История

На выставке Comdex’93 было впервые продемонстрировано небывалое по тем временам достижение: компьютер в одном окне показывал видеоклип с жесткого диска, а в другом - полномасштабную видеозапись в реальном времени, которая считывалась с цифровой видеокамеры. Процессор компьютера при этом не тратил вычислительные ресурсы на показ видео в реальном времени, поскольку в видеопамять по шине 1394 поступала уже сформатированная картинка.

Изобретателем нового высокоскоростного последовательного интерфейса является фирма Apple. Еще в 1986 году она предложила использовать подобный метод при построении системной шины, а также внешнего и внутреннего интерфейса для подключения отдельных компонентов и высокоскоростных периферийных устройств для компьютеров Macintosh. FireWire (такое название дала ему фирма Apple) вначале разрабатывался как высокоскоростной последовательный вариант SCSI. Взяв за основу относительно медленную шину, инженеры Apple сначала увеличили скорость передачи данных до 50 Мбит/с, а затем еще в два раза.

Основными требованиями при разработке этого интерфейса были следующие: двунаправленная скорость передачи до 400 Мбит/с (в настоящее время готовятся к выходу устройства, работающие на скоростях до 800 Мбит/с), а также возможность «горячего» подключения, то есть подсоединения внешних устройств без перезагрузки системы. Общее число подключенных устройств в одном бридже может достигать 63.

Решение Apple «открыть» стандарт привело к сотрудничеству с заинтересованными в таком проекте разработчиками из Texas Instruments, Stewart Connector, Molex, Adaptec и Western Digital (впоследствии к ним присоединился IBM, представитель которого и возглавил работы над всем проектом).

В стандарте кабелей FireWire существует два варианта кабелей с общим экраном: 6-проводной со скоростью обмена до 400 Мбит/с и 4-проводной (без проводов питания) со скоростью обмена до 100 Мбит/с. Они заканчиваются небольшими компактными разъемами.

Техническое описание этой шины в виде стандарта IЕЕЕ-1394 (IEEE, Institute of Electrical and Electronics Engineers) вышло в 1990 году. А к моменту публикации окончательного варианта стандарта на шину IEEE-1394 максимальная скорость обмена данных по шине достигла 400 Мбит/с.

Массовое распространение новинка получила главным образом после заключения в конце апреля 1995 года лицензионного соглашения между фирмами Apple и Adaptec, в результате чего вскоре появились контроллеры Adaptec IEEE-1394, а чуть позже - и цифровые DV-камеры фирмы Sony с вариантом соединения по FireWire-интерфейсу (i.Link). Таким образом, данный интерфейс начал широко применяться в области цифрового видео, хотя основным его назначением и областью его развития и совершенствования были и остаются компьютерные технологии.

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).

Преимущества

Горячее подключение - возможность переконфигурировать шину без выключения компьютера

Различная скорость передачи данных - 100, 200 и 400 Мбит/с в стандарте IEEE 1394/1394a, дополнительно 800 и 1600 Мбит/с в стандарте IEEE 1394b и 3200 Мбит/с в спецификации S3200.

Гибкая топология - равноправие устройств, допускающее различные конфигурации (возможность «общения» устройств без компьютера)

Высокая скорость - возможность обработки мультимедиа-сигнала в реальном времени

Поддержка изохронного трафика

Поддержка атомарных операций - сравнение/обмен, атомарное увеличение (операции семейства LOCK - compare/swap, fetch/add и т. д.).

Открытая архитектура - отсутствие необходимости использования специального программного обеспечения

Наличие питания прямо на шине (маломощные устройства могут обходиться без собственных блоков питания). До полутора ампер и напряжение от 8 до 40 вольт.

Подключение до 63 устройств.

Шина IEEE 1394 может использоваться для:

Создания компьютерной сети.

Подключения аудио и видео мультимедийных устройств.

Подключения принтеров и сканеров.

Подключения жёстких дисков, массивов RAID.

Основные сведения

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.

Устройство может иметь до 4 портов (разъёмов). В одной топологии может быть до 64 устройств. Максимальная длина пути в топологии - 16. Топология древовидная, замкнутые петли не допускаются.

При присоединении и отсоединении устройства происходит сброс шины, после которого устройства самостоятельно выбирают из себя главное, пытаясь взвалить это «главенство» на соседа. После определения главного устройства становится ясна логическая направленность каждого отрезка кабеля - к главному или же от главного. После этого возможна раздача номеров устройствам. После раздачи номеров возможно исполнение обращений к устройствам.

Во время раздачи номеров по шине идет трафик пакетов, каждый из которых содержит в себе количество портов на устройстве, а также ориентацию каждого порта - не подключен/к главному/от главного, а также максимальную скорость каждой связи (2 порта и отрезок кабеля). Контроллер 1394 принимает эти пакеты, после чего стек драйверов строит карту топологии (связей между устройствами) и скоростей (наихудшая скорость на пути от контроллера до устройства).

Операции шины делятся на асинхронные и изохронные.

Асинхронные операции - это запись/чтение 32-битного слова, блока слов, а также атомарные операции. Асинхронные операции используют 24-битные адреса в пределах каждого устройства и 16-битные номера устройств (поддержка межшинных мостов). Некоторые адреса зарезервированы под главнейшие управляющие регистры устройств. Асинхронные операции поддерживают двухфазное исполнение - запрос, промежуточный ответ, потом позже окончательный ответ.

Изохронные операции - это передача пакетов данных в ритме, строго приуроченном к ритму 8 КГц, задаваемому ведущим устройством шины путем инициации транзакций «запись в регистр текущего времени». Вместо адресов в изохронном трафике используются номера каналов от 0 до 31. Подтверждений не предусмотрено, изохронные операции есть одностороннее вещание.

Изохронные операции требует выделения изохронных ресурсов - номера канала и полосы пропускания. Это делается атомарной асинхронной транзакцией на некие стандартные адреса одного из устройств шины, избранного как «менеджер изохронных ресурсов».

Помимо кабельной реализации шины, в стандарте описана и наплатная (реализации неизвестны).

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 (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.

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.

IEEE-1394, FireWire и i.LINK - это три названия одного и того же высокоскоростного цифрового последовательного интерфейса, который служит для передачи любых видов цифровой информации.

• IEEE-1394 - обозначение стандарта интерфейса, принятое американским Институтом инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE);
• FireWire - зарегистрированный товарный знак фирмы Apple, принимавшей активное участие в его разработке. Название FireWire («огненный провод») принадлежит фирме Apple и может использоваться только для описания ее изделий, а по отношению к таким устройствам на PC принято употреблять термин IEEE-1394, то есть непосредственно название стандарта;
• i.LINK - торговый знак и логотип для обозначения упрощенной шины соединения по интерфейсу IEEE-1394 между бытовыми цифровыми устройствами фирмы Sony (это четырехпроводной вариант FireWire - без проводов питания).

Области применения IEEE-1394

Интерфейс IEEE-1394 разрабатывался для того, чтобы обеспечить высокоскоростной доступ, главным образом к устройствам хранения информации, таким как жесткие диски, приводы CD и DVD. При этом планировалось сделать данный интерфейс универсальным и оснастить им по возможности также устройства ввода - сканеры, цифровые фото- и видеокамеры, и другую аудиовизуальную аппаратуру. Однако его превосходные характеристики - гибкость и простота использования, наряду со способностью при необходимости предоставлять при передаче приоритет тем данным, для которых синхронизация по времени является критичным фактором, оказались оптимальными для передачи цифрового видео и до сих пор практически не имеют в этой области альтернативы (во всяком случае, для непрофессиональных применений). И первыми аппаратными решениями для этого интерфейса стали именно платы для работы с цифровым видео.

Этот стандарт позволяет объединять аппаратные и программные средства для передачи потоков данных 100, 200, 400 Мбит/с, а в последней реализации интерфейса и до 800 Мбит/с. Добавим, что связь между устройствами с интерфейсом IEEE-1394 может включаться и выключаться непосредственно на время их работы (так называемое горячее подключение) без отключения питания и перезагрузки.

Фирма Sony одной из первых осознала преимущества стандарта IEEE-1394 (быстрая передача данных, масштабируемость, обработка в реальном времени, простота подключения и низкая стоимость) и активно начала разработку интегральных схем для этого стандарта. Вслед за цифровыми видеокамерами специалисты Sony перешли к разработке решений для персональных компьютеров, цифровых видеомагнитофонов и цифровых приемников спутникового телевидения (STB, Set Top Box), а также для жестких дисков и дисководов CD-ROM и DVD-ROM. Все эти изделия значительно расширяют возможности подключения аудио- и видеоаппаратуры к персональным компьютерам и в недалеком будущем послужат для создания единой домашней аудиовизуальной сети.

Аудио- и видеооборудование (проигрыватели цифровых CD-, MD-, VideoCD- и DVD-дисков, цифровые STB и Digital VHS) уже сейчас можно интегрировать с компьютерами и таким образом управлять ими. Из этого оборудования можно составлять системы - простым соединением устройств друг с другом с помощью одного кабеля. После этого при помощи персонального компьютера, выступающего в качестве контроллера, можно производить следующие операции: записывать с CD-проигрывателя на мини-диск, запоминать цифровые радиопередачи, принятые через STB, вводить цифровое видео в персональный компьютер для последующего монтажа и редактирования. Разумеется, при этом сохраняется возможность и прямого обмена данными между аудио- и видеооборудованием без использования компьютера или, напротив, обмена данными между двумя компьютерами безотносительно к аудио или видео, как в локальных сетях на базе традиционных Ethernet-технологий.

Недавно корпорация NEC объявила о разработке чипа, предназначенного для поддержки аппаратной маршрутизации между двумя сетями на базе IEEE-1394 и для обеспечения их взаимодействия в будущих широкополосных домашних мультимедиа-сетях стандарта IEEE-1394. Этот двухпортовый чип оснащен также микропрограммным ПО, которое осуществляет автоматическую конфигурацию сети и позволяет устанавливать соединения с другими сетевыми устройствами, в том числе с устройствами мобильной связи. Таким образом, домашняя сеть может быть расширена за пределы конкретного дома на расстояние до одного километра.

Тем временем фирма Sony продолжает развивать концепцию домашней сети, основанной на стандарте IEEE-1394, и собирается поддерживать разработки, имеющие практическую направленность, выпуском еще более емких, высокоскоростных, компактных компонентов с низким энергопотреблением для широкого диапазона применений и последующей интеграции в системные чипсеты. Сегодня Sony демонстрирует новые образцы бытовой электроники, способные образовывать домашнюю сеть на базе i.Link. Вся эта архитектура носит гордое название Home Audio/Video Interoperability (HAVi). Похоже, усилиями Sony скоро мы действительно будем жить если не в цифровом доме, то по крайней мере в цифровой квартире.

Однако стандарт IEEE-1394, все больше привлекающий внимание не только изготовителей аудио- и видеоустройств, но и разработчиков оборудования для персональных компьютеров, без сомнения, вскоре станет новым сетевым стандартом, приближающим грядущую цифровую эпоху.

В вышедшей осенью 2000 года операционной системе Microsoft Windows Millennium Edition впервые появилась встроенная поддержка локальных сетей на базе контроллеров IEEE-1394. Такая сеть имеет скорость передачи данных в четыре раза большую, чем Fast Ethernet, и очень удобна для дома или малого офиса. Единственное неудобство при построении такой сети заключается в малой предельной длине одного сегмента (длина кабеля до 4,2 м). Для устранения подобного недостатка выпускаются усилители сигнала - репитеры, а также размножители-концентраторы на несколько портов (до 27).

С интерфейсом IEEE-1394 в последнее время активно конкурирует новый USB-интерфейс (версии 2.0), который обеспечивает передачу данных со скоростью до 480 Мбит/с против старых 12 Мбит/с, то есть в 40 раз быстрее существующего USB-стандарта!

Шина USB получила широкое распространение благодаря своей дешевизне и мощной поддержке в виде контроллера, встраиваемого непосредственно в чипсеты для материнских плат. При этом заявлялось, что высокоскоростной USB 2.0 также будет реализован в виде встроенного в чипсет контроллера (Intel ICH3). Однако фирма Microsoft объявила о приоритетности поддержки интерфейса IEEE-1394, а не USB 2.0, и, кроме того, асинхронность передачи по USB не позволяет ему всерьез конкурировать с FireWire в области цифрового видео.

Таким образом, IEEE-1394 остается международным стандартом недорогого интерфейса, который позволяет объединять всевозможные цифровые устройства для развлечений, коммуникации и вычислительную технику в бытовой мультимедийный цифровой комплекс.

Иными словами, все IEEE-1394-устройства, такие как цифровые видео- и фотокамеры, DVD-устройства и другие приборы, прекрасно стыкуются как с персональными компьютерами, оснащенными подобным интерфейсом (его поддерживают и Maс, и PC-компьютеры), так и между собой. Это означает, что теперь пользователи могут передавать, обрабатывать и сохранять данные (в том числе изображения, звук и видео) с высокой скоростью и практически без ухудшения качества.

Контроллеры IEEE-1394

Однако пора переходить к практической части. В продаже имеется довольно большое количество контроллеров от разных производителей на различных вариантах схемотехники. Для работы под Windows Me/Windows 2000 необходимы контроллеры, совместимые со стандартом OHCI (Open Host Controller Interface).

Цены на FireWire-адаптеры существенно снижены: контроллеры на чипсете от фирмы Texas Instruments - от 50 долл., от фирмы Lucent Technologies - от 35 долл., а недавно появившиеся платы на базе набора микросхем от компании VIA Technologies - еще дешевле.

Установка такого контроллера очень проста: все необходимое имеется в самой операционной системе - Windows Me/2000. Вам необходимо только вставить диск с дистрибутивом системы и, если потребуется, инсталлировать все необходимые компоненты.

Контроллер FireWire обычно делит прерывание с контроллером USB, но конфликты не возникают даже при их одновременной работе.

Рассмотрим некоторые из этих плат, выпускаемых известными фирмами (впрочем, отметим, что отличия брендов от плат неизвестных фирм в этой области минимальны и ограничиваются, как правило, конструктивом, набором кабелей и прилагаемым программным обеспечением).

DVeasy

Другой представитель семейства - PCI-плата без внутренних портов. Вообще говоря, существует много причин, требующих наличия по крайней мере одного внутреннего порта, но изготовители платы Dveasy и ей подобных, кажется, считают иначе… Непонятно только, почему по цене эти платы не уступают тем, у которых такой порт имеется.

Отличие этой платы в том, что она включает несколько нетрадиционное ПО для видеомонтажа - Main Actor, интерфейс которого более похож на фактический стандарт в этой области - Adobe Premiere, чем на претенциозные Video Studio или VideoWave. Более того, Main Actor имеет такие полезные элементы, как фоновый рендеринг, который помогает «скрасить» время ожидания результата.

Дополнительно комплект включает AVCap 32 - приложение для ввода и управления видеофрагментами, которое может выполняться в командном режиме (batch capture).

Таким образом, DVeasy предлагает чуть более продвинутое программное обеспечение для редактирования видео, но, к сожалению, за счет потери некоторых аппаратных возможностей.

Dazzle DV-Editor (для ноутбуков)

Теперь, когда переносные компьютеры работают почти с такой же скоростью, что и их настольные собратья, портативные решения все чаще используются для ввода и редактирования видео прямо на ходу, а также для использования другой Firewire-периферии. Этот и подобные ему комплекты дают пользователю ноутбука возможность подключить любое устройство IEEE-1394 к карточке PCMCIA Type II. Карта поставляется со специальным 4-проводным кабелем (по типу i.LINK). К сожалению, многие устройства IEEE-1394 (в том числе некоторые видеокамеры) требуют 6-проводного кабеля (с питанием) и работать с этой карточкой не будут.

В комплект поставки включена упрощенная программа Video Studio 4, предназначенная для ввода и редактирования видео. Программа незамысловатая, но благодаря использованию оригинальной технологии SmartRender фирмы Ulead сокращается время работы - за счет просчитывания эффектов только при финальном экспорте готового фильма.

Карта недорогая, с интегрированным кабелем, отсутствие питания у которого, правда, серьезно ограничивает ее функциональность.

Fireline PCI Combocard

Эта любопытная плата имеет четыре порта IEEE-1394 (три внешних и один внутренний), а также два USB-порта (в ее новой версии - USB 2.0). Таким образом, она позволяет воспользоваться преимуществами обоих интерфейсов.

Но главное то, что относительно недорогая плата Evergreen имеет в комплекте все необходимые шнуры (и USB, и FireWire, причем как с 4-, так и с 6-контактными разъемами), то есть пользователь этой платы обеспечен на все случаи жизни. Программное обеспечение у нее не слишком мудреное: все тот же базовый пакет для ввода и редактирования видео - Video Studio базовой версии SE. Пакет, конечно, не профессионального уровня, зато не переплачивают те, кто покупает эту плату не для работы с видео.

Комплект Evergreen, пожалуй, одно из самых удачных сочетаний эксплуатационной гибкости и весьма привлекательной цены.

Movie DV Suite 3.0

В большинстве современных плат IEEE-1394 делается упор на аппаратное решение. В конце концов, не все их пользователи озабочены вводом и редактированием цифрового видео - все-таки это универсальный интерфейс. А недорогое программное обеспечение для видеомонтажа прилагается обычно как традиционное дополнение (впрочем, и среди видеолюбителей им мало кто пользуется). У Movie DV Suite баланс обратный: программное обеспечение - это наиболее важная ее часть (хотя и недорогая), а аппаратные средства служат только для поддержки интерфейса IEEE-1394.

Одноименное ПО Movie DV Suite - программа нелинейного монтажа, достаточно мощная для того, чтобы конкурировать с такими грандами, как Adobe Premiere или Ulead Media Studio. Она включает много довольно внушительных эффектов нового поколения и реализует самые замысловатые переходы. Среди эффектов есть и трехмерные, в том числе трехмерные титры и импорт 3D-объектов (хотя их реализация испытывает недостаток аппаратного ускорения, поскольку подобные возможности могут потребовать довольно много времени для счета).

Movie DV Suite 3.0, конечно, не такая быстрая, как профессиональная плата Matrox RT2000, но довольно удачная в качестве недорогого, но весьма продвинутого решения для видеомонтажа. По крайней мере здесь вполне очевидно, за что платятся дополнительные деньги, в отличие, скажем, от неоправданно дорогих решений фирм Pinnacle Systems или FAST Multimedia.

Studio DV

Studio DV - это самое дешевое решение от весьма популярной в области видео фирмы Pinnacle. Она, как и многие другие аналогичные платы IEEE-1393, имеет три порта (два внешних и один внутренний), но комплектуется в отличие от них одноименным оригинальным программным обеспечением для ввода-вывода и монтажа цифрового видео - Pinnacle Studio DV.

Основное преимущество этой программы (которая, к слову, работает только с платами фирмы Pinnacle) - это так называемая Smart Capture, то есть возможность ввести часовую miniDV - ленту в файл размером около 150 Мбайт (с потерей качества, естественно). Эта низкокачественная версия затем может использоваться для быстрого «чернового» редактирования, что существенно снижает системные требования. Когда же все работы по предварительному монтажу выполнены, программа сама введет нужные фрагменты в полном разрешении и смонтирует «начисто». Это изящное решение, которое экономит как пространство на жестком диске, так и ваше время. По возможностям программа Studio DV аналогична таким несложным пакетам для непрофессионального пользователя, как Ulead Video Studio или VideoWave 4.

В общем, Studio DV - идеальное решение для тех, кто не хочет утруждать себя поиском и изучением более замысловатого программного обеспечения.

DV.now Lite

Запись цифрового видео на жесткий диск - это нудная и рутинная работа, поэтому вполне понятно, что компания FAST сконцентрировалась на ее оптимизации и сделала процесс настолько простым и удобным, насколько это возможно при помощи двух специально предназначенных для этого программ.

Tape Scan дает вам возможность быстро просмотреть ленту, а Fast Forward снабжает специальным кодеком, который позволяет управлять процессом захвата видеофрагментов. Эти программы помогут вам справиться с большим количеством фрагментов, последовательных или разбросанных по пленке. Кроме того, ПО FAST Multimedia легко справляется с 2-гигабайтным ограничением на размеры AVI-файла Windows. Однако компания FAST сэкономила на документации, поставляя с платой только карманное руководство пользователя, а в качестве ПО для видеомонтажа здесь предлагается упрощенная версия Adobe Premiere LE.

Интересное решение, но Studio DV справляется с подобными задачами с меньшими затратами и более эффективно.

DV-Wizard Pro

Очень эффектное решение для домашнего использования!

DV-Wlzard Pro предлагает законченное решение для записи так называемых CDVD-дисков (так теперь принято называть DVD-фильмы на CD-носителе). Оно включает пакет для видеомонтажа MediaStudio Ulead 6.0 SE, «машинку» для трехмерного титрования - Cool3D и, наконец, программу Nero 5.0 для записи CDR/RW. К тому же программа MediaStudio считается сегодня чуть ли не лучшим инструментом для нелинейного монтажа и редактирования видео (NLE, non-linear edition) - более устойчивым, чем Adobe Premiere, и в то же время более интеллектуальным и экономичным по рендерингу. А программа Nero 5 - лучшая на сегодняшний день программа записи CD-дисков. Обе они также поддерживают звук MP3-формата.

Аппаратная часть этой платы также на высоте. Вы получаете четыре порта IEEE-1394 (три внешних и один внутренний) и удобный 4-проводной кабель.

Может быть, DV-Wizard Pro и обойдется вам чуть дороже, чем другие платы, зато дополнительное программное обеспечение вам уж точно искать не придется.

Идеальное решение для создания и записи видео на компакт-диски.

КомпьютерПресс 7"2001

Высокопроизводительная последовательная шина (High Performance Serial Bus) IEEE 1394 — FireWire создавалась как более дешевая и удобная альтернатива параллельным шинам (SCSI) для соединения равноранговых устройств. Шина позволяет связать до 63 устройств без применения дополнительной аппаратуры (хабов). Устройства бытовой электроники — цифровые камкордеры (записывающие видеокамеры), камеры для видеоконференций, фотокамеры, приемники кабельного и спутникового телевидения, цифровые видеоплееры (CD и DVD), акустические системы, цифровые музыкальные инструменты, а также периферийные устройства компьютеров (принтеры, сканеры, устройства хранения данных) и сами компьютеры могут объединяться в единую сеть. Шина не требует управления со стороны компьютера. Шина поддерживает динамическое реконфигурирование — возможность «горячего» подключения и отключения устройств. События подключения/отключения вызывают сброс и реинициализацию: определение структуры шины (дерева), назначение физических адресов всем узлам и, если требуется, выборы мастера циклов, диспетчера изохронных ресурсов и контроллера шины. Через доли секунды после сброса все ресурсы становятся доступными для последующего использования, и каждое устройство имеет полное представление обо всех подключенных устройствах и их возможностях. Благодаря наличию линий питания, интерфейсная часть устройства может оставаться подключенной к шине даже при отключении питания функциональной части устройства.

По инициативе VESA шина позиционируется как основа «домашней сети», объединяющей всю бытовую и компьютерную технику в единый комплекс. Эта сеть является одноранговой (peer-to-peer), чем существенно отличается от USB .

Основные свойства шины FireWire перечислены далее:

Шина IEEE 1394 поддерживает два типа передач данных:

• асинхронные передачи без каких-либо требований к скорости и задержке доставки. Целостность данных контролируется CRC-кодом. По адресации различают две разновидности:

1. направленная асинхронная передача адресуется конкретному узлу, гарантированную доставку обеспечивает механизм квитирования и повторов;
2. широковещательная асинхронная передача адресуется всем узлам и выполняется без гарантии доставки (квитирование и повторы не применяются).

• Изохронные передачи с гарантированной пропускной способностью. Целостность данных контролируется CRC-кодом, гарантии доставки нет — квитирование и повторы не применяются.

Направленные асинхронные передачи являются основой для выполнения асинхронных транзакций — логически завершенных обменов между парами узлов. Протокол шины позволяет узлам с помощью асинхронных транзакций обращаться к памяти (регистрам) друг друга в режиме прямого доступа (DMA). При этом они не нуждаются в памяти и процессорных ресурсах «третьих лиц».

Изохронные передачи представляют собой потоки пакетов данных. Эти передачи ведутся широковещательно и адресуются через номер канала, передаваемый в каждом пакете. На шине может быть организовано до 64 изохронных каналов, передачи всех каналов «слышат» все устройства шины, но из всех пакетов принимают только данные интересующих их каналов. По шине могут передаваться и асинхронные потоки, для которых, в отличие от изохронных, не предоставляется гарантированная полоса пропускания.

Арбитраж определяет, какому из узлов, запрашивающих передачу, предоставляется это право. Арбитраж обеспечивает гарантированную пропускную способность для изохронных передач и справедливое предоставление доступа узлам для асинхронных транзакций. Арбитраж на шине IEEE 1394 выполняется перед посылкой любого пакета запроса (синхронного или изохронного) или ответа. Исключением является соединенная (concatenated) форма выполнения транзакций. Пакеты квитирования посылаются без арбитража — право на их передачу разыгрывать не надо, поскольку квитанцию посылает только тот единственный узел, к которому адресовался подтверждаемый пакет запроса или ответа.

Арбитражем занимается физический уровень каждого узла шины. Арбитраж выполняется распределенно иерархически: им занимаются все узлы, «верховным» арбитром является корневой узел (root node), автоматически выбираемый на этапе конфигурирования шины.

Физический уровень (PHY) предоставляет канальному уровню (LINK) следующие сервисы арбитража, перечисленные в порядке нарастания приоритетности:

• справедливый арбитраж (fair arbitration service), используемый для передачи обычных асинхронных пакетов;
• приоритетный арбитраж (priority arbitration service), используемый для передачи пакетов начала цикла и приоритетных асинхронных пакетов;
• немедленный арбитраж (immediate arbitration service), используемый для передачи пакетов квитирования;
• изохронный арбитраж (isochronous arbitration service), используемый для передачи изохронных пакетов.

Приоритет в арбитраже на шине IEEE 1394 определяется длительностью зазора арбитража (arbitration gap) — временем, в течение которого узел наблюдает покой шины перед началом передачи запроса арбитража. Чем меньше этот зазор, тем больше шансов у узла получить право на передачу. Исходная схема арбитража 1394 усовершенствовалась дважды: в 1394a были введены механизмы ускоренного арбитража, а в 1394b с его дуплексными соединениями был введен новый механизм — BOSS-арбитраж. Все усовершенствования направлены на снижение непродуктивных затрат времени.

Если на шине используются изохронные передачи, то все транзакции организуются в последовательность циклов — интервалов времени с номинальной длительностью 125 мкс. Начало каждого цикла отмечается широковещательным пакетом начала цикла (Cycle Start). Эти пакеты посылает узел, являющийся мастером циклов. Право на передачу этого пакета мастер получает через арбитраж, используя высокий приоритет. Организация циклов представлена на рисунке, где изображена работа двух изохронных каналов (Ch#J и Ch#K) и передача асинхронных пакетов A и B. После пакета начала цикла каждый узел, которому выделены изохронные каналы, имеет право передать по одному пакету для каждого канала (до прихода следующего пакета начала цикла). Для изохронных передач используется короткий зазор арбитража, так что асинхронные транзакции, использующие более длинный зазор, в изохронную часть цикла вклиниться не могут. После того как иссякнут изохронные пакеты данного цикла, выполняются асинхронные передачи, у которых для арбитража используются более длинные зазоры. Когда наступает пора посылки следующего пакета начала цикла, мастер цикла, дождавшись освобождения шины, снова получает право доступа (пользуясь своим приоритетом, обусловленным его положением в корне дерева) и посылает следующий пакет начала цикла. Таким образом, длительность цикла может отклоняться от номинального значения 125 мкс. Отклонения длительности цикла от номинального не страшны, поскольку пакет начала цикла несет значение системного времени точно на момент фактической передачи этого пакета.

Если на шине не используются изохронные передачи, то мастер циклов может отсутствовать и пакетов начала цикла на шине не будет. В этом случае все время на шине может заполняться асинхронными передачами с их длинными зазорами арбитража.

Конфигурирование шины IEEE 1394 выполняется в различных ситуациях:

• автоматически при изменении конфигурации — при подсоединении и отсоединении устройств, а также включении/выключении их PHY-уровня;
• при обнаружении каким-либо узлом фатальной ошибки — «зависания» шины;
• по инициативе какого-либо узла, желающего, например, изменить топологию (сменить корневой узел).

Конфигурирование состоит из трех последовательных этапов.

1. Сброс (Bus Reset), с момента которого прекращается передача полезного трафика.
2. Идентификация дерева (Tree Identification), во время которой узлы выстраиваются в иерархическую структуру.
3. Самоидентификация узлов (Self Identification), во время которой узлы присваивают себе уникальные физические идентификаторы.

Конфигурирование шины приводит ее в состояние, пригодное для передачи полезного трафика. Конфигурирование шины осуществляется исключительно аппаратными средствами PHY-уровня каждого узла (LINK-уровень конфигурируемых узлов может быть и отключен). Программные средства в этом процессе не участвуют. Благодаря чисто аппаратной реализации автоконфигурирование производится настолько быстро, что возможно сохранение непрерывности изохронных потоков.

В первоначальной версии шины самое большое время во всей процедуре конфигурирования занимал сброс. В физический уровень 1394 вносились усовершенствования, направленные на минимизацию потерь времени при сбросе. Остальные этапы конфигурирования происходят быстрее, но в случае образования петлевого соединения идентификация дерева никогда не закончится. Эта ситуация обнаруживается любым узлом, и сообщение о ней доводится до пользователя. В 1394b приняты меры по автоматическому исключению петлевых соединений.

Свойства любого узла сконфигурированной шины наблюдаемы и управляемы через его архитектурные регистры и память конфигурации. Они доступны со стороны шины через асинхронные транзакции к определенным адресам. Архитектурные регистры определяют поведение узла на шине. Память конфигурации раскрывает «прикладную ценность» узла и обеспечивает его уникальную идентификацию, не зависящую от непостоянного физического идентификатора.

Шина IEEE 1394, обеспечивая равноранговые взаимодействия между узлами, нуждается в централизованном управлении некоторыми функциями. Управляющие функции могут брать на себя разные узлы шины; в зависимости от наличия реализации тех или иных функций различают следующие варианты шины IEEE 1394:

• неуправляемая шина, нуждающаяся только в корневом узле (root), управляющем арбитражем. Корень, который становится «верховным арбитром», выбирается на этапе идентификации дерева. Первоначальный кандидат на эту «должность» выбирается исходя из топологии соединений, с возможным случайным розыгрышем этого права между двумя победителями предпоследнего тура. После завершения выборов корня производится самоидентификация (и назначение физических адресов) узлов, после чего шина становится готовой к асинхронным транзакциям между узлами. Впоследствии программным путем (через асинхронные сообщения по шине) возможно переназначение корня (с определением новой структуры дерева и адресов узлов);
• частично управляемая шина, которая в дополнение к корню должна иметь узлы, выполняющие роль мастера циклов и диспетчера изохронных ресурсов. Их работа обеспечивает возможность использования шины для изохронных передач;
• полностью управляемая шина, которая должна иметь узел-диспетчер шины, обеспечивающий дополнительные сервисы управления.

Мастер циклов

Мастер циклов (Cycle Master) отвечает за регулярную передачу пакетов начала цикла. Для этого он должен быть устройством с поддержкой изохронных обменов, иметь регистры CYCLE_TIME и BUS_TIME. В информационном блоке BUS_INFO_BLOCK его памяти конфигурации должен быть установлен бит cmc (Cycle Master Capable) — признак способности к исполнению этой роли. Текущим мастером циклов является узел, у которого в регистре состояния (STATE) установлен бит cmstr (Cycle Master). Все узлы, кроме корневого, во время идентификации дерева (после сброса) должны обнулить у себя этот бит; корневой узел должен сохранять значение, которое было до сброса.

Если выбранный корневой узел не способен быть мастером циклов, а требуются изохронные передачи, то из узлов, способных быть мастером (судя по биту cmc), выбирается новый кандидат на роль корня. Для этого посылается широковещательный PHY-пакет конфигурирования с идентификатором нового кандидата и установленным битом R. Этот узел установит у себя бит RHB, а остальные его сбросят, что и обеспечит выбор данного узла новым корнем во время идентификации, вызванной посылкой этого пакета.

Мастер циклов является источником системного времени; для этого он имеет регистры CYCLE_TIME и BUS_TIME. Текущее значение регистра CYCLE_TIME передается мастером циклов в пакетах начала цикла. Сброс на шине (в любой форме) на значения этих регистров не влияет.

Регистр CYCLE_TIME (32 бита, рис. а) состоит из трех полей, соответствующих значениям трех счетчиков, соединенных каскадно:

• cycle_offset — 12-битный счетчик по модулю 3072 (максимальное значение 3071, после него обнуляется), считающий импульсы с частотой 24,576 МГц. Период этого счетчика соответствует номинальной длительности цикла — 125 мкс;
• cycle_count — 13-битный счетчик по модулю 8000, считающий циклы. Период этого счетчика — 1 с;
• second_count — 7-битный счетчик, считающий секунды; период счета — 128 с.

Регистр BUS_TIME (32 бита, рис. б) содержит значение системного времени в секундах. Его младшие 7 бит (second_count_lo) отображают поле second_count предыдущего регистра. Остальные 25 бит (second_count_hi) отсчитывают 128-секундные интервалы. Период счетчика составляет 232 = 4 294 967 296 с (около 136 лет).

Что такое IEEE 1394?

Интерфейс IEEE 1394

Немного истории. 10 лет назад, на выставке IFA’95 в Берлине фирма Sony продемонстрировала первые промышленные модели цифровых видеокамер формата mini-DV. Это были камеры DCR-XV700 и DCR-XV1000 с выходным цифровым интерфейсом IEEE 1394 (FireWire) и новым для видеотехники 4-контактным разъемом DV Out. Уже в следующем году цифровые видеокамеры стали выпускаться и другими фирмами, в частности, появилась модель Panasonic NV-DS1, оснащенная двунаправленным интерфейсом DV In/Out и способная к цифровой записи как собственных съемок, так и аналоговых видеосигналов, поступающих на собственные разъемы Video и S-Video для композитного и раздельных видеосигналов.

С тех пор популярность интерфейса IEEE 1394, известного также как FireWire и i-Link, стала стремительно возрастать. Он стал обязательным для любой цифровой видеокамеры и поддерживается в большинстве современных ноутбуков.

А начиналось все гораздо раньше, когда Комитет по стандартам для микрокомпьютеров Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) решил объединить имеющиеся наработки по последовательной шине и создать быстродействующий универсальный интерфейс, обеспечивающий работу с мультимедийной информацией, накопителями, формирователями, визуализаторами и синтезаторами данных. Ведущим разработчиком такого интерфейса была фирма Apple, которая решила применять его в своих компьютерах под названием FireWire. В процессе выполнения этих работ организовался консорциум с участием компаний Compaq, Matsushita, Philips, Sony, Toshiba и др., в результате чего в конце 1995 года IEEE принял соответствующий стандарт под порядковым номером 1394. Любопытно, что в цифровых камерах Sony интерфейс IEEE 1394 появился под названием i-Link раньше этого события.

Что такое IEEE 1394? Это стандартная технология шины последовательной передачи данных для соединения компьютера с периферией. При этом обеспечиваются следующие преимущества:

· высокая скорость (100, 200, или 400 Мб/с для IEEE 1394a; 800 Мб/с для IEEE 1394b, в перспективе 1,6 и 3,2 Гб/с);

· поддержка “горячего” (Fire) подключения и отключения. Автоматическое распознавание присоединения и отсоединения аппаратуры и возможности делать это при работающем компьютере, т.е. даже тогда, когда шина работает в полном режиме;

· возможности общения аппаратуры с IEEE 1394 In/ Out между собой без компьютера. Широко применяется, например, для редактирования при прямой перезаписи информации с одной видеокамеры на другую;

· простота конфигурирования и широта возможностей . Шина позволяет подключать до 63 устройств без применения концентраторов. На одном устройстве может быть до 27 разъемов для подключения к компьютеру и другим устройствам. Шина поддерживает конфигурирование Plug&Play;

· использование кабелей малого диаметра и миниатюрных разъемов (4 или 6 контактов). Интересно, что разъем был заимствован у компьютерной игры Nintendo Gameboy, так как показал высокую износостойкость в условиях беспощадной эксплуатации;

· пакетная передача данных. Мультимедийные данные, например видеофильм, разбиваются на пакеты с интервалами между ними. Число пакетов определяется тем, какой длины фильм посылается, а в интервалах посылается служебная информация, например, «Стоп» или «Пуск».

· поддержка асинхронной и изохронной передачи данных. При асинхронной передаче получение каждого пакета данных проверяется, и, если он не получен или принят с повреждением, передача повторяется и ошибки исправляются;

· питание внешних устройств через кабель IEEE 1394.

Составляющие IEEE 1394. Функциональная схема интерфейса IEEE 1394 показана на рисунке 1. Здесь внизу находится физический уровень, на котором происходит перевод стыкуемых мультимедийных сигналов в компьютерные форматы или наоборот, с формированием, кодированием/декодированием и арбитражем, определяющим, в каком порядке устройства IEEE 1394, составляющие сеть, могут работать.

Рис. 1 Функциональная схема интерфейса IEEE 1394

На уровне обрабатываются и формируются пакеты данных, организуется их прием и передача. Этих уровней достаточно для изохронной передачи данных, когда контроль за передаваемой и получаемой информацией не ведется. При асинхронной передаче данных такой контроль производится на программном уровне обработке, где данные проверяются и отправляются потребителю, если ошибок не обнаружено. В противном случае процедуры на нижнем уровне повторяются до устранения ошибок. Физический уровень может содержать несколько разъемов FireWire, причем два любых устройства IEEE 1394 могут соединяться между собой “точка в точку”(point-to-point).

Как работает IEEE 1394? Процесс инициализации интерфейса начинается со сброса шины. При этом выясняется, один или несколько портов в системе имеется, и к каким из них подключены родительские и дочерние устройства. По этим данным строится дерево и определяется корневой узел сети.

Рис. 2. Дерево узлов IEEE 1394

Каждое из IEEE 1394-устройств получает идентификационный номер и данные, на каких скоростях могут работать его прямые соседи. Используется 64-битная прямая адресация (48 бит на узел и 16 для идентификации шины), позволяющая реализовать иерархическую адресацию для 63 узлов на 1023 шинах. По завершении инициализации начинает работать арбитраж, следящий за тем, чтобы работающие устройства друг другу не мешали. Поэтому устройство, готовое начать передачу, сначала посылает сигнал запроса своему родительскому устройству в дереве. Это устройство, получив запрос, формирует сигал запрета своим дочерним устройствам и передает запрос дальше, своему родительскому устройству и так далее, пока запрос не дойдет до корневого устройства. В свою очередь корневое устройство формирует сигнал, разрешающий передачу устройству, выигравшему арбитраж по времени, т.е. тому, запрос от которого получен первым. При этом устройство, проигравшее арбитраж, ждет, пока шина не освободится.

По сигналу разрешения начинается работа на уровне компоновки, где формируются пакеты данных по 512 байт с интервалами между ними и определяется их адресация. 160 бит в каждом пакете занимает заголовок, куда входит информация об отправителе и получателе пакетов, а также о циклическом коде CRC исправления ошибок. Передача данных начинается по получению ответа о готовности запрашиваемого устройства к приему информации.

В течении времени до 0,75 мс после отправки каждого пакета данных ожидается получение подтверждения об их получении в виде байтовой посылки. Далее следует интервал > 1 мс, разделяющий пакеты, и т. д.

Каждому устройству сети IEEE 1394 предоставляется возможность передавать данные один раз в течение каждого промежутка времени, распределяемого по всем узлам. Если этого времени оказывается недостаточно, передача завершается на следующих циклах. Так сделано для того, чтобы передача длинной информации одного из источников не могла блокировать работу остальных.

Изохронная передача данных применяется, например, в мультимедийных приложениях, когда приоритетом является минимум задержки на получение информации по сравнению с возможной потерей или ошибками какой-то ее части. В изохронном режиме данные передаются пакетами длительностью по 125 мс, т.е. чем выше скорость, тем больше данных может быть передано за это время. Пакеты следуют друг за другом, не ожидая байтов подтверждения получения. Для идентификации пакетов изохронной и асинхронной передачи промежуток между ними в первом случае короче, чем во втором. Это позволяет комбинировать и различать изохронные и асинхронные данные в каждом сеансе. На изохронные данные выделено до 85 % канала передачи, из которых устройство может занимать не более 65 %.

Интерфейсом IEEE1394 допускается одновременная передача информации на разных скоростях от разных устройств, причем способности их общения на какой-либо из скоростей определяются автоматически. Это делает интерфейс весьма дружественным, так как пользователю не нужно заботиться о правильности подключения устройств.

Кабели и разъемы. Для работы интерфейса на высоких скоростях потребовались кабели с временем распространения сигнала, не превосходящим допустимых пределов. Для IEEE 1394 это 144 нс, после чего принимается решение о недоступности адресуемого устройства. Устройство кабеля для IEEE 1394 поясняется рисунке 3.

Рис. 3. Разрез кабеля FireWire

Диаметр этого кабеля равен 6 мм, и он содержит три витые пары проводников диаметром 0,87 мм:, одна из которых типа 22 AWG предназначена для питания от 8 до 30 В внешней нагрузки до 1,5 А, а две другие - раздельно экранированные пары сигнальных проводов типа 28 AWG. Все проводники с изолирующим заполнением заключены в экранирующую фольгу и оболочку из поливинилхлорида. Таким образом, кабель имеет сложную конструкцию, и изготовить его самостоятельно вряд ли возможно.

Рис. 4. Разъемы IEEE 1394 (6 контактов)
А) блочный б) кабельный

На фотографиях разъемов IEEE 1394 (рис. 4), заимствованных у компьютерной игры Nintendo Gameboy, видно, что контакты здесь находятся в середине разъемов и по бокам защищены от доступа металлическим ободком и изолирующей прокладкой у кабельного разъема. Пара проводов, предназначенная для питания внешних устройств, например сканера, не требуется при работе с цифровыми видеокамерами, имеющими собственное питание.

Рис. 5. Кабель IEEE 1394 i-Link

Для такого применения IEEE 1394 разработаны однорядные 4-контактные разъемы и кабели, вид одного из которых, i-Link Sony, показан на фотографии (рис. 5). Длина этого кабеля 96 см.

IEEE 1394 a. Хотя шина FireWire оказалась очень удобной, работы по ее совершенствованию продолжаются. Так, 2000 году был утвержден стандарт IEEE 1394а с дополнениями, целесообразность которых выяснилась в процессе эксплуатации. В частности, введено время ожидания 1/3 секунды на сброс шины, пока не закончится переходной процесс установки надежного подсоединения или отсоединения устройства. Без этого иногда возникал не один, а целая серия сбросов шины по подключению нового устройства. Практика показала, что устройства IEEE 1394 могут быть несовместимыми, если пакеты в серии передаются с разной скоростью. По IEEE 1394а эта проблема решена добавлением сигнала скорости в каждый пакет, если скорость его передачи отличается от предыдущей. Предусмотрены также возможности программного отключения порта FireWire, включения аппаратуры и перевода ее в дежурный режим. Большое внимание разработчики уделили повышению эффективности шины за счет уменьшения общей длительности технологических промежутков, разделяющих пакеты записи. С этой целью по IEEE 1394а:

· Повторные байты подтверждения получения не ожидаются, после первого обнаружения такого байта передача продолжается без прерываний.

· Введена возможность неоднократного запроса на передачу одного устройства в одном цикле, если другим устройствам шина не нужна.

· Уменьшено время на сброс шины . По IEEE 1394 передающее устройство не обнаруживает сигнал сброса, пока не закончится передача текущего пакета данных. Поэтому сигнал сброса поддерживался в течение времени, большего, чем максимальное время передачи одного пакета. Если же сигнал сброса формируется по признаку выигрыша устройством арбитража, в этом нет необходимости, и по IEEE 1394a сброс шины выполняется по завершению передачи этого устройства.

· Предусмотрены возможности прикрепления пакетов информации к уже передающимся . За счет этого достигается экономия на времени арбитража.

IEEE 1394 b. Этот стандарт, первая версия которого принята в 2002 году, относится к последовательной шине с увеличенной до 800 Мб/с и 1,6 Гб/с пропускной способностью. В перспективе пропускная способность может возрасти и до 3,2 Гб/с. Основой интерфейса IEEE 1394b является кодирование 8В10В в соответствии с алгоритмами, применяемыми в оборудовании для гигабайтных сетей, и оптоволоконные линии связи. Введено также измерение времени отклика. Введение такого измерения позволило узнавать время поступления ответа и увеличить длину кабелей. По IEEE1394b она может достигать 100 метров, правда для этого должен применяться стеклянный оптоволоконный кабель. При использовании пластикового оптоволокна максимальная длина кабеля уменьшается до 50 метров, а пропускная способность до 200 Мб/с. Изменились и разъемы: теперь это 9-контактные двухрядные разъемы. Вид разъемов на кабельном переходнике 9↔4 контактов показан на рисунке 6.

Рис. 6. Кабельный переходник IEEE 1394

Этот переходник и ему аналогичный 9↔6 контактов обеспечивает кабельную совместимость шины IEEE 1394b с предшествующими версиями IEEE 1394. В новом стандарте предусмотрено два режима передачи данных: β-режим, когда общаются устройства, поддерживающие IEEE 1394b, и режим обратной совместимости, при котором возможно подключение к шине устройств IEEE 1394a и максимальная скорость автоматически уменьшается до 400 Мб/с.

Из других особенностей IEEE 1394b следует отметить новый способ арбитража. Если в предшествующих стандартах функцию арбитража выполняло корневое устройство, то теперь такую функцию выполняет любое устройство, постоянно посылающее сигналы запроса на передачу. Новый метод арбитража называется Bus Owner/Supervisor/Selector (BOSS). Его логическая схема показана на схеме, а принцип работы заключается в следующем.

Рис. 7. Арбитраж BOSS IEEE 1394b

Устройство, готовое к передаче данных, постоянно посылает сигналы запроса, но передача данных блокируется, пока на соответствующей шине присутствуют сигналы, передаваемые другим устройством. Как только последние прекращаются, по этой шине начинают передаваться сигналы ждущего устройства, в свою очередь блокирующего режимы передачи других устройств. Очевидно, что для работы системы арбитража BOSS шина данных должна быть двунаправленной. Поэтому такой арбитраж работает только в среде IEEE 1394b. Если в нее входит хотя бы одно другое устройство, для арбитража применяется ранее рассмотренный метод.

USB 2.0 и IEEE 1394а. Все современные компьютеры оснащены портами USB 2.0, которые являются быстродействующей версией получивших массовое распространение портов USB 1.1. Основная сфера применения USB 2.0 осталась прежней. Это подключение периферийных устройств типа мышек, цифровых фотокамер, картридеров и других устройств, не требующих гарантированно постоянной пропускной способности. USB 2.0 как и USB 1.1 использует 4-контактные разъемы, полностью совместимые между собой. Единственное отличие в подключении USB 2.0 и USB 1.1 заключается в том, что новый стандарт требует экранированных кабелей. Теоретическая скорость по USB 2.0 составляет 480 Мб/с, максимальная передаваемая мощность на питание внешних устройств - 2,5 Вт. Общение устройств стандарта USB 2.0 происходит по схеме Master/Slave, т. е. все потоки данных управляются компьютером, что замедляет работу интерфейса. Длина кабеля для соединения двух устройств по шине USB 2.0 не должна превышать 5 метров. Преимуществами USB 2.0 является большая распространенность, совместимость с USB 1.1 и дешевизна.

С продвижением USB 2.0 на рынке стали появляться устройства, например, внешние жесткие диски со сдвоенным интерфейсом или одни и те же модели с разными интерфейсами. Казалось бы, по USB 2.0 они должны работать быстрее, чем по IEEE 1394a, но на практике, при прочих равных условиях производительность по FireWire 400 получается лучше, причем почти без проблем с “горячим” подключением. Вероятно, новая версия USB будет работать стабильней, но IEEE 1394a к тому времени несколько устареет и будет заменяться на IEEE 1394b. Кроме того, архитектура USB 2.0 по гибкости несопоставима с IEEE 1394, особенно при работе с мультимедийной аппаратурой.

Таким образом, шина USB 2.0 эффективна для компьютерной периферии, низкоскоростной и со средними требованиями к пропускной способности. Она дешева и достаточно производительна для большинства задач. Шина FireWire гораздо гибче и отлично подходит для работы с мультимедиа. Цифровые видеокамеры и телевизоры, DVD-проигрыватели и игровые приставки - все это при наличии портов FireWire легко соединить между собой, причем не обязательно вокруг компьютера.

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.