1394 выход. FireWire или чем ещё помогла цифровому миру компания Apple

Введение

В последнее время, в связи с бурным ростом возможностей компьютерной обработки видеоизображений в компьютерном мире возникла острейшая нужда в высокоскоростной шине, по которой было бы возможно передавать значительные потоки данных, и кроме этого, требовала всего нескольких проводов (т.е. была бы последовательной), позволяла бы строить "деревья", на которые можно было бы "нанизывать" различные периферийные устройства. По скоростным характеристикам из существующих шин, допускающих подключение внешних устройств к компьютеру, подходит только SCSI, но она не удовлетворяет многим из условий, описанных выше.
Во-первых, для высокоскоростной передачи данных необходим вариант Ultra Wide SCSI, который требует разъемов с большим числом контактов, что делает практически невозможным размещение такого разъема на, например, цифровой видеокамере. Во-вторых, топология SCSI шины предпологает только последовательное подключение устройств к шине, что приводит как к необходимости иметь на внешнем устройстве два разъема и так и иметь в обязательном порядке терминатор для установки его на последнем разъеме в цепи. В-третьих, шина SCSI не предусматривает цепей питания для периферийных устройств и это приводит к обязательной необходимости внешнего источника питания для каждого из периферийных устройств. В-четвертых, шина SCSI не предусматривает "горячего" (т.е. без быключения питания и перезагрузки компьютера) подключения/отключения устройств на шине.
Интерфейс USB, который очень подходит конструктивно (маленький разъем, есть цепи питания для периферийных устройств), не имеет необходимой для переноса больших потоков данных пропускной способности.
Именно из-за ограничений имеющихся шин интерфейс IEEE-1394 (FireWire) стал широко внедряться в компьютерной индустрии в последние годы уходящего века. Так как название FireWire (огненный провод) принадлежит фирме Apple Computers и может использоваться только для описания изделий Apple или с ее разрешения, правильное название - IEEE-1394. Некоторые компании придумали собственное зарегистрированное название, например у Sony - iLink. Пока основная сфера применения IEEE-1394 - поддержка обмена данными между компьютером и видеокамерами и видеомагнитофонами; DV стандарта. В связи с тем, что DV видеокамеры выпускаются во все больших и больших количествах и при непрерывном падении стоимости, некоторые производители материнских плат (В частности, фирма ASUSTeK Computers) уже объявили о выходе плат со встроенным контроллером IEEE-1394.
Новая сфера применения, получившая основное развитие с начала 2000 года - устройства хранения информации с интерфейсом IEEE-1394. Начали выпускаться внешние box"ы для установки в них любых IDE/ATAPI устройств с внешним интерфейсом IEEE-1394, питанием по этому же интерфейсу и возможностью "горячего" подключения к компьютеру. В первую очередь такие устройства находят себе применение для обмена видеоинформацией, так как на один IDE жесткий диск сейчас возможно записать до 3 часов видео DV формата и, как правило, в компьютерах, предназначенных для обработки цифрового видео, есть контроллер интерфейса IEEE-1394. Фирма Fujitsu также выпустила аналогичные накопители на магнитооптических дисках емкостью до 1.3 GBytes.

Технические характеристики

Основные характеристики шины можно свести к следующим показателям:

• скорость передачи данных до 400 Mbits/s с развитием шины в будущем до скоростей в 800 и более Mbits/s
• 16-ти разрядный адрес позволяет адресовать до 64K узлов на шине
• предельная теоретическая длина шины 224 метра
• "горячее" подключение/отключение без потери данных
• автоматическое конфигурирование, аналогичное Plug&Play
• произвольная топология шины - по аналогии с локальными сетями может использоваться как "звезда" так и общая шина (только в виде цепочки, в отличие от сети на коаксиальном кабеле)
• никакие терминаторы не требуются
• возможность обмена с гарантированной пропускной способностью, что крайне необходимо для передачи видеоизображений

Топология шины

Топология IEEE-1394 позволяет как древовидную, так и цепочечную архитектуру, а также комбинацию из того и другого. Поэтому легко строить любые варианты подключения различных устройств к шине. Стандарт предусматривает архитектурное разделение шины на 2 основных блока - кабельная часть и контроллер (контроллеры). Так как контроллеров может быть несколько, эту часть также называют объединительной (backplane - дословно задний план, кросс-плата и т.п.).
Адрес узла на "дереве" 16-ти разрядный, что позволяет адресовать до 64К узлов. К каждому узлу может быть подключено до 16-ти конечных устройств. На объединительной панели (backplane) может быть подключено до 63 узлов к одному мосту (bridge) шины. Так как под идентификатор номера шины (моста) отведено 10 разрядов, то общее количество узлов и составляет 64K.
Каждый узел обычно предусматривает подключение 3-х устройств, хотя собственно стандарт разрешает подключение до 27 устройств. Устройства могут быть подключены через стандартные кабели длиной до 4.2 метра.

Пример топологии IEEE-1394

Физические адреса (ID) устройствам назначаются при подаче питания на контроллер шины и устройства, подключенные к ней, после общего сброса шины, а также при "горячем" подключении устройства к шине. Адреса присваиваются в порядке последовательности обнаружения и/или подключения устройств. Никакая установка перемычек или переключателей на самих устройствах не требуется.
Стандарт на кабельную часть предусматривает три скорости передачи данных по шине - 98.304, 196.608 и 393.216 Mbits/s. Обычно эти значения в различных документах огругляют до 100, 200 и 400 Mbits/s, используя для краткости обозначения S100, S200 и S400.

Благодаря применению размножителей, репитеров и т.п. устройств топология IEEE-1394 может быть достаточно сложной, хотя в 90% случаев ее применения наверняка столь сложная топология не потребуется.

Совместимость

Для удобства программирования и совместимости устройств на IEEE-1394 был разработан стандарт, названный Open Host Controller Interface (OHCI). Он предъявляет определенные требования к регистрам контроллера IEEE-1394 и их отображению в памяти. Кроме этого, OHCI совместимый контроллер должен удовлетворять требованиям по управлению энергопотреблением в соответствии со спецификацией ACPI.
Microsoft в своих операционных системах Windows 98 Second Edition и Windows 2000 поддерживает только OHCI совместимые контроллеры IEEE-1394. Все остальные контроллеры (например, от Adaptec) должны сопровождаться соответствующими драйверами и совместимость таких устройств с драйверами жестких дисков операционной системы, например, не гарантируется.

Кабели и разъемы

Стандартный кабель для IEEE-1394 состоит из 2 витых пар передачи сигналов шины, двух проводов питания и все это заключено в экранированную оболочку. Провода питания рассчитаны на ток до полутора ампер и напряжение от 8 до 40 вольт. На рисунке ниже показан один из вариантов кабеля IEEE-1394.

Кабели и розетки для подключения периферийных устройств существуют в нескольких вариантах, в зависимости от требуемых параметров:

Кабель на 6/6 проводов, поддержка скорости передачи до 400 Mbits/s. Напряжение питания до 40 V при токе до 1.5 А. Длина от 0.7 м до 4.5 м.
Кабель на 6/4 проводов, поддержка скорости передачи до 100 Mbits/s. Напряжение питания до 5 V при токе до 0.5 А. Длина от 1 м до 4.5 м.
Кабель на 4 провода, поддержка скорости передачи до 100 Mbits/s. Напряжение питания до 5 V при токе до 0.5 А. Длина от 1 м до 4.5 м.
Розетка на 4 провода, поддержка скорости передачи до 400 Mbits/s. Напряжение питания до 5 V при токе до 0.5 А.
Розетка на 6 проводов, поддержка скорости передачи до 400 Mbits/s. Напряжение питания до 40 V при токе до 1.5 А.

IEEE-1394 (называемый также FireWire) представляет собой высокоскоростной цифровой последовательный интерфейс, предназначенный для передачи любых цифровых данных. На сегодняшний день его активно используют в самых разных устройствах, включая не только PC, но и множество мобильных гаджетов.

Где он используется?

Разработка IEEE-1394 осуществлялась для того, чтобы предоставить пользователям высокоскоростной доступ к различным устройствам хранения данных, включая жесткие диски, а также CD- и DVD-приводы. При этом в планах было сделать такой интерфейс, который будет действительно универсальным, после чего использовать его в различных устройствах ввода, включая сканеры, фото- или же видеокамеры, а также прочую аудиовизуальную аппаратуру. Но при этом его превосходные параметры, такие как гибкость и предельная простота использования, вместе с возможностью при надобности отдавать при передаче приоритет той информации, для которой синхронизация по времени представляет собой критический фактор, в конечном итоге были признаны оптимальными для обеспечения нормальной передачи цифрового видео, вследствие чего по сегодняшний день не существует им какой-либо альтернативы. Первым аппаратным решением, в котором использовался интерфейс IEEE-1394, стали всевозможные платы, предназначенные для работы с цифровым видео.

Что он дает?

Данный стандарт позволяет комбинировать программные и для того, чтобы передавать информацию в потоке 100, 200 или 400 Мбит/с, при этом последние реализации обеспечивают еще более высокую скорость передачи. Связь между несколькими устройствами с интерфейсом IEEE-1394 активируется и выключается непосредственно в процессе работы (что получило название «горячее подключение»). Другими словами, им не требуется отключение питания или же перезагрузка.

Sony и ее разработки

Впервые преимущества IEEE-1394 начала использовать в своих разработках компания Sony, обратившая внимание на масштабируемость, скорость передачи информации, возможность обработки данных в реальном времени, простоту подключения, и при этом достаточно небольшую стоимость. Вследствие этого активно началась разработка специализированных заточенных под этот стандарт.

После выпуска своих специалисты компании Sony начали разрабатывать разнообразные решения, предназначенные для персональных компьютеров, цифровых приемников спутникового ТВ, цифровых видеомагнитофонов, а также различных винчестеров и приводов CD или DVD. Все эти устройства существенно расширяют общие возможности подключения различной видео- или аудиоаппаратуры к компьютерам, вследствие чего появилась возможность создания полноценной домашней аудиовизуальной сети.

Как это можно использовать?

Уже сегодня можно свободно интегрировать разнообразное оборудование с компьютером, обеспечивая таким образом эффективное управление любыми устройствами непосредственно со своего ПК. Из данного оборудования могут формироваться целые системы, объединенные стандартным соединением нескольких устройств между собой при помощи кабеля. Затем, используя персональный компьютер, выступающий в данном случае в качестве контроллера, можно проводить запись с CD-проигрывателя на небольшие мини-диски, проводить запись цифровых радиопередач, а также вводить любые видеофайлы в ПК, для того чтобы потом их монтировать и редактировать. Конечно, при этом будет сохранена возможность непосредственного обмена между видео- и аудиоборудованием без необходимости использования компьютера или же, наоборот, взаимообмена информацией между несколькими компьютерами точно так же, как в локальных сетях на основе стандартных Ethernet-технологий.

NEC и ее чип

Корпорация NEC практически сразу после выпуска стандарта IEEE-1394 объявила о том, что начинает разрабатывать чип, который будет использоваться для поддержки аппаратной маршрутизации между несколькими сетями, основанными на данном стандарте, а также обеспечивающего их нормальное взаимодействие в широкополосных домашних сетях данного стандарта. Такой двухпортовый чип оснащался специализированным микропрограммным программным обеспечением, в автоматическом режиме конфигурирующим сеть, а также предоставляющим возможность установки соединения между различными сетевыми устройствами, включая также устройства мобильной связи. В связи с этим есть возможность расширения домашней сети за границы какого-то определенного дома на дальность до одного километра.

Ответ от Sony

В это время компания Sony продолжает развитие концепции домашней сети, основывающейся на FireWire IEEE-1394, при этом в ближайших планах компании присутствует также дальнейшее поддержание разработок, отличающихся практической направленностью, а также собирается заниматься производством более скоростных, емких, а также компактных комплектующих, имеющих незначительное потребление энергии. Такие устройства должны будут отличаться достаточно широким диапазоном применений, а также дальнейшей интеграции в системные чипсеты, и компания уже давно предоставляет своим клиентам самую разнообразную бытовую технику, подключающуюся к домашней сети. Такая архитектура получила название HAVi, создавая своеобразный цифровой дом, основанный на FireWire IEEE-1394.

Стандарт в компьютерах

Стандарт IEEE-1394, фото кабеля с которым вы сможете увидеть ниже, привлек к себе внимание не только со стороны производителей различного медиаоборудования, но также и разработчиков, занимающихся изготовлением устройств для персональных компьютеров. С течением времени он превратился в основной сетевой стандарт, который существенно приблизил цифровую эпоху.

После того как вышла операционная система Windows Millennium, разработчики изначально одобрили поддержку локальных сетей, основанных на контроллерах IEEE-1394, характеристики которого на тот момент были более чем соответствующими. Такая сеть отличается достаточно высокой которая была в четыре раза больше по сравнению с использующимся на тот момент по сравнению с а также является предельно удобной для малого офиса или дома. Единственным удобством в процессе построения данной сети является то, что здесь присутствует небольшая предельная длина каждого сегмента. Для того чтобы устранить данный недостаток IEEE-1394, обзор и характеристики устройства показали, что наиболее оптимальным будет использовать специализированные усилители сигнала, а также всевозможные размножители-концентраторы, работающие на несколько портов. Такие устройства получили название «репитеры».

USB 2.0 vs IEEE-1394

Практически сразу выпущенный интерфейс USB 2.0 начал конкурировать с IEEE-1394. Обзор устройств показал, что первого интерфейса показывала 480 Мбит/с на тот момент, что было гораздо больше по сравнению с первой версией USB.

Шина USB сразу стала достаточно популярной, благодаря тому что являлась достаточно дешевым вариантом, имеющим поддержку контроллера, который можно встроить прямо в чипсеты для различных материнских плат. При этом практически сразу было заявлено, что скоростной формат сможет реализоваться в виде контроллера, встроенного в чипсет. Несмотря на все это, компания Microsoft сказала о том, что более приоритетным для нее является именно IEEE-1394 (порт), при этом USB отличается асинхронной передачей, вследствие чего нормально конкурировать с форматом FireWire с точки зрения передачи цифрового видео он не может.

Другими словами, любые устройства, использующие данный интерфейс, могут прекрасно взаимодействовать с различными персональными компьютерами, имеющими такой интерфейс, а также между собой. Таким образом, пользователи получили возможность высокоскоростной передачи, обработки и сохранения информации, не вызывая никаких ухудшений качества.

Контроллеры

В продаже появилась масса контроллеров, выпущенных самыми разными производителями. Первоначально получили широкое распространение контроллеры, поддерживающие стандарт OHCI, так как это было необходимо для обеспечения нормальной поддержки операционной системы Windows 2000, являющейся основной на тот момент.

Цены на различные адаптеры, поддерживающие IEEE-1394 интерфейс, являлись достаточно низкими и были доступны практически каждому. В частности были устройства, стоимость которых ниже 35. $

Сложно ли его устанавливать?

Установка данного контроллера являлась предельно простой, ведь, как уже говорилось выше, в Microsoft изначально предусматривалась поддержка именно этого интерфейса, и поэтому в операционной системе присутствовали все нужные компоненты. Достаточно было просто вставить диск с записанным на него дистрибутивом системы, и потом, если будет нужно, заниматься установкой всех нужных компонентов.

В преимущественном большинстве случаев контроллер FireWire разделял прерывание с USB-контроллером, однако никаких конфликтов не возникало даже в том случае, если они работали одновременно.

Стоит отметить несколько плат, которые в некоторых компьютерах присутствуют даже по сегодняшний день.

Datavision DV Capture

Данная плата является стандартной для семейства плат IEEE-1394, область применения которой достаточно широка. В преимущественном большинстве случаев она представляет собой PCI-плату, имеющую два или даже три дополнительных внешних порта, а также один внутренний. В первоначальной поставке предусматривается безликое программное обеспечение, предназначенное для монтажа видеофайлов. Такие платы использовались многими производителями, но все они были одинаковыми. Цены их разные, и в комплекте может присутствовать или отсутствовать кабель, предназначенный для подключения различных FireWire-устройств.

DVeasy

Данная плата является практически такой же, как предыдущая, однако в данном случае отсутствуют внутренние порты IEEE-1394. Что это такое, понимали немногие, так как есть масса причин, обуславливающих необходимость присутствия хотя бы одного внутреннего порта, однако производители данных плат посчитали иначе, при этом стоимость платы установили точно такую же, как и в стандартных устройствах.

Отличием данной платы среди остальных является то, что в ней присутствует достаточно нетрадиционное программное обеспечение, предназначенное для монтажа видео, и интерфейс его является больше похожим на фактический стандарт в данной области. В частности,стоит отметить, что данное ПО предусматривало разнообразные полезные элементы, включая фоновый рендеринг, помогающий «скрасить» ожидание конечного результата.

Dazzle DV-Elitor

После того как скорость обработки данных ноутбуками практически сравнялось со скоростью работы персональных компьютеров, разнообразные портативные решения начали все чаще использоваться для того, чтобы обеспечивать ввод и дальнейшее редактирование видео прямо на ходу, а также для использования множества другой FireWire-периферии. Такие комплекты предоставляют возможность пользователям ноутбука подключать абсолютно любые устройства, использующие стандарт IEEE-1394, к карточке PCMCIA Type II. В стандартном комплекте данной карты присутствует специализированный четырехпроводной кабель. К сожалению, есть достаточно большое количество устройств с данным интерфейсом, для которых нужно использовать шестипроводной кабель, вследствие чего работать они с этой картой не смогут.

В комплекте поставки присутствует упрощенная версия программы Video Studio 4, которая предназначается для того, чтобы редактировать и вводить видеофайлы. Программа является достаточно простой в освоении, но благодаря специализированной технологии SmartRender значительно снижается общее время работы, что обеспечивается предельно детальным просчетом эффектов только в процессе финального экспорта уже готового файла.

Карта является достаточно доступной в плане стоимости большинству современных пользователей, а также оснащается интегрированным кабелем. Однако при этом стоит отметить, что отсутствие питания серьезно ограничивает функциональность данной карты по сравнению с аналогичными устройствами.

Таким образом, у пользователей есть возможность выбрать одну из нескольких карт, сравнить их характеристики и определиться с тем, какой именно вариант является наиболее подходящим под их условия. Но в общем и целом его использование является не таким актуальным при существующих интерфейсах USB 3.0 и других.

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.

При разработке идеального ПК особо важное значение приобретает правильный выбор шины для подключения периферийных устройств. Этот канал связи между компьютером и его компонентами оказывает существенное влияние на производительность ПК и его стоимость.

Ieee 1394 (Firewire, iLink)

IEEE 1394 (Firewire, iLink) – это последовательная высокоскоростная шина, предназначенная для обмена цифровой информацией между компьютером и другими электронными устройствами. Эта шина также идеально подходит для работы мультимедийных приложений в реальном времени. Интерфейс IEEE-1394 разрабатывался для того, чтобы обеспечить высокоскоростной доступ, главным образом к устройствам хранения информации, таким как жесткие диски, приводы CD и DVD.

Технические характеристики ieee 1394

Скорость передачи данных до 400 Mbits/s по стандарту IEEE-1394a и 800 Mbits/s по стандарту IEEE-1394b,

16-ти разрядный адрес позволяет адресовать до 64K узлов на шине

Предельная теоретическая длина шины 224 метра

- "горячее" подключение/отключение без потери данных

Автоматическое конфигурирование, аналогичное Plug&Play

Произвольная топология шины - по аналогии с локальными сетями может использоваться как "звезда" так и общая шина (только в виде цепочки, в отличие от сети на коаксиальном кабеле)

Отсутствие терминаторов (при подключении к SCSIна последнем устройстве необходим терминатор)

Возможность обмена с гарантированной пропускной способностью, что крайне необходимо для передачи видеоизображений

Максимальное расстояние между двумя устройствами в цепочке по IEEE-1394a - 4.5 м, по IEEE-1394b - 100 м.

При этом шина обеспечивает:

1. цифровой интерфейс - позволяет передавать данные между цифровыми устройствами без потерь информации

2. небольшой размер - тонкий кабель заменяет груду громоздких проводов

3. простота в использовании - отсутствие терминаторов, идентификаторов устройств или предварительной установки

4. небольшая стоимость для конечных пользователей

5. возможность обработки мультимедиа-сигнала в реальном времени

6. открытая архитектура - отсутствие необходимости использования специального программного обеспечения

Работа шины ieee 1394

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.

рис. 1. Пример топологии IEEE-1394.

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 (256х10244 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. С технической точки зрения работа по подключению устройств к сети тривиальна.

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: