Интерфейс IEEE 1394

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

“ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”

Кафедра ЕОМ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

З курсу „Периферійні пристрої”

на тему :”Інтерфейс IEEE 1394”

 

 

Виконала:

 ст. гр. КІ-32

Скрип І. Й.

    Прийняв:

 Парамуд Я. С.

 

 

 

 

 

Львів – 2013

 

    FireWire — послідовна високошвидкісна шина, призначена для обміну цифровою інформацією між комп'ютером і іншими електронними пристроями. Шина розроблена Sony та Apple і стандартизована IEEE під кодом IEEE-1394.

Різні компанії просувають стандарт під своїми торговими марками:

Apple — FireWire

Sony — i.LINK

      Yamaha — mLAN

      Texas Instruments — Lynx

Історія

в 1986 році членами Комітету із стандартів мікрокомп'ютерів (Microcomputer Standards Committee) ухвалено рішення об'єднати різні варіанти послідовної шини (Serial Bus), що існували у той час;

в 1992 році розробкою інтерфейсу зайнялася  Apple;

в 1995 році прийнятий стандарт IEEE 1394.

Переваги

Цифровий інтерфейс  — дозволяє передавати дані між цифровими пристроями без втрат інформації.

Невеликий розмір — тонкий кабель замінює купу громіздких проводів.

Простота у використанні — відсутність термінаторов, ідентифікаторів  пристроїв або попередньої установки.

Гаряче підключення  — можливість переконфігурувати шину без вимкнення комп’ютера.

Невелика вартість для  кінцевих користувачів.

Різна швидкість передачі даних — 100, 200 і 400 Мбіт/с (800, 1600Мбіт/с IEEE 1394b).

Гнучка топологія — рівноправ'я  пристроїв, що допускає різні конфігурації (можливість «спілкування» пристроїв без комп'ютера ).

Висока швидкість — можливість обробки мультимедіа-сигнал в реальному  часі.

Відкрита архітектура — відсутність  необхідності використання спеціального програмного забезпечення.

Наявність живлення прямо на шині (малопотужні пристрої можуть обходитися без власних блоків живлення).

До півтора ампер і напруга  від 8 до 40 вольт.

Підключення до 63 пристроїв.

Шина IEEE 1394 може використовуватися  з:

Комп'ютерами;

Аудіо і відео мультимедійними  пристроями;

Принтерами і сканерами;

Жорсткими дисками, масивами RAID;

Цифровими відеокамерами і відеомагнітофонами.

Організація пристроїв

Пристрої IEEE-1394 організовано по 3 рівневій схемі — Transaction, Link і Physical, відповідні трьом нижнім рівням моделі OSI.

Transaction Layer — маршрутизація потоків даних з підтримкою асинхронного протоколу запису-читання.

Link Layer — формує пакети даних  і забезпечує їх доставку.

Physical Layer — перетворення цифрової  інформації в аналогову для  передачі і навпаки, контроль  рівня сигналу на шині, управління  доступом до шини.

Зв'язок між шиною PCI і Transaction Layer здійснює Bus Manager. Він призначає вид пристроїв на шині, номери і типи логічних каналів, виявляє помилки.

Дані передаються кадрами довжиною 125 мксек. У кадрі розміщуються тимчасові  слоти для каналів. Можливий як синхронний, так і асинхронний режими роботи. Кожен канал може займати один або декілька тимчасових слотів. Для передачі даних пристрій-передавач просить надати синхронний канал необхідної пропускної спроможності. Якщо в передаваному кадрі є необхідна кількість тимчасових слотів для даного каналу, поступає ствердна відповідь і канал надається.

Специфікації FIRE WIRE

IEEE 1394

Схема 4- та 6-пінових роз'ємів для  оригінального FireWire-400

В кінці 1995 року IEEE прийняв стандарт під порядковим номером 1394. У цифрових камерах Sony інтерфейс IEEE 1394 з'явився раніше ухвалення стандарту і під назвою iLink.

Інтерфейс спочатку позиціонувався для  передачі відеопотоків. Він сподобався і виробникам зовнішніх накопичувачів, забезпечуючи високу пропускну спроможність для сучасних високошвидкісних дисків. Сьогодні багато системних плат, а також майже всі сучасні моделі ноутбуків підтримують цей інтерфейс.

Швидкість передачі даних — 100, 200 і 400 Мбіт/с, довжина кабелю до 4,5 м.

IEEE 1394a

У 2000 році був затверджений стандарт IEEE 1394а. Було проведено ряд удосконалень, що підвищило сумісність пристроїв.

Було введено час очікування 1/3 секунди на скидання шини, поки не закінчиться перехідною процес установки надійного під'єднування або від'єднання пристрою.

IEEE 1394b

У 2002 році з'являється стандарт IEEE 1394b з новими швидкостями: S800 — 800 Мбіт/с  і S1600 — 1600 Мбіт/с. Також збільшується максимальна довжина кабелю до 50, 70 а при використанні високоякісних оптоволоконних кабелів до 100 метрів.

Відповідні пристрої позначаються FireWire 800 або FireWire 1600, залежно від максимальної швидкості.

Змінилися використовувані кабелі і розніми. Для досягнення максимальних швидкостей на максимальних відстанях передбачено використання оптики:

пластмасової, — для довжини  до 50 метрів,

і скляною — для довжин до 100 метрів.

Не зважаючи на зміну рознімів, стандарти залишилися сумісні, чого можна добитися використовуючи перехідники.

12 грудня 2007 року  була представлена специфікація S3200 з максимальною швидкістю  — 3,2 Гбит/с.

IEEE 1394.1

   У 2004 році побачив світ стандарт IEEE 1394.1. Цей стандарт був прийнятий для можливості побудови великомасштабних мереж і різко збільшує кількість пристроїв, що підключаються, до гігантського числа — 64 449.

IEEE 1394c

   Альтернативний кабель ethernet типу для під'єднання 1394c.

Стандарт 1394с, що з'явився в 2006 році, дозволяє використовувати кабель 5-ї категорії (Cat 5e) від Ethernet. Можливо використовувати паралельно з Gigabit Ethernet, тобто використовувати дві логічні і незалежні одна від одної мережі на одному кабелі. Максимальна заявлена довжина — 100 м, Максимальна швидкість відповідає S800 — 800 Мбіт/с.

Розєми

4- та 6-контактні розєми FireWire

Існують три види роз'ємів для FireWire:

1)4pin (IEEE 1394a без живлення) стоїть на ноутбуках і відеокамерах. Два дроти для передачі сигналу (інформації) і два для прийому.

2)6pin (IEEE 1394a). Додатковий два дроти для живлення.

3)9pin (IEEE 1394b). Додаткові дроти для прийому і передачі інформації.

 

 

FireWire - надзвичайно універсальний  , зручний у реалізації та використанні  швидкісний інтерфейс, що забезпечує  підключення самих різноманітнимита  пристроїв. До традиційних цифровим  фото- і відеокамер , магнітофонам , конверторів останнім часом додалися дискові накопичувачі (у тому числі RAID- масиви ) , приводи зі змінними носіями ( CD - ROM , CD -RW , DVD- ROM , DVD -RAM , DAT , ZIP , Orb , магнітооптика ) , сканери та принтери . Не кажучи вже про концентраторах , повторювачах і кабелях .

 

Основні характеристики шини можна звести до наступних показників :

  швидкість передачі даних до 400 Mbits / s за стандартом IEEE - 1394a і 800 Mbits / s за стандартом IEEE - 1394b , погодженим у 1394 Trade Association в кінці травня 2001 року;

  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 вимагаються;

  можливість обміну з гарантованою пропускною здатністю , що вкрай необхідно для передачі відео зображень;

  Максимальна відстань між двома пристроями в ланцюжку по IEEE - 1394a - 4.5 м , по IEEE - 1394b - 100 м.

  Передача даних здійснюється по тонкому і гнучкому кабелю ( до 4,5 метрів завдовжки) зі швидкістю до 400 Мбіт / с ( тобто 50 МБ / с). У січні було оголошено про завершення розробки специфікації IEEE - 1394b , яка піднімає швидкодія шини до 800 Мбіт / с ( 100 МБ / с). Контролери 1394b повинні з'явитися до середини цього року. Найважливішою особливістю FireWire можна вважати її здатність забезпечувати гарантовану смугу пропускання - визначає якість при роботі з аудіо-та відеопріложеній . Це означає , що завжди можна зарезервувати "коридор " - наприклад , між комп'ютером і відеокамерою - який залишиться в повному вашому розпорядженні незалежно від рівня навантаження на шину з боку інших пристроїв.

 

Топологія шини FireWire

 

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 підключено 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 4.5 метра.

 

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

 

Кабелі та роз'єми FireWire

 

Стандартний кабель для IEEE -1394 складається з 2 кручених пар передачі сигналів шини , двох проводів живлення і все це укладена в екрановану 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 .

 

Провід живлення розраховані на струм до 1,5 А при напрузі від 8 до 40 В , підтримують роботу всієї  шини , навіть коли деякі пристрої вимкнені. Вони також роблять непотрібними кабелі харчування в багатьох пристроях. Не так давно інженери Sony розробили ще більш тонкий чотирьохпровідний кабель , в якому відсутні проводу живлення . Цей так званий AV -роз'єм буде пов'язувати невеликі пристрої , як " листя " з " гілками " 1394.

 

На відміну від USB , де застосування різних типів роз'ємів регламентовано типом пристроїв , в FireWire все трохи по-іншому. Тут роз'єми поділяються по тому , чи потрібно пристрою живлення від шини чи ні. У тому випадку , коли немає необхідності в харчуванні , використовується 4 - х контактний роз'єм (як правило, такий застосовується у відеокамерах ) . Якщо ж пристрою може знадобитися живлення від шини , то використовується 6- та контактний роз'єм. Більшість комп'ютерних пристроїв розраховане саме на нього.

 

Картинки до реферату:

Canon IFC-450D4 IEEE 1394 Interface cable for the Canon EOS 1Ds Camera

 

Разъем 1394 6-Pin(FireWire)

 

 

 

 

 

Висновок

 

Останнім часом ціни на контролери FireWire істотно знизилися , а на ринок , нарешті , стали надходити периферійні  пристрої для цієї шини . Таким чином , FireWire , нарешті стала " повертатися обличчям до народу" , стаючи все більш популярною. Ну а наскільки світлим буде майбутнє у цього інтерфейсу - покаже час.