимость устройств.

Было введено время ожидания 1/3 секунды на сброс шины, пока не закончится переходный процесс установки надёжного подсоединения или отсоединения устройства.

IEEE 1394b

IEEE 1394c

Появившийся в 2006 году стандарт 1394c позволяет использовать кабель Cat 5e от Ethernet . Возможно использовать параллельно с Gigabit Ethernet , то есть использовать две логические и друг от друга не зависящие сети на одном кабеле. Максимальная заявленная длина - 100 м, Максимальная скорость соответствует S800 - 800 Мбит/с.

Разъёмы

Существуют четыре (до IEEE 1394c - три) вида разъёмов для FireWire:

• 4pin (IEEE 1394a без питания) стоит на ноутбуках и видеокамерах. Витая пара (два контакта) для передачи сигнала (информации) и вторая витая пара (др. два контакта) - для приема.
• 6pin (IEEE 1394a). Дополнительно два провода для питания.
• 9pin (IEEE 1394b). Дополнительно два контакта для экранов витых пар (приёма и передачи информации). И еще один контакт - резерв.
• RJ-45 (IEEE 1394c).

См. также

Примечания

Ссылки

• Интерфейс IEEE 1394 По материалам курса Kramer AV Academy - Архив журнала «625» № 7/2005 картинки, грамотно показаны как функциональные схемы, дерево узлов, схемы арбитража, так и разрез кабеля и смысл переходников.

• 1394 Trade Association (англ.)
• Рабочая группа IEEE p1394c (англ.)