Рустам Гайнуллин
salangnew@mtu-net.ru
Введение
Периферийные устройства
можно подключить к РС через стандартные
порты ввода- вывода – последовательные
и параллельный. Однако для передачи
большого объема информации пропускной
способности этих портов не хватает,
поэтому в hi- end системах применяется
интерфейс SCSI. При всех преимуществах
последнего периферийные устройства для
этого интерфейса обладают одним
недостатком, который перечеркивает все
достоинства – практически все они
являются довольно дорогостоящими
изделиями. В последнее время появились
альтернативные интерфейсы - USB и FireWire.
Поскольку USB уже довольно прочно вошел в
нашу жизнь, а FireWire – пока нет, то на нем и
остановимся подробнее.
Как работает FireWire (IEEE 1394)
Интерфейс FireWire представляет
собой высокоскоростную
последовательную шину с передачей
данных помехозащищенным кодом и
предназначен для управления аудио- и
видеоустройствами в домашней сети,
нелинейного монтажа цифрового видео,
многоканального аудиомонтажа и т. д. IEEE
1394 стал стандартом де-факто в первую
очередь в связи с широким
распространением DV-камкордеров и VCR.
FireWire был предложен фирмой Apple и является
ее зарегистрированной торговой маркой.
В связи с этим, другие производители
используют свои обозначения стандарта
IEEE 1394 - так, например, фирма Sony использует
название i.LINK.
В 1995 году FireWire был одобрен консорциумом
IEEE и входит в "синюю книгу" как
спецификация IEC61883. Первый DV (тогда еще DVC)
камкордер представила фирма Sony в 1995 г. (модель
DCR- VX1000 по несмешной цене более $4000). В 1996 г.
Sony представила модель значительно
меньшего размера DCR- P7, а в 1997 г. стали
доступны камкордеры фирмы Panasonic (NV- DE3) и
JVC. Коммерческие адаптеры 1394 стали
доступны в середине 1997 г.
В таблице приведены основные отличия USB
от FireWire.
|
1394
|
usb
|
макс. число устройств на шине
|
62
|
127
|
"горячее подключение" (hot
swap)
|
+
|
+
|
макс. длина соединительного
кабеля между устройствами
|
4,5 м
|
5м
|
скорость передачи
|
25 Мб/ с (200 Мбит/ с)
|
1, 5 Мб/ с (12 Мбит/ с)
|
возможность увеличения
пропускной способности
|
До 125 Мб/ с
|
-
|
совместимость с macintosh
|
+ (ранние версии macos требовали
apple 1394 extension)
|
+
|
возможность подключения
устройств внутри pc
|
+
|
-
|
типы подключаемых
периферийных устройств
|
DV камкордеры , Цифр. Камеры
высокого разрешения, ТВВЧ, HDD, DVD-
ROМ, принтеры, сканеры
|
клавиатура, мышь, монитор,
джойстик, цифр. камеры низкого
разрешения, низкоскоростные
CD-ROM, модем
|
|
Из таблицы видно главное преимущество
интерфейса 1394 перед USB: в 16 раз большая
скорость передачи. Кроме того, в отличие
от USB, который изначально проектировался
для низкоскоростных устройств, для 1394
возможно в самое ближайшее время
увеличение скорости передачи до 8 Гбит/ с
(стандарт 1394В), что позволяет подключать
любые устройства, включая ТВВЧ.
Стандарт 1394 определяет две категории
шин: кабели и сами контроллеры. Шина
контроллера представляет собой
параллельную шину древообразной
структуры, состоящей из мостов и узлов.
Такое построение избавляет от
необходимости создания замкнутой
кольцевой структуры и поэтому проще в
физической реализации. 64-разрядная
адресация состоит из 6-битного node_ID (позволяет
адресовать 63 узла – это максимальное
количество устройств, подключаемых к
одному контроллеру), 10-битного bus_ID (до 1023
мостов в системе, значение по умолчанию
при одном контроллере - 3F) и 48-разрядного
адреса памяти (до 281Тб). Возможно
использование в одном сегменте до 16
кабельных соединений шлейфами длиной 4,5
м, что дает в сумме 72 м. При использовании
высококачественных кабелей возможно
увеличение этого значения. Обычно
каждый узел имеет 3 разъема (возможно от 1
до 27). Топологическая схема типичного РС
с шиной 1394 приведена на рис. ниже.
Все периферийные устройства,
подключаемые к контроллеру 1394, имеют по
одному разъему. ID-номер этим устройствам
присваивается адаптером при
подключении разъема. Тогда же
происходит начальная инициализация
устройства и подача напряжения питания.
То есть, интерфейс 1394 является PnP-совместимым.
DV-камеры и VCR обычно имеют ID 3 или 5.
Стандартная скорость передачи для
периферийных устройств составляет 100
Мбит/с (реально 98,304 Мбит/с - стандарт S100),
контроллер обеспечивает 200 Мбит/с (реально
196,608 Мбит/с- стандарт S200). Максимальная
скорость передачи, как обычно,
ограничивается самым медленным узлом,
который при этом становится корневым
путем установки специального бита в
регистре state_clear. Тактовая частота шины
составляет 24,576 МГц.
Протокол 1394 практически реализован на
трех последовательно расположенных
уровнях - физическом (physical layer),
промежуточном (link layer) и уровне обработки
запросов (transaction layer). На рис. ниже
приведена компоновка этих уровней.
Transaction layer осуществляет чтение, запись и
блокировку данных через регистр статуса
и управления (CSR-control and status register) по
протоколу ISO/IEC 13213:1994. Этот уровень
уменьшает число ИС, требуемых для
согласования со стандартными
параллельными шинами. Link layer
обеспечивает передачу пакетов данных с
подтверждением запроса и контролем от
physical layer к transaction layer. Physical layer
обеспечивает инициализацию,
гальваническую развязку и арбитраж шины.
Арбитраж исключает одновременную
передачу данных более чем одним узлом.
Гальваническая развязка необходима для
периферийных устройств с 3-проводным
питанием (использующих заземляющий
провод). Электрическая прочность
гальванической развязки составляет 500 В.
В этом уровне также осуществляется
преобразование данных в уровень,
необходимый для link layer.
Стандартный 6-жильный кабель состоит из
трех пар проводов: две скрученные
экранированные пары - для передачи
сигнала, и одна пара - для подачи
напряжения питания периферийным
устройствам 5/3,3 В (максимально 40 В/1,5 А).
4- жильные кабели не содержат пары для
передачи напряжения питания. Наиболее
известные изготовители кабелей 1394 -
фирмы Molex и Joinsoon.
Шина 1394 может работать в асинхронном и
изохронном режимах. В изохронном режиме
работы (требуется, например, для
передачи цифровых аудио- и видеоданных)
контроллер захватывает управление
шиной и распределяет имеющуюся
пропускную способность между узлами, в
соотвествии с их возможностями. Частота
изохронный операций составляет 8 кГц.
Все оставшиеся ресурсы становятся
доступными для общего использования.
Например, при подключении DV-устройства
со скоростью передачи 30 Мбит/с (25 Мбит/с
для видеосигнала и 3-4 Мбит/с - для
звукового сигнала, временного кода и
синхронизирующих пакетов) Isohronous resourse
manager (IRM) опрашивает регистр bandwidth_avialable,
который за 125 мс определяет требуемую
скорость передачи. Значение скорости
передачи выбирается кратным 6, 144 Мбит/с (1
блок).
Если требуемые ресурсы в данный момент
недоступны, устройство начинает
периодически повторять запрос. При этом
IRM присваевает узлу, запросившему
изохронный режим, номер канала (от 0 до 63)
и запоминает его в регистре channels_available.
Дальнейшая идентификация производится
по этому номеру.
Асинхронный режим применяется в
частности для нелинейного
редактирования. При этом используется
одиночный изохронный канал и
асинхронный - для управления
устройством. Этот режим особенно
полезен для использования в камкордерах
и VCR (ручки управления типа shuttle). По этому
протоколу передаются критически важные
данные. Обычно для передачи в изохронном
режиме выделяется 80% (100 мкс) цикла шины, а
оставшиеся 20% используются для передачи
в асинхронном режиме. Поэтому
асинхронные передачи могут происходить
даже в моменты максимальной загрузки
шины изохронными пакетами.
Контроллеры FireWire
Фирма Adaptec выпускает три
коробочные версии 1394 host adapter для шины PCI:
AHA-8945, AHA-8920 и AHA-8940. Главное их назначение -
подключение DV-камкордеров. Поэтому в
комплект поставки включены
соответствующие кабели. Основное
отличие между этими моделями состоит в
том, что AHA- 8945 содержит дополнительный
встроенный UW SCSI-контроллер на ИС AIC-7880,
что избавляет от необходимости иметь
отдельный SCSI-контроллер и освобождает
один PCI cлот. В двух других моделях его
нет. Во всех адаптерах используются ИС
AIC-5800 (мост PCI- Fire Engine) и 21S750PFC (3-портовый
6-pin порт Fire Engine).
Фирма Microsoft выпускает DDK для Windows 95/ NT, SDK
для Win32 (доступны в Microsoft Developer network professional),
а фирма Apple- соответствующий DDK для MacOS (доступен
в FireWire driver developer kit). В драйверах
используется Windows driver model (WDM) или 1394 Interface
module (FWIM), включенный в Apple 1394 service library
architecture. Вместе с адаптерами
поставляется программный кодек DVSoft
фирмы Adaptec, преобразующий формат DV в
стандартный кодек Windows - avi (для РС) или
QuickTime (для Mac).
В хост- адаптерах используется
автоматическое назначение ID номера
устройствам (SCAM) и автоматическое
включение терминатора. Для обработки
изображения требуется дополнительное
ПО: Adobe Premier (не входит в поставку), EZ SCSI 5.0 (входит,
содержит ASPI-драйвер для AHA-8945).
Минимальные системные требования (которые,
как обычно, следует умножить на два): Pentium
166, 32 Мб RAM, Windows 95/NT 4.0, UW SCSI HDD 7200 rpm, 1 Мб
видеопамяти, 216 Mб свободного
пространства на винчестере, DV-камкордер.
Дополнительно требуется свободное
место на винчестере для записи
конечного файла (рекомедуется отдельный
SCSI-винчестер). Емкость этого винчестера
можно определить исходя из требуемой
длительности непрерывного файла:
скорость потока - 3,6 Мб/с при
неизменяемом чередовании 4:1:1, т. е. 5- ти
минутный оцифрованный видеосигнал
занимает примерно 1 Гб.
Фирма Adaptec (www.adaptec.com/1394)
поставляет контролерры AHA-8920/ 8945/ 8940
также и в виде ОЕМ- продуктов.
AHA- 8945/ 8940.
Из- за того, что контролер AHA-8945
содержит встроенный UW SCSI-адаптер, в нем
используется дополнительная ИС DES21152 (мост
PCI-PCI). Мощность, потребляемая
периферийным устройством, подключаемым
к порту 1394, не должна превышать 15 Вт.
Возможны изохронная и асинхронная
передача данных с использованием
протоколов FCP (function control protocol) и СMP (connection
management protocol).
AHA-8940 представляет собой удешевленный
вариант AHA-8945 без SCSI. На web- сайте
производителя имеется указание о "самых
суровых методах тестирования".
В комплекте поставляется
инсталяционный CD Hot connect Ultra for Windows 95/ NT и
MacOS. Имеются один внешний и один
внутренний UW SCSI-порты, два внешних 6 pin и
один внутренний 6 pin 1394 портa (у AHA-8940
внутренний разъем 4 pin). Вместе с
контролером поставляются: кабели 1394 6 pin-
6 pin и 6 pin- 4 pin, внешний и внутренний SCSI-переходники
narrow- wide. С CD инсталлируется приложение
DVDeck, представляющее собой виртуальную
панель управления видеодекой с
функциями просмотра и захвата
изображения (в виде avi и bmp файлов).
Адаптеры совместимы со спецификацией PCI
2.1.
AHA- 8920.
Представляет собой самый
дешевый вариант контроллера 1394.
Удешевление заметно во всем: один 6-pin
внешний порт, ПО поставляется на одной
дискете (Hot click), даже User guide значительно
тоньше. В комплекте всего два кабеля 1394 6
pin- 4 pin. На коробке указана пятилетняя
гарантия производителя.
Заключение
В настоящее время в Москве
представлены изделия всего двух
производителей контролеров 1394 - Adaptec и MIRO
Сomputer products AG (модель DV300). Продукт MIRO
дороже AHA- 8945 более чем на $100. Из
недостатков контроллеров 1394, несмотря
на заверения фирмы Adaptec о "low- cost method",
следует отметить высокую стоимость ($400 -
AHA-8920 и 630$ - AHA-8945).
Аналитические прогнозы предсказывают,
что в 2001 г. во всем мире будет
использоваться 450 млн. устройств FireWire. С
1997 г. в Сан- Хосе проводятся ежегодные
конференции разработчиков 1394. Фирма Intel
планирует встроить поддержку шины 1394 в
будущие chipset для MB, что должно резко
уменьшить стоимость по сравнению с
отдельным контроллером.
Дополнительную информацию по
интерфейсу 1394 можно получить по пдресу: http://www.1394ta.org/
Источник: http://www.computery.ru/upgrade/
|