IZONE - http://www.izcity.com/ - бесплатный софт, вэб-сервисы, ресурсы для раскрутки, свежие номера журнала "Internet Zone".

 IZONE 


FireWire – твое будущее, сынок

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

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/

 


Copyright © "Internet Zone"info@izcity.com
Копирование и использование данных материалов разрешается только в случае указания на журнал "Internet Zone", как на источник получения информации. При этом во всех ссылках обязательно явное указание адреса вэб-сайта http://www.izcity.com/. При наличии у копируемого материала авторов и источника информации - их также нужно указывать, наряду со ссылкой на нас.