|
Технический перевод с английского на русский в области информационных технологий вычислительной техники и связи | ||||
| Об авторе | Публикации | Ресурсы | Полезные ссылки | ||
|
FireWire (IEEE 1394) Стандарт FireWire (IEEE 1394) широко использовался ранее для передачи аудио/видео информации. FireWire (дословно: "огненный провод") - стандарт высокоскоростной последовательной шины, разработанной компанией Apple Computer (современное название: Apple, Inc.) в начале 90-х годов прошлого века для обмена данными между системным блоком компьютера и периферийными устройствами. Технические характеристики этой шины уже в то время позволяли без запаздывания, на реальной скорости воспроизведения пересылать цифровое содержимое видеодисков DVD. Основу стандарта составили разработки в области последовательной передачи данных Комитета по стандартам для микрокомпьютеров Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE), целью которых была унификация универсального интерфейса, обеспечивающего работу с мультимедийной информацией, накопителями, формирователями сигналов, устройствами отображения и синтезаторами. Поэтому в рамках консорциума компаний Compaq, Matsushita, Philips, Sony, Toshiba и др. (официальное название: High-Definition Audio-Video Network Alliance, HANA - альянс для сети аудио/видео с высокой четкостью, сегодня: торговая ассоциация 1394 Trade Association, http://www.1394ta.org/index.html) в конце 1995 года институт IEEE утвердил шину FireWire от Apple в качестве стандарта IEEE 1394. В цифровых видеокамерах Sony интерфейс IEEE 1394 (в виде выходного порта цифрового видео DV Out) появился немного раньше принятия стандарта, поэтому компания Sony использовала собственное название i.Link. Существовали и другие "собственные" интерфейсы на основе FireWire/IEEE 1394, например в видеокамере Panasonic NV-DS1 присутствовал двунаправленный интерфейс DV In/Out, способный обеспечить цифровую запись как непосредственно видеосъемки через объектив камеры, так и аналоговых видеосигналов, поступающих на встроенные в камеру разъемы Video и S-Video. Как правило, "собственные" доработки интерфейса FireWire/IEEE 1394 (например, Lynx от компании Texas Instruments) имели несовместимые с основным стандартом дополнительные функции, поэтому унифицированным и полностью совместимым считаются только интерфейсы FireWire и IEEE 1394.  Логотип интерфейса IEEE 1394 (источник Wikipedia) На протяжении всей истории кассетных цифровых видеокамер (например, с кассетами DV или mini-DV) интерфейс IEEE 1394 оставался единственным способом для копирования видеозаписей на обычные персональные компьютеры с целью дальнейшего монтажа. Для этого, обычно, приходилось приобретать дополнительную плату расширения с интерфейсом IEEE 1394 (поскольку всегда существовали лицензионные отчисления в альянс HANA за каждый порт IEEE 1394 и компании-изготовители компьютеров не стремились вводить этот порт базовые комплектации), но копирование можно было вести на скорости воспроизведения кассеты в камере без потери четкости изображения. Интерфейс USB не позволял выполнить то же самое, поскольку его максимальная пропускная способность 12 Мбит/с на порядок уступала минимальной пропускной способности 100 Мбит/с первой версии стандарта IEEE 1394 (она же FireWire 100). Некоторые кассетные видеокамеры имели выходной интерфейс USB, но вывод через него производился только за счет потери разрешения (четкости), например при аппаратном сжатии с потерями непосредственно в самой видеокамере. Позже, когда носителем в видеокамере стали системы хранения с произвольным доступом (оптические диски или флэш-память), а скорость передачи новых версий USB увеличилась до приемлемых величин, копирование цифровых записей уже не создает проблем и интерфейс FireWire/IEEE 1394 понемногу был вытеснен из этой области применения. В немалой степени этому способствовало появление интерфейса и унифицированного разъема HDMI. Конструкция Исходная версия стандарта IEEE 1394 от 1995 г. определяла три скорости передачи данных: 98,304; 196,608 и 393,216 Мбит/с, которые обычно округляют до 100, 200 и 400 Мбит/с (официальные названия: S100, S200 и S400). Большая часть бытовой видеоаппаратуры, например цифровые видеокамеры, видеомагнитофоны и плееры DVD-дисков, используют скорость S100, которая с запасом позволяет передавать в реальном времени цифровой поток аудио+видео. Однако большинство интерфейсных адаптеров PCI/IEEE 1394 для персональных компьютеров поддерживают передачу потока вплоть до S200, хотя только некоторые дорогостоящие платы расширения способны обрабатывать поток S400. Как и USB, интерфейс IEEE 1394 разработан для обеспечения подключения "в горячем режиме", т.е. соединение кабелем IEEE 1394 можно выполнять при включенном электропитании обоих связываемых устройств, без необходимости выключения или сброса. Более того, "горячее" подключение обеспечивается для любого устройства в последовательной шине IEEE 1394, которая связывает несколькими кабелями IEEE 1394 группу устройств в единую систему (теоретически: до 63 устройств). Передача данных в такой системе может быть изохронной (т.е. "как бы синхронной", когда синхронизация передачи по кабелю производится только для одного устройства и не требуется синхронизация тактовых генераторов обоих устройств) или асинхронной (когда передача данных не синхронизирована ни с одним из устройств, а для каждого переданного пакета необходимо подтверждение приема). Обычно для передачи аудио/видео-потока на высокой скорости применяется изохронный режим, а для пересылки команд управления, для настройки режимов или квитирования используется асинхронный режим (проще говоря, с ПК можно по IEEE 1394 управлять устройством воспроизведения, например перемоткой или воспроизведением/паузой видеокамеры). Для передачи данных используются две витые пары: TPA (twisted pair A) и TPB (twisted pair B), а также два проводника питания (Power+ и Power Gnd) в 6-контактной версии. Поэтому возможно электропитание подключенного устройства постоянным током до 1,5 А с напряжением от 8 до 33 В. Из-за высокой скорости передачи длина соединительного кабеля не должна превышать 5 метров (а между двумя любыми устройствами в сети IEEE 1394 не должно быть более 16 отдельных соединительных кабелей, так называемых "кабельных пролетов"). Для работы интерфейса на высоких скоростях потребовались кабели с определенным, ограниченным по величине временем распространения сигнала, не превышающим допустимых пределов. Для IEEE 1394 это 144 нс (после этой задержки принимается решение о недоступности адресуемого устройства). Для двух жил электропитания предписано использовать медный проводник калибра 22 AWG (Американский калибр провода), а для витых пар передачи данных – 28 AWG. Терминирование кабеля IEEE 1394 возможно двумя разными разъемами: 4-контактным (без двух проводов электропитания) и 6-контактным (с жилами электропитания). Оба разъема имеют ключи, предотвращающие неправильную стыковку вилки и розетки. Кроме того, 6-контактный разъем (11,3 x 6,2 мм) значительно больше 4-контактного (6,45 x 3,5 мм), надежность и прочность которого была предварительно проверена в детской игровой приставке Nintendo Gameboy. Внешний вид и расположение контактов в разъеме показаны ниже:   Развитие стандарта IEEE 1394 В 2000 году была утверждена новая версия стандарта – IEEE 1394а, которая в основном разъясняла и немного улучшила исходную спецификацию стандарта. Были добавлены функции потоковой передачи в асинхронном режиме (повторные байты подтверждения получения не ожидаются и после первого обнаружения такого байта передача продолжается без прерываний), быстрой реконфигурации шины (возможность неоднократного запроса на передачу одного устройства в одном цикле, если другим устройствам шина не нужна), конкатенация пакетов (прикрепление пакетов данных к уже передающимся для экономии на времени арбитража) и энергосберегающий дежурный режим. Однако наиболее важным следует считать ввод времени ожидания (1/3 секунды) на сброс шины для учета переходных процессов при подключении/отключении. Без этого иногда возникали несколько последовательных сбросов шины, вызванных подключением только одного нового устройства. Также устранена несовместимость IEEE 1394 при пересылке с разной скоростью пакетов в одной серии. Для этого в IEEE 1394а добавлено поле описания скорости в каждый пакет, если скорость его передачи отличается от предыдущего пакета. До сего дня, спецификация 1394a остается наиболее популярной, поэтому соединительные кабели отвечают требованиям именно этой версии (причем без ненужной поддержки электропитания по кабелю, которое практически не применяется в бытовой аудио/видеоаппаратуре) FireWire 800 (IEEE 1394b-2002)  9-контактный соединитель (бета-разъем) появился в стандарте IEEE 1394b от 2002 года, который также называется FireWire 800 (компанией Apple) или "S800 bilingual". Не трудно догадаться, что скорость передачи возросла до 786,432 Мбит/с (800 Мбит/с после округления) для полнодуплексного режима. А слово "двуязычный (bilingual)" означает обратную совместимость с предыдущими версиями при использовании специальных кабелей-переходников. Двумя языками здесь образно названы две схемы кодирования информации. 3 дополнительных контакта (в сравнении с 6-контактным разъемом) служат для подключения двух экранов витых пар с одним контактом в резерве. Основой интерфейса IEEE 1394b является кодирование 8В/10В в соответствии с алгоритмами, применяемыми в оборудовании для гигабитных локальных сетей и оптоволоконных линий связи (Gigabit Ethernet и Fibre Channel), хотя в версиях 1394 и 1394a применялся алгоритм D/S (data/strobe, данные/тактовый импульс), который теперь стал называться альфа-режимом, а передача данных с кодированием 8В/10В – бета-режимом. Также изменено измерение времени отклика, позволившее заранее определить время поступления ответа от удаленного узла и соответственно подстраивать задержку передачи под реальную длину кабеля, которая в IEEE 1394b может достигать 100 м (только для стеклянного волоконно-оптического, т.к. для пластикового оптоволокна максимальная длина кабеля уменьшается до 50 м, а пропускная способность до 200 Мбит/с). Как уже отмечено выше, обратная совместимость достигается за счет кабельных адаптеров 9P-6P или 9P-4P, позволяющих подключать к новой 9-контактной шине устройства с 4/6-контактными розетками. Разумеется, в режиме обратной совместимости поддерживается только максимальная скорость для предыдущих версий стандарта, т.е. 400 Мбит/с. Дальнейшее развитие IEEE 1394 уже давно определено в проектах, которые пока не нашли реальной поддержки в индустрии (а широкое распространение USB 3.0 и HDMI ставит под сомнение дальнейшее развитие IEEE 1394 в принципе). Однако спецификации FireWire S1600 и S3200 (скорости передачи соответственно 1600 и 3200 Мбит/с) были приняты еще в декабре 2007 года со сроком реализации после 2012 года. По большей части, эти изменения уже отражены в предыдущей версии стандарта 1394b, что не помешало объявить о новой версии IEEE 394-2008. Гигабитные устройства должны использовать 9-контактный бета-разъем из FireWire 800 и обеспечивать полную совместимость с устройствами S400 и S800. Радикальное изменение предполагает и версия FireWire S800T (IEEE 1394-2006) от 8 июня 2007 года. Предполагается обеспечить 800 Мбит/с по обычному кабелю Ethernet категории 5e с обычными разъемами Ethernet (RJ-45) и с типовой для Ethernet системой кодирования 8P/8C. Здесь также трудно ожидать значительных успехов, поскольку технологии Ethernet сами по себе настолько популярны и востребованы, что вряд ли требуют замены в обозримом будущем. Достоинства IEEE 1394 Несмотря на сокращение использования и замену более успешными интерфейсами, следует отметить наиболее важные достоинства FireWire (IEEE 1394):
|