- Перевод
«Покажите нам, что индустрия приняла её, и тогда мы тоже её поддержим»
Взлёт и падение FireWire - IEEE 1394 , стандарта интерфейса, способного похвастаться высокоскоростной связью и поддержкой изохронного трафика [поток данных, передаваемых с постоянной скоростью, в котором все последовательно передаваемые блоки данных строго взаимно синхронизированы с большой точностью – прим. перев.] – одна из самых трагических историй из области компьютерных технологий. Стандарт был выкован в огне совместной работы. Общие усилия нескольких конкурентов, включая Apple, IBM и Sony, сделали FireWire триумфом дизайна. Он представлял унифицированный стандарт для всей индустрии, одну последовательную шину, чтобы всеми править. Будь у FireWire реализован весь потенциал, он мог бы заменить SCSI и весь огромный бардак портов и кабелей, ютящихся у задней стенки настольного компьютера.
Однако ведущий создатель FireWire, Apple, практически убила его ещё до того, как он успел появиться хоть в одном устройстве. В результате компания из Купертино убила стандарт фактически, как раз когда казалось, что его доминирование в индустрии приближается.
История выхода на рынок FireWire и выпадение его из фавора сегодня служит жёстким напоминанием того, что ни одна, сколь угодно многообещающая, хорошо спроектированная или полюбившаяся всем технология, не застрахована от внутренней и внешней политической борьбы корпораций или от нашего нежелания выходить из зоны комфорта.
Начало
«Началось всё в 1987 году», – рассказал нам Майкл Джонас Тинер, главный архитектор FireWire. Тогда он был системным архитектором в департаменте маркетинга National Semiconductor, насаждал технические знания среди мало в этом понимающих продажников и маркетологов. Примерно в то время начались разговоры о необходимости создания нового поколения архитектур внутренних шин передачи данных. Шина – это канал, по которому различные данные могут передаваться между компонентами компьютера, а внутренняя шина нужна картам расширения, таким, как научные инструменты или выделенная обработка графики.Институт инженеров электротехники и электроники (IEEE) быстро уловил появление новых попыток создания трёх несовместимых стандартов - VME, NuBus 2 и Futurebus. Организация презрительно относилась к подобным инициативам. Вместо этого они предложили всем – почему бы не поработать вместе?
Тинера назначили председателем нового проекта по объединению индустрии вокруг единой архитектуры последовательной шины. Последовательная – значит, передача осуществляется по биту за раз, а не по нескольку бит одновременно – параллельная передача быстрее при той же частоте, но у неё выше накладные расходы, и при увеличении частот возникают проблемы с эффективностью.
«Довольно быстро появились люди – включая товарища по имени Дэвид Джеймс, в то время работавшего в архитектурной лаборатории Hewlett-Packard – говорившие: "Да, нам тоже нужна последовательная шина", - рассказал Тинер. – "Но мы хотим, чтобы от неё были отводы для соединений с низкоскоростными периферийными устройствами", типа дисководов для гибких дисков или клавиатур с мышами, и всякого такого».
Входит Apple
Тинер устроился в Apple в 1988-м. Вскоре после этого компания начала поиски преемника Apple Desktop Bus, ADB, использовавшейся для низкоскоростных устройств типа клавиатур и мышей. Apple нужно было, чтобы следующая версия поддерживала и передачу аудиосигналов. А у Тинера было как раз то, что нужно.Но ранний прототип FireWire оказался слишком медленным. Самые первые варианты предлагали скорость в 12 мегабит в секунду (1,5 Мб/с); Apple хотела 50. Компания боялась, что придётся переходить на дорогую оптику.
Чтобы решить проблему смешанного использования, Тинер и Джеймс – также пришедший в Apple – изобрели изохронный метод передачи – то есть, передачу через регулярные интервалы. Это гарантировало время прибытия данных. Гарантированное время означает, что устройство может более эффективно обрабатывать сигналы с высоким битрейтом, и что в устройстве не будет переменных задержек – задержка в те несколько миллисекунд, что требуются на прохождения интерфейса, всегда будет одной и той же, вне зависимости от обстоятельств. Это делает изохронную передачу идеальной для мультимедиа – для профессиональной работы с аудио и видео, для которой ранее требовалось специальное железо.
Apple назначила в группу аналоговых инженеров Роджера ван Бранта и Флорин Опреску для разработки физического уровня – проводов и идущих по ним электрических сигналов – и для внедрения технологии в ускоренный интерфейс. Ван Брант понял, что можно избежать использования оптики, а вместо неё взять скрученные провода. Дополнительная скорость обошлась без увеличения стоимости.
«Примерно в то же время кто-то в IBM (вот уж удивительно) занимался поисками замены SCSI, - вспоминает Тинер. – И поскольку мы тоже использовали SCSI, мы подумали – может, нам использовать нашу идею для её замены. Мы объединили усилия. Но им хотелось уже скорости в 100 Мбит/с».
Чтобы добиться увеличения пропускной способности, команда обратилась к компании STMicroelectronics. Эти ребята владели трюком, способным удвоить пропускную способность кабеля при помощи хронометрирования (проще говоря, координации поведения разных элементов в контуре) под названием DS-кодирование.
Теперь им был нужен коннектор. «У нас был приказ сделать его уникальным, чтобы любой мог посмотреть на него и сразу понять, что это», – вспоминает Тинер. У Маков того времени было три разных круглых коннектора. У ПК тоже была кучка похожих друг на друга коннекторов.
Они спросили местного эксперта из Apple, какой коннектор им взять. Он отметил, что кабель для Nintendo Game Boy отличался уникальным видом, и они могут сделать его уникальным для своего проекта, поменяв контакты местами. Коннектор сможет использовать ровно ту же технологию, те же штырьки и прочее, но при этом выглядеть по-другому. Что ещё лучше, кабель для Game Boy был первым из популярных, перенёсших хрупкие штырьки внутрь кабеля. Таким образом, когда штырьки изнашивались, можно было просто купить новый кабель, а не заменять и не чинить устройство.
Итоговая спецификация растянулась на 300 страниц – сложная технология с элегантной функциональностью. Её приняли в 1995 году как IEEE 1394, она допускала скорость работы до 400 мегабит (50 Мб) в секунду, одновременно в обоих направлениях по кабелям длиной до 4,5 м. Кабели могли питать подсоединённые устройства током до 1,5 А (и до 30 В). На одной шине могли разместиться до 63 устройств, и все они позволяли подключение и отключение на лету. Всё настраивалось автоматически после подключения, вам не нужно было думать о терминаторах сети или адресах устройств. И у FireWire был свой микроконтроллер, так что он не зависел о флуктуаций в загрузке CPU.
Что в имени?
Первое рабочее название FireWire, ChefCat, было взято из мультика, персонаж которого был на любимой кружке Тинера. Но накануне Comdex "93, крупной торговой выставки компьютерной индустрии, инженеры предложили в качестве возможного официального названия «Firewire». Маркетингу оно понравилось, хотя они сказали, что «w» нужно сделать заглавной. Так на выставке его формально и представили.Кроме Texas Instruments, называвшей его Lynx, американские и европейские производители оставили такое название. В Японии всё было по-другому [как всегда]. Sony решила использовать название i.LINK и «DV-input», и заставила большую часть индустрии потребительской электроники делать то же самое. «Официально это было сделано из-за того, что японцы боятся огня, – говорит Тинер. – У них было много пожаров и много сгоревших домов».
Это казалось глупым. Однажды он после работы напоил своих друзей из Sony, и те раскрыли ему настоящую причину, скрывавшуюся в ценности названия. «Sony когда-то не хотела использовать марку Dolby, потому что Dolby звучало лучше, чем Sony, – рассказывает Тинер. – Не как технология, а просто как имя». И с FireWire получилось так же. «Они сравнили FireWire и Sony, и решили, что FireWire звучит круто, а Sony – скучно».
Sony всех спасает
Sony, возможно, и усложнила, и запутала рынок своим i.LINK и своим дурацким четырёхштырьковым коннектором (созданным, к досаде Тинера, без консультации с другими участниками консорциума). Но японский электронный гигант заслуживает похвалы за вывод технологии на рынок.Большую часть 1990-х в Apple царил беспорядок. Эрик Сиркин, директор Macintosh OEM в New Media Division, рассказал, что ситуация была похожей на маниакально-депрессивный психоз. «Один год компания пыталась соревноваться по ценам с ПК, поскольку совет директоров считал, что она теряет долю рынка», – сказал он. Компания удвоила ставку на потребительское железо и эффективность продукции для снижения стоимости. «В следующем году, – продолжает Сиркин, – после того, как они отвоевали долю рынка, они поняли, что у них нет инноваций. Так что они метнулись в другую сторону».
Инновации FireWire как технологии привлекали внимание технопрессы. Журнал Byte дал ей награду «самая важная технология». Но в Apple, как вспоминает Тинер, для поддержания проекта на плаву требовалось поддерживать заговор между совместно работавшими сотрудниками из Apple и IBM. Каждая из половин команды говорила своим маркетологам, что эту технологию собираются использовать другие компании.
Но получить финансирование – не означает выйти на рынок. Лица, принимавшие решения в инженерной и маркетинговой группах не захотели добавлять технологию FireWire в Мак. «Они заявляли: "Покажите нам, что индустрия приняла её, и тогда мы тоже её поддержим" », - объясняет Сиркин. Это была их технология, но они не хотели первыми её продвигать.
В какой-то момент FireWire даже отменили. Команда неистово искала другого спонсора. Сиркин был впечатлён технологией и считал, что она может помочь Мак выделиться, так что он согласился взять её под своё крыло и продвигать компаниям, занимающимся потребительской электроникой. Он и евангелист Джонатан Зар отвезли её в Японию, где собрали хорошую контактную базу, благодаря его предыдущим работам с полупроводниками в Xerox PARC и Zoran Corporation.
Индустриальный отдел Sony увидел потенциал в FireWire. Команда пыталась завоевать новый рынок цифрового видео, располагавшийся чуть ниже профессионального, и они разрабатывали новый стандарт DV. Вскоре индустриальный отдел Sony пригласил поучаствовать Philips и некоторые другие японские компании. «Они пригласили и Apple, – сказал Сиркин, – из-за FireWire». Через год первые DV-камеры уже готовили для рынка – с поддержкой соединения по FireWire.
«А затем Apple начала просыпаться, – вспоминает Сиркин. – Компьютерщики говорили: О боже мой, оно становится стандартом». А требования IEEE гласили, что все стандарты необходимо предоставлять по лицензии с оплатой формальной стоимостьи.
«Чтобы создать что-либо, связанное с FireWire, нужно было заплатить $50 000 вперёд, – рассказал он нам. – Один раз. А после этого не нужно было ничего платить». По распоряжению Microsoft – гигант ПО волновался, что Apple решит обмануть индустрию с лицензированием – Сиркин оформил всё в виде контракта.
Intel присоединилась к проекту в 1996-м. Она повлияла на комитет Open Host Standards Committee (OHSC), разработавший стандарт реализации FireWire на компьютерном железе. Intel приготовилась добавить его в свои чипсеты, что означало бы, что FireWire мог бы присутствовать практически во всех новых компьютерах.
Большая часть команды FireWire ушла из Apple примерно в это время, из продолжавшегося внутреннего хаоса. Сиркин попытался организовать стартап на основе FireWire. «Мне это не удалось, и я прекратил попытки и занялся чем-то другим», – рассказал он нам. Тинер и ещё несколько инженеров сформировали компанию Zayante, работавшую по контракту с Intel над реализацией FireWire, а с Hewlett-Packard над созданием принтеров с поддержкой FireWire.
Будущее казалось радужным. FireWire был быстрее и разностороннее другого нового стандарта, USB, с пустяковой максимальной скоростью в 12 Мбит/с, зависевшей от нагрузки CPU (что означало, что реальная скорость передачи была меньшей). Технология получила хорошую прессу. Она даже выиграла Emmy. Казалось, что в следующие пару лет она появится в каждом новом компьютере, и ею будут пользоваться профессионалы из мира аудио и видео. Изготовители жёстких дисков начали переход с SCSI на FireWire для внешних устройств. Уже велись разговоры о размещении технологии в машинах, аэрокосмических аппаратах, домашних сетях, цифровых телевизорах и практически везде, где сегодня можно найти USB.
И в январе 1999 даже Apple, наконец, начала встраивать FireWire в Маки. До этого вам нужно было приобретать PCI-карту расширения.
Начало конца
Несмотря на рост продаж Маков, финансовая ситуация Apple оставалась плачевной. Компании требовалось больше прибыли. Узнав о сотнях миллионов долларов прибыли, получаемой IBM с патентов, директор Apple Стив Джобс запустил изменение в политике лицензирования FireWire. Apple решила требовать по $1 за каждый порт (то есть для устройств с двумя портами - $2).Индустрия потребительской электроники пришла в ярость. Все посчитали это неподходящим и несправедливым. Intel отправляла своего генерального технического директора к Джобсу на переговоры, но встреча закончилась плохо. Intel решила отказаться от поддержки FireWire, завершить попытки встраивания интерфейса в чипсеты, и поддержать USB 2.0, максимальная скорость которого должна была составить 480 мбит/с (на практике она была около 280, то есть порядка 30-40 Мб/с).
Сиркин считает, что Microsoft могла переломить новую политику лицензирования, процитировав предварительно заключённое соглашение. «Должно быть, Microsoft его выкинула», – предположил он, поскольку «оно бы остановило Apple».
«Они могли бы сказать: Смотрите, вот на что ваша команда соглашалась, а теперь вы нарушаете это соглашение».
Через месяц Apple снизила плату до 25 центов на одну систему, с распределением денег между всеми обладателями патентов. Но было поздно – Intel возвращаться не собиралась.
Это был смертельный удар по FireWire на рынке ПК. Продавцы ПК с удовольствием включили бы что угодно, встроенное в чипсет от Intel (например, USB), но ничего другого, кроме, разве что, выделенной графической или звуковой карты. «Они настолько беспокоятся за стоимость, что добавление ещё одного интерфейса не рассматривается», – сказал Тинер.
Не смогли спасти положение и более быстрые и улучшенные версии технологии (более эффективной была версия FireWire 400, за которой последовала FireWire 800, появившаяся в Маках, а затем FireWire 1600 и 3200, которые там уже не появлялись). Не смогла этого сделать и Apple, использовавшая FireWire в первом поколении iPod. Технология исчезла с ПК в течение 2000-х.
Тинер пытался уговорить торговую ассоциацию 1394 перенести FireWire на технологию Ethernet/IEEE 802, поскольку Apple – купившая его проблемную компанию – хотела от неё работы на больших расстояниях. «Ответом было оглушительное молчание, – рассказал он нам. – Они не хотели этим заниматься». Тинер уверен, что причиной всему то, что никто не «хотел быть первым и выйти из зоны комфорта» без секретной поддержки со стороны Apple.
FireWire ушла с Маков между 2008-м (когда вышел MacBook Air без порта FireWire) и 2012-м (когда вышел последний Мак с портом FireWire). Её по-прежнему поддерживают через адаптер для Thunderbolt или внешний хаб, но это уже устаревшая технология – ею пользуются люди, всё ещё не отказавшиеся от устройств на FireWire.
Элегия умершей технологии
Сегодня FireWire исчезает. Её место в верхнем сегменте рынка занял Thunderbolt. На другом конце, где больше объёмы, USB 2.0 уступила место более быстрой USB 3.0, которую сейчас заменяет USB-C – стандарт, поддерживаемый и защищаемый Apple. У него небольшие, более простые коннекторы, которые можно подсоединять вверх ногами, и вдвое большая теоретическая скорость (10 Гбит/с), а также большее разнообразие, чем у USB 3.0. Она может питать HDMI и DisplayPort через адаптер, а также поддерживает всю толпу USB устройств, от 1.0 до 3.1.Скорости в сетях всех размеров так велики, что потребности в чём-то вроде FireWire уже нет. «Пакеты могут прибыть быстрее, чем они будут востребованы, настолько всё быстро работает, – отмечает Сиркин. – Поэтому о синхронизации беспокоиться уже не нужно». И всё же интересно думать о том, как близко FireWire подошёл к повсеместности – и всё провалилось из-за близоруких действий самой инновационной компании в области вычислений и потребительской электроники.
«Apple создала образ, который невозможно было изменить на рынке – образ лидера и инноватора, – рассказал нам Сиркин. – Стив Джобс помог его создавать. Но в начале 90-х она уже не была инноватором. Она просто выкручивала рукоятку до упора. Немного улучшала процессоры, немного улучшала экраны. Улучшала софт».
«Я думаю, что суть истории в том, что FireWire отражает состояние Apple той эпохи», – продолжал он. Apple перестала видеть себя в роли инноватора. «И появилась очень инновационная технология, которую она просто отказалась использовать в своих компьютерах. Apple лишь нашла другую компанию, в этом случае, Sony, ухватившуюся за эту идею. И после того, как она понравилась Sony, за неё ухватилась и Apple».
Теги:
Добавить меткиЧто такое IEEE 1394?
Интерфейс IEEE 1394
Немного истории. 10 лет назад, на выставке IFA’95 в Берлине фирма Sony продемонстрировала первые промышленные модели цифровых видеокамер формата mini-DV. Это были камеры DCR-XV700 и DCR-XV1000 с выходным цифровым интерфейсом IEEE 1394 (FireWire) и новым для видеотехники 4-контактным разъемом DV Out. Уже в следующем году цифровые видеокамеры стали выпускаться и другими фирмами, в частности, появилась модель Panasonic NV-DS1, оснащенная двунаправленным интерфейсом DV In/Out и способная к цифровой записи как собственных съемок, так и аналоговых видеосигналов, поступающих на собственные разъемы Video и S-Video для композитного и раздельных видеосигналов.
С тех пор популярность интерфейса IEEE 1394, известного также как FireWire и i-Link, стала стремительно возрастать. Он стал обязательным для любой цифровой видеокамеры и поддерживается в большинстве современных ноутбуков.
А начиналось все гораздо раньше, когда Комитет по стандартам для микрокомпьютеров Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) решил объединить имеющиеся наработки по последовательной шине и создать быстродействующий универсальный интерфейс, обеспечивающий работу с мультимедийной информацией, накопителями, формирователями, визуализаторами и синтезаторами данных. Ведущим разработчиком такого интерфейса была фирма Apple, которая решила применять его в своих компьютерах под названием FireWire. В процессе выполнения этих работ организовался консорциум с участием компаний Compaq, Matsushita, Philips, Sony, Toshiba и др., в результате чего в конце 1995 года IEEE принял соответствующий стандарт под порядковым номером 1394. Любопытно, что в цифровых камерах Sony интерфейс IEEE 1394 появился под названием i-Link раньше этого события.
Что такое IEEE 1394? Это стандартная технология шины последовательной передачи данных для соединения компьютера с периферией. При этом обеспечиваются следующие преимущества:
· высокая скорость (100, 200, или 400 Мб/с для IEEE 1394a; 800 Мб/с для IEEE 1394b, в перспективе 1,6 и 3,2 Гб/с);
· поддержка “горячего” (Fire) подключения и отключения. Автоматическое распознавание присоединения и отсоединения аппаратуры и возможности делать это при работающем компьютере, т.е. даже тогда, когда шина работает в полном режиме;
· возможности общения аппаратуры с IEEE 1394 In/ Out между собой без компьютера. Широко применяется, например, для редактирования при прямой перезаписи информации с одной видеокамеры на другую;
· простота конфигурирования и широта возможностей . Шина позволяет подключать до 63 устройств без применения концентраторов. На одном устройстве может быть до 27 разъемов для подключения к компьютеру и другим устройствам. Шина поддерживает конфигурирование Plug&Play;
· использование кабелей малого диаметра и миниатюрных разъемов (4 или 6 контактов). Интересно, что разъем был заимствован у компьютерной игры Nintendo Gameboy, так как показал высокую износостойкость в условиях беспощадной эксплуатации;
· пакетная передача данных. Мультимедийные данные, например видеофильм, разбиваются на пакеты с интервалами между ними. Число пакетов определяется тем, какой длины фильм посылается, а в интервалах посылается служебная информация, например, «Стоп» или «Пуск».
· поддержка асинхронной и изохронной передачи данных. При асинхронной передаче получение каждого пакета данных проверяется, и, если он не получен или принят с повреждением, передача повторяется и ошибки исправляются;
· питание внешних устройств через кабель IEEE 1394.
Составляющие IEEE 1394. Функциональная схема интерфейса IEEE 1394 показана на рисунке 1. Здесь внизу находится физический уровень, на котором происходит перевод стыкуемых мультимедийных сигналов в компьютерные форматы или наоборот, с формированием, кодированием/декодированием и арбитражем, определяющим, в каком порядке устройства IEEE 1394, составляющие сеть, могут работать.
Рис. 1 Функциональная схема интерфейса IEEE 1394
На уровне обрабатываются и формируются пакеты данных, организуется их прием и передача. Этих уровней достаточно для изохронной передачи данных, когда контроль за передаваемой и получаемой информацией не ведется. При асинхронной передаче данных такой контроль производится на программном уровне обработке, где данные проверяются и отправляются потребителю, если ошибок не обнаружено. В противном случае процедуры на нижнем уровне повторяются до устранения ошибок. Физический уровень может содержать несколько разъемов FireWire, причем два любых устройства IEEE 1394 могут соединяться между собой “точка в точку”(point-to-point).
Как работает IEEE 1394? Процесс инициализации интерфейса начинается со сброса шины. При этом выясняется, один или несколько портов в системе имеется, и к каким из них подключены родительские и дочерние устройства. По этим данным строится дерево и определяется корневой узел сети.
Рис. 2. Дерево узлов IEEE 1394
Каждое из IEEE 1394-устройств получает идентификационный номер и данные, на каких скоростях могут работать его прямые соседи. Используется 64-битная прямая адресация (48 бит на узел и 16 для идентификации шины), позволяющая реализовать иерархическую адресацию для 63 узлов на 1023 шинах. По завершении инициализации начинает работать арбитраж, следящий за тем, чтобы работающие устройства друг другу не мешали. Поэтому устройство, готовое начать передачу, сначала посылает сигнал запроса своему родительскому устройству в дереве. Это устройство, получив запрос, формирует сигал запрета своим дочерним устройствам и передает запрос дальше, своему родительскому устройству и так далее, пока запрос не дойдет до корневого устройства. В свою очередь корневое устройство формирует сигнал, разрешающий передачу устройству, выигравшему арбитраж по времени, т.е. тому, запрос от которого получен первым. При этом устройство, проигравшее арбитраж, ждет, пока шина не освободится.
По сигналу разрешения начинается работа на уровне компоновки, где формируются пакеты данных по 512 байт с интервалами между ними и определяется их адресация. 160 бит в каждом пакете занимает заголовок, куда входит информация об отправителе и получателе пакетов, а также о циклическом коде CRC исправления ошибок. Передача данных начинается по получению ответа о готовности запрашиваемого устройства к приему информации.
В течении времени до 0,75 мс после отправки каждого пакета данных ожидается получение подтверждения об их получении в виде байтовой посылки. Далее следует интервал > 1 мс, разделяющий пакеты, и т. д.
Каждому устройству сети IEEE 1394 предоставляется возможность передавать данные один раз в течение каждого промежутка времени, распределяемого по всем узлам. Если этого времени оказывается недостаточно, передача завершается на следующих циклах. Так сделано для того, чтобы передача длинной информации одного из источников не могла блокировать работу остальных.
Изохронная передача данных применяется, например, в мультимедийных приложениях, когда приоритетом является минимум задержки на получение информации по сравнению с возможной потерей или ошибками какой-то ее части. В изохронном режиме данные передаются пакетами длительностью по 125 мс, т.е. чем выше скорость, тем больше данных может быть передано за это время. Пакеты следуют друг за другом, не ожидая байтов подтверждения получения. Для идентификации пакетов изохронной и асинхронной передачи промежуток между ними в первом случае короче, чем во втором. Это позволяет комбинировать и различать изохронные и асинхронные данные в каждом сеансе. На изохронные данные выделено до 85 % канала передачи, из которых устройство может занимать не более 65 %.
Интерфейсом IEEE1394 допускается одновременная передача информации на разных скоростях от разных устройств, причем способности их общения на какой-либо из скоростей определяются автоматически. Это делает интерфейс весьма дружественным, так как пользователю не нужно заботиться о правильности подключения устройств.
Кабели и разъемы.
Для работы интерфейса на высоких скоростях потребовались кабели с временем распространения сигнала, не превосходящим допустимых пределов. Для IEEE 1394 это 144 нс, после чего принимается решение о недоступности адресуемого устройства. Устройство кабеля для IEEE 1394 поясняется рисунке 3.
Рис. 3. Разрез кабеля FireWire
Диаметр этого кабеля равен 6 мм, и он содержит три витые пары проводников диаметром 0,87 мм:, одна из которых типа 22 AWG предназначена для питания от 8 до 30 В внешней нагрузки до 1,5 А, а две другие - раздельно экранированные пары сигнальных проводов типа 28 AWG. Все проводники с изолирующим заполнением заключены в экранирующую фольгу и оболочку из поливинилхлорида. Таким образом, кабель имеет сложную конструкцию, и изготовить его самостоятельно вряд ли возможно.
Рис. 4. Разъемы IEEE 1394 (6 контактов)
А) блочный б) кабельный
На фотографиях разъемов IEEE 1394 (рис. 4), заимствованных у компьютерной игры Nintendo Gameboy, видно, что контакты здесь находятся в середине разъемов и по бокам защищены от доступа металлическим ободком и изолирующей прокладкой у кабельного разъема. Пара проводов, предназначенная для питания внешних устройств, например сканера, не требуется при работе с цифровыми видеокамерами, имеющими собственное питание.
Рис. 5. Кабель IEEE 1394 i-Link
Для такого применения IEEE 1394 разработаны однорядные 4-контактные разъемы и кабели, вид одного из которых, i-Link Sony, показан на фотографии (рис. 5). Длина этого кабеля 96 см.
IEEE 1394 a. Хотя шина FireWire оказалась очень удобной, работы по ее совершенствованию продолжаются. Так, 2000 году был утвержден стандарт IEEE 1394а с дополнениями, целесообразность которых выяснилась в процессе эксплуатации. В частности, введено время ожидания 1/3 секунды на сброс шины, пока не закончится переходной процесс установки надежного подсоединения или отсоединения устройства. Без этого иногда возникал не один, а целая серия сбросов шины по подключению нового устройства. Практика показала, что устройства IEEE 1394 могут быть несовместимыми, если пакеты в серии передаются с разной скоростью. По IEEE 1394а эта проблема решена добавлением сигнала скорости в каждый пакет, если скорость его передачи отличается от предыдущей. Предусмотрены также возможности программного отключения порта FireWire, включения аппаратуры и перевода ее в дежурный режим. Большое внимание разработчики уделили повышению эффективности шины за счет уменьшения общей длительности технологических промежутков, разделяющих пакеты записи. С этой целью по IEEE 1394а:
· Повторные байты подтверждения получения не ожидаются, после первого обнаружения такого байта передача продолжается без прерываний.
· Введена возможность неоднократного запроса на передачу одного устройства в одном цикле, если другим устройствам шина не нужна.
· Уменьшено время на сброс шины . По IEEE 1394 передающее устройство не обнаруживает сигнал сброса, пока не закончится передача текущего пакета данных. Поэтому сигнал сброса поддерживался в течение времени, большего, чем максимальное время передачи одного пакета. Если же сигнал сброса формируется по признаку выигрыша устройством арбитража, в этом нет необходимости, и по IEEE 1394a сброс шины выполняется по завершению передачи этого устройства.
· Предусмотрены возможности прикрепления пакетов информации к уже передающимся . За счет этого достигается экономия на времени арбитража.
IEEE 1394 b. Этот стандарт, первая версия которого принята в 2002 году, относится к последовательной шине с увеличенной до 800 Мб/с и 1,6 Гб/с пропускной способностью. В перспективе пропускная способность может возрасти и до 3,2 Гб/с. Основой интерфейса IEEE 1394b является кодирование 8В10В в соответствии с алгоритмами, применяемыми в оборудовании для гигабайтных сетей, и оптоволоконные линии связи. Введено также измерение времени отклика. Введение такого измерения позволило узнавать время поступления ответа и увеличить длину кабелей. По IEEE1394b она может достигать 100 метров, правда для этого должен применяться стеклянный оптоволоконный кабель. При использовании пластикового оптоволокна максимальная длина кабеля уменьшается до 50 метров, а пропускная способность до 200 Мб/с. Изменились и разъемы: теперь это 9-контактные двухрядные разъемы. Вид разъемов на кабельном переходнике 9↔4 контактов показан на рисунке 6.
Рис. 6. Кабельный переходник IEEE 1394
Этот переходник и ему аналогичный 9↔6 контактов обеспечивает кабельную совместимость шины IEEE 1394b с предшествующими версиями IEEE 1394. В новом стандарте предусмотрено два режима передачи данных: β-режим, когда общаются устройства, поддерживающие IEEE 1394b, и режим обратной совместимости, при котором возможно подключение к шине устройств IEEE 1394a и максимальная скорость автоматически уменьшается до 400 Мб/с.
Из других особенностей IEEE 1394b следует отметить новый способ арбитража. Если в предшествующих стандартах функцию арбитража выполняло корневое устройство, то теперь такую функцию выполняет любое устройство, постоянно посылающее сигналы запроса на передачу. Новый метод арбитража называется Bus Owner/Supervisor/Selector (BOSS). Его логическая схема показана на схеме, а принцип работы заключается в следующем.
Рис. 7. Арбитраж BOSS IEEE 1394b
Устройство, готовое к передаче данных, постоянно посылает сигналы запроса, но передача данных блокируется, пока на соответствующей шине присутствуют сигналы, передаваемые другим устройством. Как только последние прекращаются, по этой шине начинают передаваться сигналы ждущего устройства, в свою очередь блокирующего режимы передачи других устройств. Очевидно, что для работы системы арбитража BOSS шина данных должна быть двунаправленной. Поэтому такой арбитраж работает только в среде IEEE 1394b. Если в нее входит хотя бы одно другое устройство, для арбитража применяется ранее рассмотренный метод.
USB 2.0 и IEEE 1394а. Все современные компьютеры оснащены портами USB 2.0, которые являются быстродействующей версией получивших массовое распространение портов USB 1.1. Основная сфера применения USB 2.0 осталась прежней. Это подключение периферийных устройств типа мышек, цифровых фотокамер, картридеров и других устройств, не требующих гарантированно постоянной пропускной способности. USB 2.0 как и USB 1.1 использует 4-контактные разъемы, полностью совместимые между собой. Единственное отличие в подключении USB 2.0 и USB 1.1 заключается в том, что новый стандарт требует экранированных кабелей. Теоретическая скорость по USB 2.0 составляет 480 Мб/с, максимальная передаваемая мощность на питание внешних устройств - 2,5 Вт. Общение устройств стандарта USB 2.0 происходит по схеме Master/Slave, т. е. все потоки данных управляются компьютером, что замедляет работу интерфейса. Длина кабеля для соединения двух устройств по шине USB 2.0 не должна превышать 5 метров. Преимуществами USB 2.0 является большая распространенность, совместимость с USB 1.1 и дешевизна.
С продвижением USB 2.0 на рынке стали появляться устройства, например, внешние жесткие диски со сдвоенным интерфейсом или одни и те же модели с разными интерфейсами. Казалось бы, по USB 2.0 они должны работать быстрее, чем по IEEE 1394a, но на практике, при прочих равных условиях производительность по FireWire 400 получается лучше, причем почти без проблем с “горячим” подключением. Вероятно, новая версия USB будет работать стабильней, но IEEE 1394a к тому времени несколько устареет и будет заменяться на IEEE 1394b. Кроме того, архитектура USB 2.0 по гибкости несопоставима с IEEE 1394, особенно при работе с мультимедийной аппаратурой.
Таким образом, шина USB 2.0 эффективна для компьютерной периферии, низкоскоростной и со средними требованиями к пропускной способности. Она дешева и достаточно производительна для большинства задач. Шина FireWire гораздо гибче и отлично подходит для работы с мультимедиа. Цифровые видеокамеры и телевизоры, DVD-проигрыватели и игровые приставки - все это при наличии портов FireWire легко соединить между собой, причем не обязательно вокруг компьютера.
Еще во времена появления первых компьютеров, поддерживающих последовательную передачу данных, появилась идея создать единый стандарт портов и кабелей, способных передавать любую информацию на высокой скорости. В период всеобщей погони за стандартизацией на свет появилась последовательная высокоскоростная шина IEEE 1394, позднее доработанная компанией Apple и переименованная в FireWire, которая была призвана урегулировать хаос, царивший в компьютерной среде 25 лет назад.
Несмотря на то что FireWire проиграл войну с USB, этот порт все еще можно встретить в различных устройствах: как в профессиональном сегменте, так и в потребительском (включая музыкальный бизнес). В материале, изложенном ниже, в деталях рассмотрим FireWire. Что это? Где используется? И нужен ли FireWire сегодня?
FireWire: что это?
FireWire - это специализированный интерфейс, разработанный компанией Apple в начале 1992 года. Это стандарт для скоростной передачи данных между компьютером и другими устройствами, подключаемыми к нему. Сначала контроллер FireWire внедрялся только в компьютеры компании Apple, но другие игроки рынка не заставили себя долго ждать. Уже спустя год новинку пристроили в свои гаджеты десяток компаний и производителей техники.
Интерфейс получил развитие и продвигался популярными на тот момент IT-компаниями под собственными названиями. Sony нарекли новый стандарт именем i.Link, а Texas Instruments дали ему название Lynx. Стандарт существует до сих пор, но уже не пользуется популярностью, так как та же Apple придумала ему замену в виде более производительного Thunderbolt. Контроллеры FireWire устанавливаются в ноутбуки, видеокамеры, жесткие диски, принтеры, а также звуковые карты.
История интерфейса
Идея по созданию FireWire зародилась в рядах Комитета по стандартам микрокомпьютеров в 1986 году. Была поставлена задача объединить сразу несколько стандартов в один единственный. Эту ношу на себя взяла компания Apple, представив миру FireWire (IEEE 1394). Спустя несколько лет и другие компании подключились к продвижению нового стандарта. Microsoft, например, настаивали на том, что FireWire необходимо устанавливать во все выпускаемые компьютеры. Было придумано немало вариантов использования нового контроллера, но со временем интерес к нему угас.
Несмотря на то что FireWire - это до сих пор наиболее продвинутый и мощный стандарт, в особенности для IT-специалистов, начиная с 2010 года, он перестал внедряться в новые устройства, так как Apple требовала отчислений за каждый контроллер, установленный в чужое устройство.
Основные особенности
- FireWire поддерживает функцию горячего подключения. То есть можно изменить конфигурацию всей шины без выключения компьютера и перезапуска приложений, которые с ней работают.
- В прошлом бытовало утверждение, что FireWire - это самый быстрый стандарт передачи данных. На самом деле так и было, скорость портов достигает 3200 Мбит/с. Это больше, чем у USB 2.0.
- Устройства, оснащенные стандартом FireWire, могут взаимодействовать друг с другом без подключения к компьютеру.
- FireWire-кабели могут передавать мультимедиа-сигнал в реальном времени.
- В отличие от проприетарных стандартов, используется открытая архитектура, а значит, он может применяться без использования специализированного программного обеспечения.
- На шине FireWire наличествуют контакты, обеспечивающие питание для низковольтных устройств.
- Имеется возможность подключить до 63 устройств единовременно.
Спецификации FireWire
Порты FireWire, в зависимости от поколения, отличаются рядом особенностей:
- IEEE 1394 - данный стандарт был окончательно принят и утвержден в 1995 году. Первыми вооружились новым стандартом производители видеокамер, в частности компания Sony, которая начала продвижение интерфейса под собственным названием Link. Несмотря на свое позиционирование, уже в то время контроллер также пришелся по вкусу и тем, кто занимался производством портативных жестких дисков. Причиной тому послужила высокая скорость передачи данных. Она достигала 400 Мбит/с. Длина кабеля составляла не более 4,5 метра.
- IEEE 1394a - в 2000 году стандарт был обновлен. Основные изменения коснулись проработки совместимости между разными устройствами. Также была добавлена небольшая задержка на сброс шины. Задержка была введена для защиты от сброса настроек при «горячем» переподключении.
- IEEE 1394b - очередное обновление произошло в 2002 году. Значительно увеличилась скорость обработки данных. Изменились кабели FireWire и разъемы для их подключения. Изменился только дизайн портов. Стандарты интерфейса остались прежними и для поддержки совместимости появились специализированные переходники FireWire старого поколения на новое (IEEE 1394b). Изменилось строение самих кабелей, их начали изготавливать из оптоволокна. Скорость передачи данных выросла до 1600 Мбит/с. Длина кабеля выросла до 100 метров.
Типы разъемов
Порты FireWire имеют еще несколько различий, в зависимости от поколения интерфейса. Существуют варианты с разным количеством контактов, а также дополнительными элементами питания:
- IEEE 1394 - данный порт FireWire не имеет собственного питания и оснащается 4 контактами. Используется одна витая пара проводов для передачи информации с устройства на устройство и вторая витая пара для приема информации с других устройств. Подобный разъем устанавливается в ноутбуках и видеокамерах с поддержкой интерфейса.
- IEEE 1394a - обновленный контроллер FireWire оснащен еще двумя контактами, которые отвечают за питание интерфейса.
- IEEE 1394b - последнее поколение интерфейса, оснащенное еще двумя дополнительными контактами для передачи и приема информации, а также резервным контактом.
Звуковые карты Firewire
Диджеи и музыканты - большие поклонники IEEE1394. Одной из самых популярных сфер применений интерфейса FireWire является музыкальный бизнес. Данный стандарт обладает всеми необходимыми спецификациями для работы с музыкальными инструментами, звуковыми картами и микшерами. Интерфейс поддерживает одновременную параллельную работу с 52 каналами. IEEE1394 обладает высокой разрядностью и частотой дискретизации.
Для реализации всех возможностей интерфейса в работе применяется последовательное подключение сразу нескольких звуковых карт, одной за другой, на единственной шине (до 6 звуковых карт). Это необходимо в том случае, если вы уже являетесь обладателем звуковой карты на 8 каналов, и вам этого количества не хватает, тогда можно присоединить еще несколько карт. Некоторые звуковые карты, например MOTU Traveler MK3, изначально проектируются с прицелом на дальнейшее объединение и расширение.
Сравнение с USB-Audio
FireWire - идеальный вариант для портативных звуковых карт, и это несмотря на то, что в большинстве случаев звуковые карты с поддержкой FireWire дороже, тогда как USB-карты более доступные. Важным преимуществом является все та же скорость передачи данных. У FireWire этот показатель значительно выше, а значит, этот интерфейс идеально подойдет для использования во время живых выступлений, где важна работа без задержек и «залипаний». USB в этом плане не так хорош, так как при работе с ним могут возникнуть проблемы с ощутимой задержкой сигнала (от инструмента до устройства для вывода звука).
Серьезным недостатком звуковых карт, поддерживающий только контроллер FireWire, можно назвать длительную и сложную настройку. Оптимизировать большой набор устройств и заставить их работать вместе очень непросто. С USB-Audio таких проблем не возникает, так как они все поддерживают функцию быстрой настройки. Достаточно подключить ее к компьютеру, как все сразу же начнет работать.
Зато USB не поддерживает «горячую» замену устройств. Раньше также возникали проблемы с переподключением звуковой карты. Если вы отключите USB-карту во время работы в компьютерной виртуальной студии, то, скорее всего, она сразу о ней забудет, и при подключении придется перезапустить приложение, через которое вы снимали звук, и настраивать всю систему заново. В случае с FireWire такого не произойдет. Справедливости ради стоит отметить, что данная проблема минует компьютеры, работающие под управлением Mac OS, где работа со звуком завязана на Core Audio.
Другие области применения
FireWire, будучи сетевым портом, как ни странно, был задействован не только в сфере передачи данных по сети и аудио, но и во многих других.
- Во внешних накопителях памяти - в прошлом FireWire можно было часто встретить во внешних носителях, тому поспособствовала высокая скорость стандарта. Скорость контроллера была выше, чем у USB 2.0, посему такие жесткие диски были популярны в профессиональной сфере.
- Сетевые подключения - операционные системы UNIX, такие как Mac OS и Linux, до сих пор поддерживают FireWire, где он может использоваться для передачи данных по интернету. Microsoft отказались от этой функции с выходом Windows Vista в 2005 году.
- В камерах - иронично, но именно самый первый вариант применения FireWire до сих пор в ходу и остается довольно популярным. На рынке все еще можно встретить множество камер, видеопоток с которых передается через FireWire кабели.
- В iPod - существовали версии портативного плеера, в которых зарядка и синхронизация музыки происходили с помощью FireWire. С выходом iPod nano 4-го поколения в Apple решили перейти на USB. Тем не менее еще долгое время можно было найти FireWire-переходники для iPod и iPhone.
Вместо заключения
Сегодня FireWire мало где используется. Применения, популярные в прошлом, такие как: подключение жестких дисков и отладка устройств, уже не котируются. Да и вряд ли удастся найти современные гаджеты, поддерживающие этот стандарт. FireWire остался уделом профессионалов и там же умрет. Единственное, для чего ныне годен стандарт FireWire, в плане потребительского использования - это одновременное подключение большого количества звуковых карт, о котором грезят многие диджеи и звукорежиссеры. Собственно, обратить внимание на саму звуковую карту с поддержкой FireWire стоит тем, кому необходима высокая скорость обработки сигнала, и тем, кто записывает сигнал более чем с 18 аудиоканалов. Все остальные варианты использования FireWire как в звуке, так и где либо еще не релевантны.
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.
| 4-контакт. разъем | 6-контакт. разъем | 9-контакт. разъем | Назначение | Описание | цвет провода в кабеле |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 8 | Питание | Нерегулируемый DC; 30 В без нагрузки | белый | |
| 2 | 6 | Земля | Возвратная земля питания и внутренний экран кабеля | черный | |
| 1 | 3 | 1 | TPB- | оранжевый | |
| 2 | 4 | 2 | TPB+ | Скрученная пара B, дифференциальные сигналы | голубой |
| 3 | 5 | 3 | TPA- | красный | |
| 4 | 6 | 4 | TPA+ | Скрученная пара A, дифференциальные сигналы | зеленый |
| 5 | A экран | ||||
| 7 | - | ||||
| 9 | B экран | ||||
| Оплетка | Внешний | экран кабеля | |||
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.
Коннектор FireWire 800
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.
FireWire (S400) имеет максимальную теоретическую пропускную способность в 400 Мбит/с, тем не менее Hi-Speed USB с 480 Мбит/с в тестах отстаёт. Почему? Всё упирается в реализацию шины FireWire, которая обеспечивает более надёжную передачу данных, чем USB.
USB может работать только с одним внешним устройством на порт, именно поэтому high-end ПК оснащаются восемью портами. Конечно, вы можете использовать концентратор USB для добавления портов, но производительность подобного решения может значительно меняться.
С FireWire ситуация совершенная иная, поскольку все последовательно подключённые устройства формируют логическую цепь (со звеньями точка-точка), причём протокол также разрешает использовать физические ветвления. Благодаря этому можно протягивать достаточно длинные цепи. Однако если необходимо убрать промежуточное устройство, то тогда соединение для всех устройств в цепи придётся прервать на короткое время. Но одна особенность FireWire неизменна - разделение доступной пропускной способности между всеми устройствами.
FireWire не собирается останавливаться на 400 Мбит/с. Ещё в мае 2002 года был утверждён стандарт IEEE 1394b, который поднимает скорость передачи до 800 и 1600 Мбит/с (S800 и S1600).
FireWire - новейшая история
Первый стандарт FireWire вышел в свет в 1995 году под названием IEEE 1394. Обеспечивая скорость передачи до 400 Мбит/с, этот порт (также называемый i.LINK от Sony или Lynx от TI) превосходил в то время все известные протоколы. К тому же, стандарт FireWire позволял начинать и обрывать соединение в процессе работы ("hot plugging").
Стандарт 1394 является шинным протоколом, который может подключать до 63 устройств. В отличие от сетей на коаксиальном кабеле или SCSI, устройства FireWire можно подключать не только последовательно, но и организовывать ветви. Кабель не нужно терминировать резистором, а адреса устройств раздаются динамически без какого-либо участия пользователя.
Недавно стандарт FireWire нашёл своё место и среди high-end материнских плат. Компании Texas Instruments, VIA и другие предлагают недорогие контроллеры FireWire. К тому же, несмотря на меньшую пиковую теоретическую пропускную способность по сравнению с Hi-Speed USB, стандарт IEEE1394 на практике даёт чуть более высокую скорость передачи и меньшую нагрузку на процессор - при условии использования качественных чипов FireWire.
Этот кабель также используется для работы со старыми устройствами FireWire, подключёнными к контроллеру 1394b.
Интерфейс основан на шести контактах, которые переходят в две витые пары проводов для передачи данных и два провода для питания. Эта конфигурация позволяет подавать напряжение между 8 и 30 В с током до 1,5 А.
Максимальная длина кабеля от одного устройства к другому составляет 4,5 метра на полной скорости. В то же время, напрямую в цепь можно подключать, максимум, 17 устройств. Замкнутые цепи и петли не позволяются. Впрочем, самые распространённые конфигурации состоят из 1-3 устройств.
Не следует недооценивать ещё одно преимущество FireWire: по сравнению с Hi-Speed USB, устройства FireWire без каких-либо проблем работают под Linux и Mac OS.
В ноутбуках вместо шестиконтактного разъёма FireWire часто используют меньший по размерам четырёхконтактный i.LINK. Насколько полезен этот разъём для мобильных применений - вопрос спорный. Некоторые пользователи предпочитают подключать устройства FireWire, а другие избегают подключения, чтобы продлить время работы от батарей. Следует отметить, что разъём i.LINK лишён двух проводов питания.
FireWire представляет собой неплохую альтернативу для подключения в сеть небольшого числа компьютеров, поскольку скорость 400 Мбит/с даже старых адаптеров FireWire превышает скорость 100BaseT для простых сетевых задач (см. тесты).
Многие пользователи даже и не знают о возможности организовывать небольшую сеть через порты FireWire. Если связывать два компьютера, то будет достаточно по одному порту FireWire на каждый из них. Однако для сетей с тремя или большим количеством ПК ситуация иная. Вам нужно будет использовать два порта для систем внутри цепи FireWire (один на вход, один на выход), в то время как конечным компьютерам требуется только один порт.
Hi-Speed USB тоже можно использовать для небольших сетей, хотя для этого потребуются специальные кабели.
Самая большая проблема при организации сети на базе USB или FireWire возникает с операционной системой. Сети FireWire без всяких проблем работают под Linux и Mac OS. Однако под Windows поддерживается только протокол IPv4 over 1394, в результате чего вы сможете использовать только протокол IP (впрочем, он сегодня является самым распространённым). Вряд ли в сети FireWire сможет работать DHCP-сервер, поэтому вам придётся присваивать все IP-адреса вручную.
Использование FireWire влечёт определённые риски безопасности. Данные, передаваемые между компьютерами по сети FireWire, можно перехватить на промежуточном узле. В то же время, Ethernet на базе коммутаторов не позволяет другим компьютерам отслеживать трафик между двумя машинами (за исключением использования коммутатора с функцией зеркалирования портов). Если вас подобные проблемы с безопасностью не беспокоят, то FireWire обеспечит решение, вполне достаточное для домашней сети. К тому же, такая сеть работает быстрее, чем 100-Мбит/с Ethernet.
Для нашего теста мы использовали карты, изготовленные Century Global. Карты 1394b, известные под названием V1, основаны на чипе TSB82AA2 от Texas Instruments, который Windows сразу же определяет как OHCI-совместимое устройство 1394. К сожалению, в каком режиме работает чип, понять трудно. Производитель не поставляет своих драйверов или утилит.
Каждый из адаптеров поддерживает три порта 1394b, которые могут работать в любой конфигурации - с тремя терминалами, или внутри сети FireWire с дополнительным терминалом.
Century Global благоразумно снабдила карту 64-битным интерфейсом PCI. Со скоростью передачи 800 Мбит/с (или 100 Мбайт/с) стандарт 1394b почти достигает границы пропускной способности 32-битной шины PCI на 33 МГц (132 Мбайт/с). На практике, однако, шина PCI работает ещё медленнее, поскольку она обслуживает все подключённые устройства. Звуковая карта, контроллер USB (мышь, клавиатура, web-камера, принтер, сканер) и ТВ-тюнер - все эти устройства потребляют пропускную способность PCI. Поэтому теоретическая пропускная способность PCI доступна лишь в редких случаях.
Три разъёма позволяют карте работать в роли "концентратора FireWire" в сети.
Благодаря использованию 64-битного интерфейса PCI, контроллер 1934b не ограничен пропускной способностью 32-битной PCI.
Одно из основных применений стандарта 1394b заключается в подключении скоростных внешних жёстких дисков. В корпус Fire800 можно подключать 3,5" жёсткие диски с интерфейсом UltraATA, причём устройство уже поддерживает стандарт FireWire 800.
Среди стандартных функций присутствует обычный интерфейс FireWire (1394a) и порт Hi-Speed USB, который существенно увеличивает возможности подключения.
Благодаря небольшой алюминиевой стойке, вы можете установить Fire800 в вертикальную позицию.
Для тестов мы использовали жёсткий диск Western Digital WD2500JB на 7200 об/мин с 8 Мбайт кэша - один из самых быстрых винчестеров на рынке.
По сравнению с другими корпусами для жёстких дисков, Fire800 очень компактен.
Тестовая система
На этот раз мы использовали две тестовые системы, поскольку желали сравнить скорость передачи данных 1394b и 100 BaseT Ethernet. Кроме нашей тестовой системы для подключения жёсткого диска (система 1), мы использовали также второй компьютер со схожей производительностью. Оба компьютера были оборудованы картами 3COM 3C905TX или 1394b V1 от Century Global.
| Система 1 (компьютер с внешним жёстким диском) | |
| Процессор | Intel Pentium 4, 2,0 ГГц 256-кбайт кэш L2 (Willamette) |
| Материнская плата | Intel 845EBT Чипсет Intel 845E BIOS BT84520A.86A.0024.P10 |
| Память | 256 Мбайт DDR266/PC2100, CL2,0 Micron/Crucial |
| Контроллер | ICH4 UltraATA/100 Century Global 1394b V1 |
| Графическая карта | ATi Radeon SDRAM, 32 Мбайт |
| Жёсткий диск | IBM DTLA-307030, 30 Гбайт 7200 об/мин, кэш 2 Мбайт 15 Гбайт на пластину |
| ОС | |
| Сеть | 3COM 3C905TX, PCI, 100 Мбит/с 3COM 3C9996B-T, PCI-X, Gbe |
| Система 2 (для сетевого теста) | |
| Процессор | Intel Pentium 4, 2,2 ГГц 512-кб кэш L2 (Northwood) |
| Материнская плата | AOpen AX4PE Max Чипсет Intel 845PE BIOS 1.10 (May 29, 2003) |
| Память | 256 Мбайт DDR400/PC3200, CL 2,0 TwinMOS |
| Контроллер | ICH4 UltraATA/100 Встроенный Hi-Speed USB (ICH4) Century Global 1394b V1 |
| Графическая карта | ATi Radeon SDRAM, 32 Мбайт |
| Жёсткий диск | IBM/Hitachi IC35L060 AVVA07 60 Гбайт, 7200 об/мин, кэш 8 Мбайт 40 Гбайт на пластину |
| ОС | Windows XP Pro 5.10.2600 SP1 |
| Сеть | 3COM 905TX PCI, 100 Мбит/с 3COM 3C9996B-T, PCI-X, Gbe |
| Тесты | |
| Производительность жёсткого диска | c"t h2benchw 3.6 |
| Диаграмма передачи данных | ZD WinBench 99 2.0 Disk Inspection Test |
| Производительность сети | NetIQ Chariot 4.3 |
| Драйверы | |
| Графический драйвер | 5.1.2001.0 (Windows XP Standard) |
| Драйвер IDE | Intel Chipset Installation Utility 5.1.1.1002 |
| Версия DirectX | 9.0a |
| Разрешение экрана | 1024x768, 16 бит, 85 Гц |
Время случайного доступа, мс, меньше-лучше
Производительность чтения, Мбайт/с, больше-лучше
Производительность записи, Мбайт/с, больше-лучше
Пропускная способность сети (минимальная - средняя - максимальная), Мбит/с, больше-лучше
Время отклика (минимальное - среднее - максимальное), мс, меньше-лучше
Число транзакций в секунду (минимальное - среднее - максимальное), больше-лучше
Реальная пропускная способность сети, время на передачу 4,3 Гбайт, меньше-лучше
Заключение
Стандарт FireWire 800, или IEEE 1394b, передаёт данные со скоростью до 54 Мбайт/с в паре с внешним жёстким диском, легко обгоняя другие альтернативы, протестированные нами раньше. При работе в качестве сетевого адаптера стандарт 1394b обеспечивает скорость передачи до 400 Мбит/с. Если вы будете передавать данные объёмом в несколько сотен мегабайт, то получите пропускную способность порядка 30 Мбайт/с, которая далеко превосходит Ethernet на 100 Мбит/с (см. тесты).
Стандарт FireWire не идеально подходит для сетевого трафика. При использовании в качестве сетевого интерфейса FireWire имеет существенный недостаток - необходима совместимость с многочисленными приложениями, а не только передача сетевого трафика. Кроме того, IPv4 over 1394 вряд ли оптимизирован под максимальную производительность. К тому же, реализация сети под Windows не может похвастаться хорошей репутацией, в отличие от Unix/Linux.
Как мы уже упоминали выше, при построении сети на FireWire возникают определённые проблемы безопасности. В то же время, соединение двух компьютеров по FireWire обеспечит более высокую скорость, чем 100-Мбит/с Ethernet. С другой стороны, сети с тремя или большим количеством компьютеров создают дополнительный трафик, уменьшая скорость передачи данных FireWire. Поэтому трудно сказать, когда решение на Ethernet становится эффективнее.
Несмотря на некоторые недостатки, мы надеемся, что контроллеры 1394b займут своё достойное место на материнских платах, ведь наличие скоростного интерфейса часто бывает полезным.
Устройства FireWire неплохо сочетаются с шиной PCI Express, поскольку 250 Мбайт/с на канал будут вполне достаточны для подключения адаптера FireWire - без появления "узкого места".