Для чего разрабатывался стандарт Firewire

Интерфейс IEEE 1394

Категории блога

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

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

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

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

Технические подробности

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

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

Разные компании называют этот стандарт по разному:

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

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

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

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

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

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

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

IEEE 1394 (Firewire) — новая последовательная шина

Введение

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

Зачем нужен новый интерфейс

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

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

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

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

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

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

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

Обозначение Mbps — мегабит в секунду.

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

IEEE 1394 — высокоскоростная последовательная шина

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

Таким образом, Firewire удовлетворяет всем вышеперечисленным требованиям, включая:

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

Благодаря этому шина IEEE 1394 может использоваться с:

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

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

Кабель IEEE 1394

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

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

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

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

Топология

Стандарт 1394 определяет общую структуру шины, а также протокол передачи данных и разделения носителя. Древообразная структура шины всегда имеет «корневое» устройство, от которого происходит ветвление к логическим «узлам», находящимся в других физических устройствах.

Корневое устройство отвечает за определенные функции управления. Так, если это ПК, он может содержать мост между шинами 1394 и PCI и выполнять некоторые дополнительные функции по управлению шиной. Корневое устройство определяется во время инициализации и, будучи однажды выбранным, остается таковым на все время подключения к шине.

Сеть 1394 может включать до 63 узлов, каждый из которых имеет свой 6-разрядный физический идентификационный номер. Несколько сетей могут быть соединены между собой мостами. Максимальное количество соединенных шин в системе — 1023. При этом каждая шина идентифицируется отдельным 10-разрядным номером. Таким образом, 16-разрядный адрес позволяет иметь до 64449 узлов в системе. Поскольку разрядность адресов устройств 64 бита, а 16 из них используются для спецификации узлов и сетей, остается 48 бит для адресного пространства, максимальный размер которого 256 Терабайт (256х1024 4 байт) для каждого узла.

Конструкция шины удивительно проста. Устройства могут подключаться к любому доступному порту (на каждом устройстве обычно 1 — 3 порта). Шина допускает «горячее» подключение – соединение или разъединение при включенном питании. Нет также необходимости в каких-либо адресных переключателях, поскольку отсутствуют электронные адреса. Каждый раз, когда узел добавляется или изымается из сети, топология шины автоматически переконфигурируется в соответствии с шинным протоколом.

Однако есть несколько ограничений. Между любыми двумя узлами может существовать не больше 16 сетевых сегментов, а в результате соединения устройств не должны образовываться петли. К тому же для поддержки качества сигналов длина стандартного кабеля, соединяющего два узла, не должна превышать 4,5 м.

Протокол

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Резюме

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

Дополнительная информация

Дополнительную информацию о шине IEEE 1394 можно получить на сайтах:

FireWire – это что такое? Использование и подключение звуковой карты FireWire

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.

Интерфейсы периферийных устройств

Интерфейс IEEE 1394 – FireWire

Группой компаний при активном участии Apple была разработана технология последовательной высокоскоростной шины, предназначенной для обмена цифровой информацией между компьютером и другими электронными устройствами. В 1995 году эта технология была стандартизована IEEE (стандарт IEEE 1394 -1995). Компания Apple продвигает этот стандарт под торговой маркой FireWire , а компания Sony – под торговой маркой i-Link.

Интерфейс IEEE 1394 представляет собой дуплексную, последовательную, общую шину для периферийных устройств. Она предназначена для подключения компьютеров к таким бытовым электронным приборам, как записывающая и воспроизводящая видео- и аудиоаппаратура, а также используется в качестве интерфейса дисковых накопителей (таким образом, она соперничает с шиной SCSI ).

Первоначальный стандарт (1394a) поддерживает скорости передачи данных 100 Мбит/с, 200 Мбит/с и 400 Мбит/с. Последующие усовершенствования стандарта (1394b) обеспечивают поддержку скорости передачи данных 800 и 1600 Мбит/с ( FireWire -800, FireWire -1600).

Устройства, которые передают данные на разных скоростях, могут быть одновременно подключены к кабелю (поскольку пары обменивающихся данными устройств используют для этого одну и ту же скорость). Рекомендуемая максимальная длина кабеля между устройствами составляет 4,5 м. К кабелю общей длиной до 72 м может быть одновременно подключено до 63 устройств, называемых узлами (nodes). Для увеличения числа шин вплоть до максимального значения (1023) могут быть использованы мосты.

Каждое устройство обладает 64-разрядным адресом:

• 6 бит – идентификационный номер устройства на шине,
• 10 бит – идентификационный номер шины,
• 48 бит – используются для адресации памяти (каждое устройство может адресовать до 256 Тбайт памяти).

Шина предполагает наличие корневого узла, выполняющего некоторые функции управления. Корневой узел может быть выбран автоматически во время инициализации шины, либо его атрибут может быть принудительно присвоен конкретному узлу (скорее всего, ПК). Некорневые узлы являются или ветвями (если они поддерживают более чем одно активное соединение), или листьями (если они поддерживают только одно активное соединение).

Как правило, устройства имеют по 1-3 порта, причем одно устройство может быть включено в любое другое (с учетом ограничений на то, что между любыми двумя устройствами может быть не более 16 пролетов и они не могут быть соединены петлей). Допускается подключение в “горячем” режиме, поэтому устройства могут подключаться и отключаться в любой момент. При подключении устройств адреса назначаются автоматически, поэтому присваивать их вручную не придется.

IEEE 1394 поддерживает два режима передачи данных (каждый из которых использует пакеты переменной длины).

• Асинхронная передача используется для пересылки данных по конкретному адресу с подтверждением приема и обнаружением ошибок. Трафик, который не требует очень высоких скоростей передачи данных и не чувствителен ко времени доставки, вполне подходит для данного режима (например, для передачи некоторой управляющей информации).
• Изохронная передача предполагает пересылку данных через равные промежутки времени, причем подтверждения приема не используются. Этот режим предназначен для пересылки оцифрованной видео- и аудиоинформации.

Пакеты данных пересылаются порциям, которые имеют размер, кратный 32 битам, и называются квадлетами (guadlets). При этом пакеты начинаются, по меньшей мере, с двух квадлетов заголовка, после чего следует переменное число квадлетов полезной информации. Для заголовка и полезных данных контрольные суммы ( CRC ) указываются отдельно. Длина заголовков асинхронных пакетов составляет, как минимум , 4 квадлета. У изохронных пакетов может быть заголовок длиной 2 квадлета, поскольку единственным необходимым при этом адресом является номер канала.

IEEE 1394 выделяет следующие функции устройств:

• Хозяин цикла (cycle master) – выполняется корневым узлом, имеет наивысший приоритет доступа к шине, обеспечивает общую синхронизацию остальных устройств на шине, а также изохронных сеансов передачи данных.
• Диспетчер шины (bus manager) управляет питанием шины и выполняет некоторые функции оптимизации.
• Диспетчер изохронных ресурсов ( isochronous resource manager ) распределяет временные интервалы среди узлов, собирающихся стать передатчиками (talkers).

Все функции диспетчеризации могут выполняться одним и тем же либо различными устройствами. Хозяин цикла посылает синхронизирующее сообщение о начале цикла через каждые 125 мкс (как правило). Теоретически 80% цикла (100 мкс) резервируется для изохронного трафика, а остальная часть становится доступной для асинхронного трафика. Сначала узлы с изохронными данными для пересылки, а также те узлы, которым был назначен номер канала, пытаются получить доступ к шине на время передачи (сразу же после каждого сообщения о начале цикла ), и узел, который ближе всего находится к корневому узлу, первым получит разрешение на передачу данных. Каждый последующий узел с назначенным номером канала и изохронным трафиком для пересылки последовательно получает разрешение на передачу данных. Затем пытаются получить доступ к шине и узлы с асинхронным трафиком.

Для подключения к данному интерфейсу применяется 6-контактный соединитель. Используемый при этом кабель имеет круглую форму и содержит:

• экранированную витую пару А (ТРА), в которой используется симметричное, разностное напряжение (для обеспечения требуемой помехоустойчивости), а данные передаются в обоих направлениях с помощью схемы кодирования NRZ 2 NRZ (Non-Return to Zero) – самосинхронизующаяся схема кодирования без возвращения к нулю. . Фактически напряжение составляет 172-265 мВ;
• экранированную витую пару В (ТРВ), пересылающую стробирующий сигнал, который изменяет состояние всякий раз, когда два последовательных разряда данных (на другой паре) одинаковы (т.н. кодирование данных со стробированием – data- strobe encoding), и гарантирует изменение состояния в паре для передачи данных либо стробирующих сигналов по фронту каждого разряда;
• провода, обеспечивающие питание небольших устройств. При этом по проводу VP подается напряжение 8-40 В, обеспечивающее нагрузку до 1,5 А, а провод VG заземлен. Впрочем, существуют варианты соединения, в котором провода питания отсутствуют;
• а также общий экран, который изолирован от экранов пар и прикреплен к корпусам соединителей.

В IEEE 1394b допускается применять также простые UTP -кабели 5-й категории, но только на скоростях до 100 Мбит/с. Для достижения максимальных скоростей на максимальных расстояниях предусмотрено использование оптоволокна (пластмассового – для длины до 50 метров, и стеклянного – для длины до 100 метров).

IEEE 1394 против USB 2.0: холодная война с огоньком

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

Ретроспектива

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

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

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

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

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

Что лучше?

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

Зачем нужен firewire?

Эту небольшую статью мы посвятим интерфейсу IEEE 1394, под именем firewire встречающемуся практически на всех компьютерах Apple. Firewire называет firewire’ом только компания Apple. Другие компании называют его iLink, mLan и даже Lynx. Но не столь важно название, сколь важна суть. Сухое определение звучит так: это последовательная высокоскоростная шина, предназначенная для обмена цифровой информацией между компьютером и другими электронными устройствами. На деле же это отличный способ передачи данных, позволяющий вам быстро переписывать файлы с/на ваш жесткий диск или видеокамеру, а также по-новому взглянуть на возможности вашего Mac и освободить ценный USB-порт 🙂 Итак, перечислим все достоинства firewire:

Во-первых firewire, как уже упоминалось, очень быстр. Firewire 400 (IEEE 1394a), ныне встречающийся только в белых Macbook, несколько проигрывает USB 2.0 (в производительности на операциях с большим количеством файлов), но на потоковых операциях IEEE 1394а опережает USB до 1,5 раз. Ну а firewire 800(IEEE 1394b) же, что называется, рвет конкурента просто в клочья (скорость передачи увеличена до 3,2 Гбит/с). И именно этот разъем вы можете наблюдать на всех нынешних компьютерах Apple, кроме Macbook и Macbook Air, при этом он обратно совместим с firewire 400. Кстати, 4-пиновый разъём firewire 400 (обделенный питанием) встречается на большинстве современных PC-ноутбуков.

Во-вторых, firewire зачастую используется как средство копирования фильмов с MiniDV видеокамер в файлы. Возможно и копирование с камеры на камеру. Исторически именно этот способ был первым способом использования этой шины.

В-третьих — подключение одного мака к другому в режиме Target mode. Эта функция полезна, если ваш мак (тьфу-тьфу-тьфу) сыграл в ящик, и вы рискуете сделать то же самое, оставшись без записанной на нем информации. Подключить два Mac очень просто, потребуется лишь FireWire кабель 6-на-6-pin. Сперва выключите компьютер, который вы будете подключать к основному, затем отключите всю FireWire-периферию у обоих компьютеров. После этого подключите FireWire кабель, запустите выключенный компьютер и сразу же нажмите и удерживайте клавишу T (в английской раскладке, конечно). После этого практически сразу на экране появится большой логотип FireWire, и, если вы используете ноутбук, индикатор заряда батареи (для PowerBook и iBook необходимо предварительно подключить ноутбук к сети питания. Кстати, сам ноутбук после вхождения в режим Target Disk Mode вы можете закрыть). А в Finder, тем временем, появится Macintosh HD (или другой диск/диски) у подключенного компьютера. Все, теперь вы можете пользоваться этим диском с полными правами доступа, то есть как угодно изменять, копировать, и удалять на нем информацию.

И наконец в-четвертых, стандарт IEEE 1394c. Слышали о таком? А ведь его частенько упоминают при разговоре о проводном интернете — это RJ-45. Сам по себе стандарт редкий и малораспространенный, однако из-за внешнего сходства его часто путали с разъемом 8p8c, настоящим ethernet-разъемом. Путаница не разрешилась, и название редкого стандарта прочно прикипело к ethernet.

В заключении — примечательный факт. То ли обозленная растущей популярностью «неродного» формата, то ли еще почему-то, однако начиная с Vista Microsoft прикрыла поддержку сетевых протоколов на основе IEEE 1394 в Windows, хотя 4pin-разъемы firewire встречаются на большинстве PC-ноутбуков. К сожалению и Apple постепенно обосабливает нишу использования firewire. Раньше к этим разъемам (а порой — и только к ним!) подключались для зарядки и синхронизации многие плееры компании, но в 2005 году купертиновцы отказались от возможности синхронизации iPod, а начиная с 2008 — и зарядки его внутренней батареи. Единственным исключением остался iPod Classic, но он на то и классик, чтобы до конца не отказываться от традиций.

Итак, firewire — это в первую очередь высокоскоростная шина передачи данных, позволяющая вам с удобством и пользой для дела подключить внешний жесткий диск или видеокамеру к вашему Mac, а также порой воспользоваться столь экзотическими, но порой незаменимыми, возможностями, как Target Mode. Единственное что огорчает — это стоимость корпусов для внешних HDD с поддержкой firewire — она от 1,5 до 2 раз выше обычных.