1394 соединение что это - TurboComputer.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

1394 соединение что это

IEEE 1394 (Firewire) — новая последовательная шина

Введение

IEEE 1394 или Firewire — это последовательная высокоскоростная шина, предназначенная для обмена цифровой информацией между компьютером и другими электронными устройствами. Благодаря невысокой цене и большой скорости передачи данных эта шина становится новым стандартом шины ввода-вывода для персонального компьютера. Ее изменяемая архитектура и одноранговая топология делают Fireware идеальным вариантом для подключения жестких дисков и устройств обработки аудио- и видеоинформации. Эта шина также идеально подходит для работы мультимедийных приложений в реальном времени. В этом материале приведены некоторые общие сведения о стандарте IEEE 1394.

Зачем нужен новый интерфейс

Прежде всего, посмотрите на заднюю стенку своего компьютера. Там можно найти множество всяких разъемов: последовательный порт для модема, принтерный порт для принтера, разъемы для клавиатуры, мыши и монитора, SCSI-интерфейс, предназначенный для подключения внешних носителей информации и сканеров, разъемы для подключения аудио и MIDI устройств, а также для устройств захвата и работы с видеоизображениями. Это изобилие сбивает с толка пользователей и создает беспорядок из соединительных кабелей. Причем, нередко производители ноутбуков используют и другие типы коннекторов.

Новый интерфейс призван избавить пользователей от этой мешанины и к тому же имеет полностью цифровой интерфейс. Таким образом, данные с компакт-дисков и цифровых магнитофонов смогут передаваться без искажений, потому что в настоящее время эти данные сначала конвертируются в аналоговый сигнал, а затем обратно оцифровываются устройством-получателем сигнала. Кабельное телевидение, радиовещание и видео CD передают данные также в цифровом формате.

Цифровые устройства генерируют большие объемы данных, необходимые для передачи качественной мультимедиа-информации. Например:

Высококачественное видео
Цифровые данные = (30 frames / second) (640 x 480 pels) (24-bit color / pel) = 221 Mbps

Видео среднего качества
Цифровые данные = (15 frames / second) (320 x 240 pels) (16-bit color / pel) = 18 Mbps

Высококачественное аудио
Цифровые данные = (44,100 audio samples / sec) (16-bit audio samples) (2 audio channels for stereo) = 1.4 Mbps

Аудио среднего качества
Цифровые данные = (11,050 audio samples / sec) (8-bit audio samples) (1 audio channel for monaural) = 0.1 Mbps

Обозначение Mbps — мегабит в секунду.

Для решения всех этих проблем и высокоскоростной передачи данных была разработана шина IEEE 1394 (Firewire).

IEEE 1394 — высокоскоростная последовательная шина

Стандарт поддерживает пропускную способность шины на уровнях 100, 200 и 400 Мбит/с. В зависимости от возможностей подключенных устройств одна пара устройств может обмениваться сигналами на скорости 100 Мбит/с, в то время как другая на той же шине — на скорости 400 Мбит/с. В начале следующего года будут реализованы две новые скорости — 800 и 1600 Мбит/с, которые в настоящее время предлагаются как расширение стандарта. Такие высокие показатели пропускной способности последовательной шины практически исключают необходимость использования параллельных шин, основной задачей которых станет передача потоков данных, например несжатых видеосигналов, внутри компьютера.

Таким образом, Firewire удовлетворяет всем вышеперечисленным требованиям, включая:

  • Цифровой интерфейс — позволяет передавать данные между цифровыми устройствами без потерь информации
  • Небольшой размер — тонкий кабель заменяет груду громоздких проводов
  • Простота в использовании — отсутствие терминаторов, идентификаторов устройств или предварительной установки
  • Горячее подключение — возможность переконфигурировать шину без выключения компьютера
  • Небольшая стоимость для конечных пользователей
  • Различная скорость передачи данных — 100, 200 и 400 Мбит/с
  • Гибкая топология — равноправие устройств, допускающее различные конфигурации
  • Высокая скорость — возможность обработки мультимедиа-сигнала в реальном времени
  • Открытая архитектура — отсутствие необходимости использования специального программного обеспечения

Благодаря этому шина IEEE 1394 может использоваться с:

  • Компьютерами
  • Аудио и видео мультимедийными устройствами
  • Принтерами и сканерами
  • Жесткими дисками, массивами RAID
  • Цифровыми видеокамерами и видеомагнитофонами

Простейшая система для видеоконференций, построенная на шине IEEE 1394, использующая два 15 fps аудио/видео канала загрузит всего третью часть 100Mbps интерфейса 1394. Но, в принципе, для этой задачи возможно и использование 400Mbps интерфейса.

Кабель IEEE 1394

Шесть контактов FireWire подсоединены к двум проводам, идущим к источнику питания, и двум витым парам сигнальных проводов. Каждая витая пара и весь кабель в целом экранированы.

Провода питания рассчитаны на ток до 1,5 А при напряжении от 8 до 40 В, поддерживают работу всей шины, даже когда некоторые устройства выключены. Они также делают ненужными кабели питания во многих устройствах. Не так давно инженеры Sony разработали еще более тонкий четырехпроводный кабель, в котором отсутствуют провода питания. (Они намерены добавить свою разработку к стандарту.) Этот так называемый AV-разъем будет связывать небольшие устройства, как “листья” с “ветками” 1394.

Гнездо разъема имеет небольшие размеры. Ширина его составляет 1/10 ширины гнезда разъема SCSI, у него всего шесть контактов (у SCSI — 25 или 50 разъемов).

К тому же кабель 1394 тонкий — приблизительно в три раза тоньше, чем кабель SCSI. Секрет тут прост — ведь это последовательная шина. Все данные посылаются последовательно, а не параллельно по разным проводам, как это делает шина SCSI.

Топология

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.

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 (256х1024 4 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.

Протокол

Интерфейс позволяет осуществлять два типа передачи данных: синхронный и асинхронный. При асинхронном методе получатель подтверждает получение данных, а синхронная передача гарантирует доставку данных в необходимом объеме, что особенно важно для мультимедийных приложений.

Протокол IEEE 1394 реализует три нижних уровня эталонной модели Международной организации по стандартизации OSI: физический, канальный и сетевой. Кроме того, существует “менеджер шины”, которому доступны все три уровня. На физическом уровне обеспечивается электрическое и механическое соединение с коннектором, на других уровнях — соединение с прикладной программой.

На физическом уровне осуществляется передача и получение данных, выполняются арбитражные функции — для того чтобы все устройства, подключенные к шине Firewire, имели равные права доступа.

На канальном уровне обеспечивается надежная передача данных через физический канал, осуществляется обслуживание двух типов доставки пакетов — синхронного и асинхронного.

На сетевом уровне поддерживается асинхронный протокол записи, чтения и блокировки команд, обеспечивая передачу данных от отправителя к получателю и чтение полученных данных. Блокировка объединяет функции команд записи/чтения и производит маршрутизацию данных между отправителем и получателем в обоих направлениях.

“Менеджер шины” обеспечивает общее управление ее конфигурацией, выполняя следующие действия: оптимизацию арбитражной синхронизации, управление потреблением электрической энергии устройствами, подключенными к шине, назначение ведущего устройства в цикле, присвоение идентификатора синхронного канала и уведомление об ошибках.

Чтобы передать данные, устройство сначала запрашивает контроль над физическим уровнем. При асинхронной передаче в пакете, кроме данных, содержатся адреса отправителя и получателя. Если получатель принимает пакет, то подтверждение возвращается отправителю. Для улучшения производительности отправитель может осуществлять до 64 транзакций, не дожидаясь обработки. Если возвращено отрицательное подтверждение, то происходит повторная передача пакета.

В случае синхронной передачи отправитель просит предоставить синхронный канал, имеющий полосу частот, соответствующую его потребностям. Идентификатор синхронного канала передается вместе с данными пакета. Получатель проверяет идентификатор канала и принимает только те данные, которые имеют определенный идентификатор. Количество каналов и полоса частот для каждого зависят от приложения пользователя. Может быть организовано до 64 синхронных каналов.

Шина конфигурируется таким образом, чтобы передача кадра начиналась во время интервала синхронизации. В начале кадра располагается индикатор начала и далее последовательно во времени следуют синхронные каналы 1, 2… На рисунке изображен кадр с двумя синхронными каналами и одним асинхронным.

Оставшееся время в кадре используется для асинхронной передачи. В случае установления для каждого синхронного канала окна в кадре шина гарантирует необходимую для передачи полосу частот и успешную доставку данных.

Резюме

Таким образом, в скором будущем, на задней панели компьютера можно будет увидеть выходы всего двух последовательных шин: USB для низкоскоростных применений и Firewire — для высокоскоростных. Причем путь в жизнь у шины IEEE 1394 произойдет гораздо быстрее, чем у USB. В этом случае производители программных продуктов и аппаратуры действуют сообща. Уже сейчас доступны различные виды устройств с шиной Firewire, поддержка этой шины будет встроена в операционную систему Windows 98 и в ближайшем будущем ведущие производители чипсетов для PC встроят поддержку этой шины в свои продукты. Так что 1998 год станет годом Firewire.

Интерфейс IEEE 1394

Категории блога

Не давно, на своем старом ноутбуке Asus F3 Ke нашел разъем IEEE 1394:). На протяжении многих лет я даже не задумывался о том, для чего он нужен. Большинство других пользователей, я уверен, что даже при наличии этого разъема, никогда не обращали на него внимания. А ведь в быту этот разъем очень полезен.

Последовательная высокоскоростная шина IEEE 1394 (FireWire, i-Link) предназначена для обмена цифровой информацией между каким либо электронным устройством и компьютером.

Чаще этот обмен осуществляется между кассетной видеокамерой и ПК. Другими словами этот разъем поможет перевести данные с miniDV-кассеты в ваш компьютер. Такие разъемы бывают не только на ноутбуках но и на стационарных компьютерах. Поэтому перед тем как задуматься о покупке платы с данным разъемом нужно тщательно просмотреть ваш ПК на наличие данного разъема. У меня вот как оказалось на ноутбуке есть такой разъем.
Я думаю что не у меня одного дома завалялась какая нибудь кассетная видеокамера и кассеты к ней, с интересным видео:)
Обычно подобное копирование кассеты занимает ровно столько по времени, сколько на ней есть. То есть к примеру на кассете есть видео продолжительностью 40 минут, вот примерно столько и будет копироваться данная информация на компьютер.
Кроме самого разъема, камеры и кассеты, вам так же понадобится кабель, с одной стороны которого шестиконтактный разъем, а на другом — четырехконтактный. Такой кабель нужен для подключения камеры к плате на стационарном компьютере. Если же вы хотите подключить камеру к ноутбуку то здесь разъемы на обеих устройствах совершенно одинаковые — 4х4 pin.

Читайте также:  Создаем эмблему в Фотошопе

Если покупать плату для стационарного компьютера то есть риск того, что будет конфликт оборудования. Потому как подобный разъем существует в некоторых звуковых картах. Проблема решается простой заменой карты с IEEE 1394 одного производителя, на такую же карту другого производителя.
При подключении камеры, ее рекомендуется выключить. После того как вы соединили кабелем камеру и компьютер, нужно будет установить драйвера если они отсутствуют и запустить программное обеспечение которое и позволит управлять процессом оцифровки. Во многих операционных системах программное обеспечение как и драйвера установлены по умолчанию. Поэтому возможно вам осталось купить лишь провод для подключения камеры к компьютеру. В замен стандартному, есть стороннее программное обеспечение, которое парой обладает гораздо более функциональными возможностями.

Технические подробности

Уже почти 20 лет назад, фирма Sony показала свои первые промышленные модели mini-DV видеокамер DCR-XV700 и DCR-XV1000, и именно в них можно было встретить интерфейс IEEE 1394. После этого разъем стал своего рода стандартом для любой видеокамеры. Конечно разработан интерфейс был гораздо раньше.
Изначально высокоскоростной последовательный интерфейс IEEE 1394 разрабатывался компанией Apple как скоростной вариант SCSI. Чуть позже в Apple решили открыть стандарт и призвать к сотрудничеству заинтересованные фирмы. В следствии чего в 1990 году вышло техническое описание этой шины в виде стандарта IEEE 1394, который расшифровывается как Institute of Electrical and Electronic Engineers 1394(стандарт института инженеров по электротехнике и электронике 1394).
Скорость передачи данных — 100, 200, 400 Мбит/c, при этом длина провода должна не превышать 4,5 метра. Максимальное количество устройств — 63. IEEE 1394 похож на USB тем, что может без выключения переконфигурировать аппаратные средства компьютера.
Чуть выше я говорил о том что существует несколько видов кабелей(проводов) и разъемов:

  • шестиконтактный разъем IEEE 1394, позволяет не только передавать данные но и подавать на подключаемое устройство питание, общий ток при этом не более 1,5А, а напряжение от 8 до 40 вольт. Именно поэтому, выше я рекомендовал отключать устройство при подключении к ПК.
  • четырехконтактный разъем IEEE 1394, дает возможность только передавать данные, при это нужно не забыть позаботиться о внешнем источнике питания

Разные компании называют этот стандарт по разному:

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

Поэтому можно встретить различные описания этого разъема в интернете. Но все они работают под единым стандартом IEEE 1394.
Существуют различные вариации данного стандарта, в следствии чего варьируется и скорость передачи данных:

  • IEEE 1394/1394a — 100, 200 и 400 Мбит/с
  • IEEE 1394b — 100, 200, 400, 800 и 1600 Мбит/с
  • S3200 — 100, 200, 400, 800, 1600 и 3200 Мбит/с

Высокая скорость интерфейса передачи данных позволяет обрабатывать различные мультимедийные данные в реальном времени.
Устройства не требующие большой мощности для питания, могут использоваться с интерфейсом без дополнительного блока питания. И это возможно благодаря питанию на самой шине.
Горячее подключение — возможность переконфигурировать шину без выключения компьютера.
Из за гибкой топологии, устройства достаточно равноправны и могут подключаться друг к другу, даже без помощи компьютера.
Топология IEEE-1394 позволяет как древовидную, так и цепочечную архитектуру, а также комбинацию из того и другого. По стандарту, разделить шину архитектурно, можно двумя основными блоками — контроллер(контроллеры) и кабельная часть. Из за того что контроллер может быть не один, часть с контроллерами часто называют объединительной(backplane). Адрес узла на «дереве» 16-ти разрядный, что позволяет адресовать до 64К узлов. По 16 конечных устройств на каждый узел. К одному мосту шины (bridge) на backplane панели может быть подключено до 63 узлов. Так как под идентификатор номера шины (моста) отведено 10 разрядов, то общее количество узлов и составляет 64K.
Стандарт разрешат подключение до 27 устройств, но каждый узел может подключить 3 устройства. ID (физический адрес) назначается устройству при: горячее подключение устройства к шине, общий сброс шины, подача питания на контроллер шины и подключенного устройства. Адреса выдаются в порядке обнаружения устройства. Переключение перемычек как на HDD при этом не требуется. Если применять размножители и репитеры то можно выстроить достаточно сложную топологию IEEE 1394. В большинстве случаев такая сложная топология попросту не нужна.
IEEE 1394 может использоваться как для создания компьютерной сети, так и для подключения различных мультимедийных(аудио,видео) устройств. Можно даже подключить принтер или сканер к примеру. На самом деле вариантов гораздо больше. Но так вышло что наибольшую популярность получил данный способ подключения, именно при подключении видеокамер. Об этом я говорил выше.
Теоретически длина кабеля может достигать 224 метра. Стандарт говорит о следующих цифрах:

  • IEEE 1394a — 4.5 м
  • IEEE 1394b — 100 м

Главной особенностью данного интерфейса является — гарантированная полоса пропуская. Что очень важно при работе с аудио и видеоматериалом. То есть не зависимо от подключенных устройств и их нагрузки на шину, всегда можно организовать так называемый «коридор» между компьютером и видеокамерой.
Кабель представляет из себя следующее: экранированная оболочка, 2 витые пары для передачи сигналов шины и 2 провода питания. Разъемы IEEE 1394 можно разделить на два типа. Первый тип отдает питание устройству(6-и контактный разъем), а второй соответственно не отдает(4-х контактный разъем).
При составлении материлов брал информацию от сюда:

Там же можно почитать подробнее про IEEE 1394. Мне же осталось купить кабель и попробовать оцифровать какую либо старую видео-касету.

IEEE 1394 (FireWire, i-Link)

IEEE 1394 (FireWire, i-Link) представляет собой последовательную высокоскоростную шину для обмена информацией между ПК и прочими устройствами.

Каждый крупный производитель имеет собственный стандарт:

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

Интерфейс IEEE 1394 был разработан в конце 80-х годов (в начале 90-х компания Apple создала свою платформу FireWare), он является стандартом интерфейса для высокоскоростных коммуникаций и изохронной передачи данных в режиме реального времени. Интерфейс 1394 очень сопоставим с USB, нередко эти технологии рассматриваются вместе, хотя USB имеет и большую долю рынка. Компания Apple впервые включила FireWire в некоторые свои модели компьютеров только в 1999 году, а с 2000 года большинство компьютеров Apple оснащалось FireWire-портами. IEEE 1394 изменил паралелльный SCSI во многих приложениях, в силу более низкой стоимости внедрения и простоты, а также более гибкой кабельной системы.

IEEE 1394 это High-Definition Audio-Video Network Alliance (HANA) стандарт подключения для A/V (audio/visual) компонента комуникации. FireWire также доступен в беспроводной связи, оптической и коаксиальной, с использованием изохронных протоколов.

FireWire – это название высокоскоростной серийной шины от компании Apple. Apple инициировали разработку данной шины в 1986 году, она велась специальной рабочей группой, которая в значительной степени финансировалась компанией Apple, хотя у них были и другие партнеры по поддержке этой группы, в частности, Texas Instruments, Sony, Digital Equipment Corporation, IBM и INMOS/SGS Thomson.

На 2007 год, IEEE 1394 является композитом четырех документов: оригинального IEEE Std. 1394-1995, исправленного IEEE Std. 1394a (2000), IEEE Std. 1394b (2002) исправленного, и исправленного IEEE Std. 1394c (2006). 12 июня 2008 года, все эти поправки, а также некоторые технические обновления, были включены в заменяющий все предыдущие стандарт IEEE Std. 1394.

Конкуренты из Sony тоже не сидели на месте и создали продукт под названием “i.LINK“. Он является аналогом FireWire, но имеет меньший разъем и только четыре сигнальных проводника. Это в дальнейшем использовалось в 1394a, порт часто маркируется пометками типа “S100” или “S400” – для обозначения скорости Мбит/с.

Во многом IEEE 1394 предпочтительнее USB, хотя тот, в свою очередь, более распространен, поскольку технология IEEE 1394 обладает большей скоростью и различными возможностями распределения элеткроэнергии.

Тесты показывают, что устойчивость скорости передачи данных у FireWire выше, чем у USB 2.0, но ниже, чем у USB 3.0.

Однако, основной барьер в широком распространении FireWire по мировому рынку ИТ состоит в том, что он более высокозатратен в сравнении с USB-интерфейсом, что является определяющим фактором в пользовательском выборе. На рынке компьютерной периферии себестоимость является основным барьером к успеху.

Кабель IEEE 1394 – это две витые пары (А и B), имеющие распайку типа A к B на одной стороне, и на другой стороне – типа B к A. Не исключается и проводник питания, хотя он и не обязателен.

Устройство может иметь до 4 разъемов, одна топология может включать в себя до 64 устройств, максимальная длина пути топологии — 16. Топология имеет древовидную структуру, отсутствуют замкнутые петли.

При подключении/отключении устройства происходит сброс шины, после чего устройства самостоятельно определяют главное, как правило, таковым оказывается соседнее. Когда главное устройство найдено, определяется и логическая направленность каждого отрезка кабеля — к главному, либо же от главного. После этого устройствам присваиваются номера, затем возможно исполнение обращений к устройствам.

В момент раздачи номеров по шине пускается трафик пакетов. Каждый пакет содержит в себе число портов на устройстве и ориентацию каждого порта. Прием пакетов осуществляет контроллер 1394, а стек драйверов строит карту топологии и скоростей.

Довольно распространенными стандартами являются RFC 2734 — это IP поверх 1394, а также RFC 3146 — IPv6 поверх 1394. Эти стандарты поддерживались операционными системами Windows XP и Windows Server 2003. Windows Vista уже не поддерживала этот стандарт, но существует реализация сетевого стека в альтернативных драйверах, выпущенных компанией Unibrain. IEEE 1394 поддерживается многими операционными системами семейства UNIX.

Читайте также:  Уменьшаем размер PDF

Данный стандарт не осуществляет эмуляцию Ethernet над 1394, он применяет другой протокол ARP, но при этом эмуляция Ethernet над 1394 была включена во FreeBSD.

Cтандарт SBP-2 предполагает использование SCSI поверх 1394, он в большинстве своем, применяется с целью подключения внешних жестких дисков к ПК, его корпус содержит чип моста 1394-ATA. Скорость передачи данных достигает показателя 27 Мб/с, что несущественно превышает скорость USB 2.0 (22 Мб/с) Однако эти показатели не могут сравниться с характеристиками USB 3.0.

В 1998 году компании-разработчики, в числе которых был и Microsoft, всерьез размышляли об идее обязательности 1394 для любого ПК, об использовании 1394 внутри корпуса, а не только как внешнего интерфейса. Выпускались даже специальные контроллеры с разъемом, направленным внутрь корпуса. Кроме того, рассматривалась идея Device Bay, подразумевающая наличие отсека для устройства со встроенным разъемом 1394 и возможностью «горячей» замены.

По сути, 1394 предлагался как альтернативный вариант ATA (вместо текущего SATA). Но эти идеи так и не получили реализации, поскольку лицензионная политика Apple требовала выплат за каждый чип контроллера.

IEEE 1394 активно используется и сегодня как средство захвата фильмов с MiniDV. Возможен захват как в файлы, так и с камеры на камеру. Формат при этом практически сохраняется. Это значительно упрощает систему, снижая требования по наличию памяти. С тех пор, как 1394 начал применяться в miniDV, это положило конец проприетарным платам видеозахвата.

Контроллеры 1394 облалдают одним уникальным свойством. Это возможность читать/писать произвольные адреса памяти со стороны шины, причем, не задействуя при этом процессор и ПО. Это связано с широким набором асинхронных транзакций и со структурой адресации.

Чтение/редактирование памяти посредством 1394 без применения процессора послужили причиной внедрения 1394 в двухмашинный отладчик ядра Windows (WinDbg). Это позволило существенно увеличить скорость процессов, в сравнении с последовательным портом, однако, данная функция требует наличия операционной системы не ниже Windows XP, причем с обеих сторон. Такая же возможность применяется в отладчиках и других операционных систем (firescope, например).

Схемы организации устройств IEEE 1394

Организованы с использованием 3-уровневой схемы: Transaction, Link и Physical. Эти уровни соответствуют трем нижним уровням модели OSI.

  • Transaction Layer — маршрутизация потоков данных с поддержкой асинхронного протокола записи-чтения.
  • Link Layer — формирование пакетов данных, обеспечение их доставки.
  • Physical Layer — преобразование цифровой информации в аналоговую (и наоборот) в целях передачи, контроль уровня сигнала на шине, управление доступом.
  • Bus Manager обеспечивает связь между шиной PCI и Transaction Layer, он назначает вид устройств, номера и типы логических каналов на шине. Кроме того, он обнаруживает ошибки.

Информация передается кадрами в125 мкс длиной. Кадр содержит временные слоты для каналов. Доступно два режима работы (синхронный и асинхронный). На каждый канал приходится один или несколько временных слотов. Передача данных осуществляется благодаря устройству-передатчику, которое делает запрос на открытие синхронного канала необходимой пропускной способности. Если передаваемый кадр обладает требуемым количеством временных слотов для данного канала, поступает утвердительный ответ и канал становится доступным.

Данный стандарт был принят в конце 1995 года. Первоначально интерфейс рассматривался в целях передачи видеопотоков, но впоследствии пришелся по нраву также производителям внешних накопителей, тем самым обеспечив высокую пропускную способность для современных HDD. В настоящее время большинство системных плат и ноутбуков поддерживают данный интерфейс.

Скорость передачи данных — 98,304, 196,608 и 393,216 Мбит/с. Их округляют до 100, 200 и 400 Мбит/с, соответственно. Длина кабеля достигает 4,5 м.

В 2000 году был утвержден стандарт IEEE 1394а. Был проведен ряд усовершенствований, что повысило совместимость устройств. Было введено время ожидания 1/3 секунды на сброс шины, пока не закончится переходный процесс установки надежного подсоединения или отсоединения устройства.

Cтандарт IEEE 1394 был представлен в 2002 году. Своим появлением он ознаменовал появление и новых скоростей: S800 — 800 Мбит/с и S1600 — 1600 Мбит/с. Устройства, соответственно, имеют обозначение FireWire 800 и FireWire 1600, в зависимости от максимальной скорости.

Также претерпели изменения и используемые кабели с разъемами. Для достижения максимальных скоростей на максимальных расстояниях предусмотрено использование оптики (пластмасса — длина до 50 метров, стекло— длина до 100 метров). Несмотря на то, что разъемы изменились, стандарты сохранили свою совместимость, что позволяет использовать переходники.

12 декабря 2007 года была представлена версия S3200, обладающая максимальной скоростью 3,2 Гбит/с. Данный режим обозначается «beta mode» (схема кодирования 8B10B). Максимальная длина кабеля составляет 100 метров.

В 2004 году появился стандарт IEEE 1394.1. Он был принят для построения крупномасштабных сетей, резко увеличивая количество подключаемых устройств до 64 449.

Стандарт 1394c появился в 2006 году. Он позволяет применять кабель Cat 5e от Ethernet. Также возможно его использование параллельно с Gigabit Ethernet, объединение двух логических и друг от друга независящих сетей в один кабель. Максимальная длина — 100 м. Максимальная скорость S800 — 800 Мбит/с.

Существуют четыре вида разъемов для FireWire:

  • 4pin (IEEE 1394a без питания) устанавливается на ноутбуках и видеокамерах. Витая пара для передачи сигнала и вторая витая пара – для приема.
  • 6pin (IEEE 1394a) имеет дополнительно два провода для питания.
  • 9pin (IEEE 1394b) имеет дополнительно два контакта для экранов витых пар. Один дополнительный контакт для резерва.
  • RJ-45 (IEEE 1394c).
  • Возможность перестройки конфигурации шины без выключения компьютера;
  • Вариации скорости 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;
  • Равноправие устройств, с различными конфигурациями (взаимосвязь устройств без участия компьютера);
  • Возможность обработки мультимедиа-сигнала в реальном времени;
  • Поддержка изохронного трафика;
  • Поддержка атомарных операций;
  • Нет необходимости использовать специальное программное обеспечение;
  • Питание имеется прямо на шине;
  • Возможность подключения до 63 устройств.

Где применяется шина IEEE 1394?

  • При создании компьютерной сети;
  • При подключении аудио/видео мультимедийных устройств;
  • При подключении принтеров и сканеров;
  • При подключении жёстких дисков, массивов RAID.

IEEE 1394 против USB 2.0: холодная война с огоньком

Там где есть две стороны и соперничество, конкуренция, конфликт между ними, обычно одна одерживает верх. Ситуации же паритета — или, правильнее сказать, холодной войны — сравнительно редки и нестабильны. Именно в таком состоянии находились до середины минувшего года два стандарта высокоскоростных последовательных шин — USB 2.0 (Hi-Speed USB) и IEEE 1394 (FireWire или i.LINK). Война потеплела после интеграции контроллеров USB 2.0 в чипсеты для PC, но победитель все равно не ясен. Не ясно даже, определится ли он в будущем.

Ретроспектива

В первую очередь, как к ветерану, обратимся к стандарту 1394 — ведь у него уже солидная 15-летняя история. Идея быстрой последовательной шины зародилась в 1986 г. в недрах корпорации Apple Computer. Интерфейс Ultra SCSI-1 (шина задумывалась, как альтернатива ему) мог обеспечить пиковую пропускную способность в 20 Мбайт/с, а разработка Apple позволяла улучшить этот показатель в два с половиной раза — до 400 Мбит/с (кроме того, были предусмотрены режимы 100 и 200 Мбит/с). Тогда же Apple зарегистрировала торговую марку «FireWire», под которой в настоящее время шина и известна больше всего. Уже через год была выпущена первая спецификация. Apple начала продвигать интерфейс на рынок в качестве мощного и простого в употреблении средства для подключения (главным образом, к компьютерам собственного производства) видеокамер, высокоскоростных принтеров, внешних жестких дисков и прочих устройств, требовательных к пропускной способности соединения. Шли годы, поддержка FireWire со стороны производители чипов и бытовой цифровой электроники медленно, но верно возрастала. В 1994 г. Apple и множество сочувствующих компаний объединились в консорциум, чуть доработали спецификацию, и она была официально принята IEEE в 1995 г. Так родился оригинальный стандарт 1394 (IEEE 1394-1995).

Первый блин, как и следовало ожидать, вышел комом: всплыли проблемы совместимости, особенно в разнородном стане PC. Что ж, такова судьба многих стандартов на первых порах: многое дается на откуп интерпретаторским талантам реализаторов, а реализаторы, не имея нот перед глазами, неизбежно поют вразнобой, не смотря на чуткое следование палочке дирижера. Поэтому, следующим шагом стала разработка новой редакции стандарта — IEEE 1394a (официально принята в 2000 г.). Она прояснила темные места, сделала обязательными некоторые опционные части и добавила детали, улучшившие производительность. Кроме того, появилась спецификация 1394 OHCI (Open Host Controller Interface), благодаря которой остались в прошлом несовместимые друг с другом проприетарные FireWire-карты. Это (и тот факт, что 1394 стал абсолютным стандартом для DV-камер) поспособствовало росту популярности шины в лагере PC (в мультимедиа-ориентированных настольных системах и ноутбуках).

Если бы всё шло своим чередом, сейчас, не исключено, во всех новых PC интерфейс FireWire стал бы столь же обычным, как USB. К сожалению, Apple, по своему обыкновению, в начале 1999 года подумала иначе и вознамерилась снять пенки с набиравшей популярность шины — обязав платить производителей устройств (вместо обычных фиксированных лицензионных отчислений) подать в размере $1 за каждый порт. Это вызвало волнение в электронной индустрии и сильно охладило пыл приверженцев FireWire. В частности (к пущей скорби Apple), и фирмы Intel, которая сконцентрировалась на разработке USB 2.0. Чтобы успокоить и вернуть отпугнутых друзей FireWire, Apple в срочном порядке совместно с Compaq, Matsushita, Philips, Sony, Toshiba и другими компаниями, входящими в 1394 Trade Association, организовала объединенный патентный пул. Его участниками стали практически все держатели патентов, затрагивающих FireWire, а лицензии стали продаваться по вполне умеренной цене — 25 центов за устройство (вне зависимости от количества портов). Основные средства пошли на разработку усовершенствованного стандарта 1394b, которой занималась неформально отпочковавшаяся в 1996 году от Apple частная компания Zayante. Сравнительно недавно — 2 апреля прошлого года — стандарт был принят IEEE, а через два дня после этого Apple купила Zayante. FireWire 800 (под таким названием Apple теперь продвигает 1394b) увеличивает скорость шины до 800 Мбит/с, а в недалеком будущем — до 1,6 Гбит/с, и, кроме того, имеет (туманную пока) «архитектурную поддержку» 3,2 Гбит/с.

История USB короче и проще. В 1995 году консорциум из семи компаний (главную роль в нем играет Intel) принялся за создание универсального порта для подключения к компьютеру не очень требовательных к пропускной способности шины (1,5 и 12 Мбит/с) периферийных устройств — мышей, клавиатур, джойстиков, модемов, etc. Полноценную жизнь лелеемый Intel стандарт обрел в 1998 году — к его началу практически все новые компьютеры были оснащены парочкой соответствующих разъемов. Но количество USB-устройств было невелико до тех пор, пока не вышла приснопамятная Win98, которая, в отличие от Win95, этот стандарт, да простится мне сие громкое слово, поддерживала . Мало-помалу USB занимала свою нишу, не посягая на владения FireWire, но прибирая к рукам все низкоскоростные устройства. Идиллическое мирное «параллельное» сосуществование длилось два года — до момента, когда увидела свет спецификация USB 2.0 , которая подняла максимальную пропускную способность шины до 480 Мбит/с (что в 40 раз больше, чем у USB 1.X). Обратная совместимость с коннекторами (страдающими гигантизмом), кабелями (использовать старые USB-кабели для подключения на 480 Мбит/с нельзя) и устройствами USB 1.X при этом была сохранена.

Читайте также:  Включение счетчика сообщений для ВКонтакте

Компания Intel никогда негативно не отзывалась о FireWire и даже, было такое время, активно поддерживала разработки, инвестируя Zayante. По слухам, внутри компании долгое время шли серьезные баталии по поводу того, начинать ли с FireWire войну, продвигая по всем фронтам Hi-Speed USB, или, наоборот, сдаться на милость победителя. В конце концов, компания решила поддерживать обе технологии (но предпочтение все равно отдается USB). Можно предположить, что в неуверенности Intel (или в нежелании преждевременно бить по другой перспективной шине) кроется причина странной задержки с интегрированием контроллеров USB 2.0 в чипсеты. Изначально это предполагалось сделать еще в i815, но первым чипсетом с USB 2.0 стал вышедший в середине прошлого года i845G. Сейчас практически все производители чипсетов для PC встраивают в южные мосты контролеры USB 2.0. и только один — SiS — еще и контроллеры 1394a.

Что лучше?

Несмотря на то, что интерфейсы изначально проектировались для разных целей (USB для подключения периферии к ПК, а FireWire для передачи массивных потоков аудио/видеоданных между устройствами), их распространенные сегодня инкарнации имеют более-менее похожие характеристики. Перед конечным пользователем (а, следовательно, и перед производителем оборудования) встает дилемма: какой интерфейс выбрать? Дать однозначный ответ для всех случаев невозможно даже сейчас, когда Hi-Speed USB получил массовое распространение. В какой-то мере отсутствие тотальной гегемонии одного стандарта даже хорошо — есть возможность использовать уникальные свойства каждого из них (чтобы не томить читателя, сразу заметим, два главных плюса USB 2.0 — это совместимость с USB 1.Х и низкая цена).

Комбинированный контроллер Adaptec DuoConnect USB 2.0 + IEEE 1394.

Теоретически, максимальная пропускная способность Hi-Speed USB — 480 Мбит/с — на 20% выше, чем у распространенного сегодня 1394a. С продвижением Hi-Speed USB на рынке стали появляться устройства (например, внешние жесткие диски) со сдвоенным интерфейсом или одни и те же модели с разными интерфейсами. Казалось бы, работать по USB они должны быстрее, но на практике не всё так просто: при прочих равных условиях, подключая устройство через FireWire, вы получаете лучшую производительность (и гораздо меньше проблем с горячей заменой), чем при подключении через USB 2.0. Причины этого, думается, в сырости технологии и драйверов: тут, как с первым поколением USB, нужно дождаться версии X.1 — она будет работать стабильней, полноценней и, не сглазить бы, наконец-то сравняется по производительности с шиной 1394a (которая к тому времени уже несколько устареет).

FireWire позволяет соединять устройства в произвольных ветвлениях, оборудование можно подключать (не требуется устанавливать никаких драйверов) или отключать в любое время (даже когда идет интенсивный обмен данными), при этом шина тут же автоматически перестраивается. Ей не нужно управление (работает по схеме peer-to-peer): узлы равноправны и обращаются друг к другу напрямую. Поэтому можно, например, подключить DV-камеру к приводу DVD-RAM без компьютера вообще. А если он и подсоединен к шине, информация с камеры все равно будет идти непосредственно на DVD-RAM без посредничества PC (но он может контролировать траффик, если это необходимо). Через FireWire можно соединить «как попало» (для удобства прикупив два-три хаба) несколько компьютеров, камер, принтеров, внешних CD-R и любое другое оборудование. Всё это без проблем станет функционировать с момента подключения, есть только три ограничения:
• не больше 63 устройств на одной шине (но с использованием мостов можно соединять до 1023 шин);
• между двумя устройствами не должно быть больше 16 сегментов;
• в результате соединения не должны образовываться петли (это ограничение снято в 1394b).

Любое устройство, подключенное к шине, способно передавать данные любому другому или нескольким (по изохронному каналу) — например, с компьютерного DVD-ROM или DVD-плейера данные могут одновременно переписываются на два (или двадцать) DVD-рекордеров.

3.4.1 Интерфейсная шина FireWire (IEEE1394)

Семенов Ю.А. (ИТЭФ-МФТИ)
Yu. Semenov (ITEP-MIPT)

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. Смотри FireWire (IEEE1394) bus interface pinout

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.

4-контакт.
разъем
6-контакт.
разъем
9-контакт.
разъем
НазначениеОписаниецвет провода
в кабеле
18ПитаниеНерегулируемый DC; 30 В без нагрузкибелый
26ЗемляВозвратная земля питания и внутренний экран кабелячерный
131TPB-Скрученная пара B, дифференциальные сигналыоранжевый
242TPB+Скрученная пара B, дифференциальные сигналыголубой
353TPA-Скрученная пара A, дифференциальные сигналыкрасный
464TPA+Скрученная пара A, дифференциальные сигналызеленый
5A экран
7
9B экран
ОплеткаВнешнийэкран 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 одному 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.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector