Короткий опис шини IEEE-1394

Вступ

В Останнім часом, у зв'язку з бурхливим зростанням можливостей комп'ютерної обробки відеозображень в комп'ютерному світі виникла гостра потреба в високошвидкісний шині, по якій було б можливо передавати значні потоки даних, і крім цього, вимагала всього декількох проводів (тобто була б послідовною), дозволяла б будувати "дерева", на які можна було б "нанизувати" різні периферійні пристрої. За швидкісним характеристиками з існуючих шин, що допускають підключення зовнішніх пристроїв до комп'ютера, підходить тільки SCSI, але вона не задовольняє багатьом з умов, описаних вище.

По-перше, для високошвидкісної передачі даних необхідний варіант Ultra Wide SCSI, який вимагає роз'ємів з великим числом контактів, що робить практично неможливим розміщення такого роз'єму на, наприклад, цифрової відеокамери. По-друге, топологія SCSI шини передбачається тільки послідовне підключення пристроїв до шини, що призводить як до необхідності мати на зовнішньому пристрої два роз'єму і так і мати в обов'язковому порядку термінатор для встановлення його на останньому роз'ємі в ланцюзі. По-третє, шина SCSI не передбачає ланцюгів харчування для периферійних пристроїв і це призводить до обов'язкової необхідності зовнішнього джерела живлення для кожного з периферійних пристроїв. По-четверте, шина SCSI не передбачає "гарячого" (тобто без биключенія харчування і перезавантаження комп'ютера) підключення/відключення пристроїв на шині.

Інтерфейс USB, що дуже підходить конструктивно (маленький роз'єм, є ланцюга харчування для периферійних пристроїв), не має необхідної для перенесення великих потоків даних пропускної здатності.

Саме через обмеження наявних шин інтерфейс IEEE-1394 (FireWire) став широко впроваджуватися в комп'ютерній індустрії в останні роки, що минає століття. Так як назва FireWire (вогненний провід) належить фірмі Apple Computers і може використовуватися тільки для опису виробів Apple або з її дозволу, правильна назва - IEEE-1394. Деякі компанії придумали власне зареєстроване назву, наприклад у Sony - iLink. Поки основна сфера застосування IEEE-1394 - підтримка обміну даними між комп'ютером і відеокамерами і відеомагнітофонами; DV стандарту. У зв'язку з тим, що DV відеокамери випускаються у все більших і більших кількостях і при безперервному падінні вартості, деякі виробники материнських плат (Зокрема, фірма ASUSTeK Computers) вже оголосили про вихід плат з вбудованим контролером IEEE-1394.

Нова сфера застосування, що одержала основний розвиток з початку 2000 року - пристрої зберігання інформації з інтерфейсом IEEE-1394. Розпочато випуск зовнішні box'и для установки в них будь-яких IDE/ATAPI пристроїв із зовнішнім інтерфейсом IEEE-1394, харчуванням з цього ж інтерфейсу і можливістю "гарячого" підключення до комп'ютера. У першу чергу такі пристрої знаходять собі застосування для обміну відео, так як на один IDE жорсткий диск зараз можливо записати до 3 годин відео DV формату і, як правило, в комп'ютерах, призначених для обробки цифрового відео, є контролер інтерфейсу IEEE-1394. Фірма Fujitsu також випустила аналогічні накопичувачі на магнітооптичних дисках ємністю до 1.3 GBytes.

Технічні характеристики

Основні характеристики шини можна звести до наступних показників:

швидкість передачі даних до 400 Mbits/s з розвитком шини в майбутньому до швидкостей в 800 і більше Mbits/s

16-ти розрядний адреса дозволяє адресувати до 64K вузлів на шині

гранична теоретична довжина шини 224  метра

"гаряче" підключення/відключення без втрати даних

автоматичне конфігурування, аналогічне Plug & Play

довільна топологія шини - за аналогією з локальними мережами може використовуватися як "зірка" так і загальна шина (тільки у вигляді ланцюжка, на відміну від мережі на коаксіальному кабелі)

ніякі термінатори не потрібні

можливість обміну з гарантованою пропускною здатністю, що вкрай необхідно для передачі відеозображень

Топологія шини

Топологія IEEE-1394 дозволяє як деревоподібну, так і цепочечную архітектуру, а також комбінацію з того й іншого. Тому легко будувати будь-які варіанти підключення різних пристроїв до шини. Стандарт передбачає архітектурне поділ шини на 2 основних блоки - кабельна частина і контролер (контролери). Так як контролерів може бути декілька, цю частину також називають об'єднавчої (backplane - дослівно задній план, крос-плата тощо).

Адреса вузла на "дереві" 16-ти розрядний, що дозволяє адресувати до 64К вузлів. До кожного вузла може бути підключено до 16-ти кінцевих пристроїв. На об'єднавчої панелі (backplane) може бути підключені до 63 вузлів до одного мосту (bridge) шини. Так як під ідентифікатор номера шини (мосту) відведено 10 розрядів, то загальна кількість вузлів і становить 64K.

Кожен вузол зазвичай передбачає підключення 3-х пристроїв, хоча власне стандарт дозволяє підключення до 27 пристроїв. Пристрої можуть бути підключені через стандартні кабелі довжиною до 4.2  метра.

Приклад топології IEEE-1394

Тут і далі на малюнках під DV (Digital Video) пристроями розуміються пристрої; з інтерфейсом IEEE-1394.

Фізичні адреси (ID) пристроїв призначаються при подачі живлення на контролер шини і пристрої, підключені до неї, після загального скидання шини, а також при "гарячому" підключення пристрою до шини. Адреса присвоюються в порядку послідовності виявлення та/або підключення пристроїв. Ніяка установка перемичок або перемикачів на самих пристроях не потрібно.

Стандарт на кабельну частина передбачає три швидкості передачі даних по шині -- 98.304, 196.608 і 393.216 Mbits/s. Зазвичай ці значення в різних документах огругляют до 100, 200 і 400 Mbits/s, використовуючи для стислості позначення S100, S200 і S400.

Завдяки застосування розмножувачів, репітерів і т.п. пристроїв топологія IEEE-1394 може бути досить складною, хоча в 90% випадків її застосування напевно настільки складна топологія не буде потрібно.

Працює

Для зручності програмування та сумісності пристроїв на IEEE-1394 був розроблений стандарт, названий Open Host Controller Interface (OHCI). Він пред'являє певні вимоги до регістрів контролера IEEE-1394 та їх відображення в пам'яті. Крім цього, OHCI сумісний контролер повинен задовольняти вимогам з управління енергоспоживанням у відповідності зі специфікацією ACPI.

Microsoft у своїх операційних системах Windows 98 Second Edition і Windows 2000 підтримує тільки OHCI сумісні контролери IEEE-1394. Всі інші контролери (наприклад, від Adaptec) повинні супроводжуватися відповідними драйверами і сумісність таких пристроїв з драйверами жорстких дисків операційної системи, наприклад, не гарантується.

Кабелі та роз'єми

Стандартний кабель для IEEE-1394 складається з 2 кручених пар передачі сигналів шини, двох проводів живлення і все це укладена в екранованих оболонку. Провід живлення розраховані на струм до півтора ампер і напруга від 8 до 40 вольт. На малюнку нижче показаний один з варіантів кабелю IEEE-1394.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://masters.donntu.edu.ua