Для работы интерфейса на высоких скоростях потребовались кабели с временем распространения сигнала, не превышающим допустимых пределов. Для Firewire это 144 нсек, после чего принимается решение о недоступности адресуемого устройства. Устройство кабеля для Firewire поясняет рис. 3.

Рис 3 Устройство кабеля

Этот кабель диаметром 6 мм содержит три витые пары проводников диаметром 0,87 мм. Одна из пар (типа 22 AWG) предназначена для питания внешней нагрузки (напряжение 8…30 В, потребляемый ток до 1,5 А), а две другие представляют собой 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.

Существуют три вида разъёмов (рис 4) для FireWire:

4pin (IEEE 1394a без питания) стоит на ноутбуках и видеокамерах. Два провода для передачи сигнала (информации) и два для приема.

6pin (IEEE 1394a). Дополнительно два провода для питания.

9pin (IEEE 1394b). Дополнительные провода для приёма и передачи информации.

Рис 4 виды разъёмов

Пара проводов, предназначенная для питания внешних устройств, например сканера, не требуется при работе с цифровыми видеокамерами, обеспеченными собственным питанием. Для таких случаев применения Firewire разработаны однорядные 4-контактные разъемы и кабели, вид одного из которых -- Sony iLink -- показан на рис.4. Длина этого кабеля составляет 96 см

3. Топология Firewire

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.

4. Использование 1394 (FireWire)

Принципиальным преимуществом шины 1394 является отсутствие необходимости в контроллере. Любое передающее устройство может получить полосу изохронного трафика и начинать передачу по сигналу автономного или дистанционного управления -- приемник «услышит» эту информацию. При наличии контроллера соответствующее ПО может управлять работой устройств, реализуя, например, цифровую студию нелинейного видеомонтажа или снабжая требуемыми мультимедийными данными всех заинтересованных потребителей информации. Для шины 1394 наиболее привлекательна возможность соединения устройств бытовой электроники (имеется в виду пока что не «наш», а «их» быт) в «домашнюю сеть», причем как с использованием PC, так и без. При этом стандартные однотипные кабели и разъемы 1394 заменяют множество разнородных соединений устройств бытовой электроники с PC. Разнотипные цифровые сигналы (сжатые видеосигналы, цифровые аудиосигналы, команды MIDI и управления устройствами, данные) мультиплексируются в одну шину, проходящую по всем помещениям. Используя одни и те же источники данных (приемники вещания, устройства хранения, видеокамеры и т. п.), можно одновременно в разных местах просматривать (прослушивать) разные программы с высоким качеством, обеспечиваемым цифровыми технологиями. Применение компьютера с адаптером 1394 и соответствующим ПО значительно расширяет возможности этой сети. Компьютер становится виртуальным коммутатором домашней аудио-видеостудии. Приложения для аудио- и видеоустройств используют логические «вилки» (plugs) и «розетки» (sockets), которые являются аналогами разъемов, применяемых в обычной аппаратуре. Вилки соответствуют выходам, розетки -- входам соответствующих устройств. «Вставляя» эти «вилки» в «розетки» можно собрать требуемую систему. Конечно, для того чтобы она заработала, в устройствах должна быть реализована спецификация Digital Interface for Consumer Electronic Audio/Video Equipment -- расширение стандарта IEEE-1394, предложенная DVC (Digital Video Consortium). Co временем она должна стать стандартом ISO/IEC.

Адаптер FireWire, например АНА-8940 фирмы Adaptec, может устанавливаться в любой PC (или Мае), имеющий свободный слот PCI. Для редактирования видео хватает мощности рядового современного ПК (минимальные требования -- Pentium 133,32 Мбайт ОЗУ» 256 кбайт кэш, желательно быстрый SCSI-диск).

Поддержка 1394 имеется в ряде ОС, среди которых Windows 98, Windows 95 OSR 2.1 и более новые. Для редактирования аудио-видеофайлов (AVI) применимы, например, пакеты Adobe Premiere, Asymetrix Digital Video Producer, Ulead MediaStudio, MGI Video Wave. Кодек-конвертор цифровых видеоданных (DV), передаваемых по шине 1394, в AVI-файл поставляется фирмой Adaptec.

Одной из проблем цифровой передачи мультимедийной информации является защита авторских прав. Пользователь должен иметь возможность высококачественного воспроизведения принимаемых программ или приобретенных дисков, но их авторы (производители) должны иметь возможность защитить свои права, по своему усмотрению вводя ограничения на цифровое копирование. Для этих целей объединение «5С» (5 компаний: Sony, Matsushita, Intel, Hitachi и Toshiba) разрабатывает спецификацию шифрования данных.

4.1 Внешние дисковые устройства

Существует стандарт SBP-2 -- SCSI поверх 1394. Широко используется для подключения внешних корпусов с жесткими дисками к компьютерам -- корпус содержит чип моста 1394-ATA. Скорость до примерно 27 МБ/с, что превышает скорость USB 2 как интерфейса к устройствам хранения данных, равную примерно 22 МБ/с. Поддерживается в ОС семейства Windows c Windows 98 и по сей день (декабрь 2008). Также поддерживается в популярных ОС семейства UNIX. Интересно, что около 1998 г. содружество компаний, в том числе Microsoft, развивали идею обязательности 1394 для любого компьютера и использования 1394 внутри корпуса, а не только вне него. Существовали даже карты контроллеров с одним из разъемов, направленным внутрь корпуса. Также существовала идея Device Bay, то есть отсека для устройства со встроенным в отсек разъемом 1394 и поддержкой горячей замены. Все это прослеживается в материалах Microsoft той поры, предназначенных для разработчиков компьютеров. Можно сделать вывод, что 1394 предлагали как замену ATA, то есть на роль, ныне выполняемую SATA. Все эти идеи быстро кончились провалом, одна из главных причин -- лицензионная политика Apple, требующего выплат за каждый чип контроллера.

MiniDV видеокамеры

Исторически первое использование шины. Используется и по сей день как средство копирования фильмов с MiniDV в файлы. Возможно и копирование с камеры на камеру. Видеосигнал, идущий по 1394, идет практически в том же формате, что и хранится на видеоленте. Это упрощает камеру, снижая требования к ней по наличию памяти.

В ОС Windows подключенная по 1394 камера является устройством DirectShow. Захват видео с такого устройства возможен в самых разнообразных приложениях -- Adobe Premiere, Ulead Media Studio Pro, Windows Movie Maker. Существует также огромное количество простейших утилит, способных выполнять только этот захват. Возможно также и использование тестового инструмента Filter Graph Editor из свободно распространяемого DirectShow SDK. Использование 1394 c miniDV положило конец проприетарным платам видеозахвата. Нужно обратить внимание на то, что, несмотря на цифровую природу 1394 и miniDV, изохронный трафик не защищен от искажений никак, и в некоторых случаях качество захваченного видео зависит от геометрии расположения кабеля на рабочем столе.

Отладчик WinDbg

Интересным свойством контроллеров 1394 является способность читать и писать произвольные адреса памяти со стороны шины без использования процессора и ПО. Это проистекает из богатого набора асинхронных транзакций 1394, а также из ее структуры адресации. Эта возможность чтения и редактирования памяти через 1394 без помощи процессора послужила причиной использования 1394 в двухмашинном отладчике ядра Windows -- WinDbg. Такое использование существенно быстрее последовательного порта, но требует ОС не ниже Windows XP с обеих сторон.

5. Протокол Firewire

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 7 изображен кадр с двумя синхронными каналами и одним асинхронным.

Рис 7 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.

6. Построение сети на основе FireWire

На самом деле связь между компьютерами можно создать и, не используя сетевые карты и витую пару. Порт FireWire изначально основывался на архитектуре локальных сетей, и возможность соединения компьютеров заложена в него изначально. Все что вам потребуется это приобрести FireWire шнур.

Кабель FireWire IEEE1394 4pins-4pins

Кабель FireWire IEEE1394 6pins-4pins

Кабель FireWire IEEE1394 6pins-6pins

В зависимости от того, какие разъемы FireWire стоят у вас 4 или 6 контактные.

И настроить систему. В Windows XP после установки Fire Wire контроллера в разделе Сетевые подключения появится новое подключение: Соединение 1394.

После этого надо назначить фиксированный IP адрес на это подключение, например 192.254.0.5 и 192.254.0.6 и сконфигурировать принадлежность подключённых компьютеров к одной рабочей группе. Подробнее об этом смотрите в разделе: Настройка Windows. Главное достоинство такого подключения является его очень высокая скорость 400 мегабит в секунду. Главный недостаток совсем небольшая длинна, на которую можно протянуть FireWire сеть. Официальное максимальное расстояние связи 4.5 метров. Неофициальное макс. расстояние устойчивой связи до 10-15 метров. Однако если приобрести FireWire репитер (рис 5), который усиливает сигнал сеть можно проложить на расстояние до 72-100 метров. Такая сеть уже легко может конкурировать с обычной ЛВС на витой паре. Среди компьютеров Macintosh сеть FireWire является основным типом соединения компьютеров.

Рис 5 шести портовый FireWire репитер.

Столь длинные IEEE 1394 кабели не продаются, поэтому придется их наращивать самому, при этом лучше всего использовать витую пару и пайку. Скорость связи по наращенному кабелю падает на 50-80 мегабит. IEEE 1394 сеть идеально подходит для объединения нескольких компьютеров в пределах одной квартиры (рис 6), а с использование репитера позволяет строить сеть используя только интерфейс FireWire, так же если один из компьютеров подключён к ЛВС, то используя его в качестве роутера сеть FireWire можно объединить с обычной локальной сетью.

Рис 6 Сеть на основе FireWire

Список литературы

1. Информатика для юристов и экономистов/ Под ред. Симановича. СПб., 2001.

2. Дмитриев, Александр. Scenic полезен для здоровья// Мир ПК. 2003.6. С.40.

3. 3.Ахметов А.Н., Борзенко А. В. Современный персональный компьютер. - М.: Компьютер Пресс, 2003.-317 с.

4. 4.http://www.all-codecs.ru/soft.php

5. 5.http://www.overclockers.ru/softnews/21559.shtml

Страницы: 1, 2