IEEE 1394 (FireWire) – soros busz szabvány, használat és jellemzők
IEEE 1394 (FireWire) bemutatása: soros busz, használat, előnyök és műszaki jellemzők — gyors, megbízható adatkapcsolat számítógépekhez és külső eszközökhöz.
Az IEEE 1394 egy szabványkészlet neve, amely soros buszok és protokollok gyűjteményét határozza meg az információátvitelre. A szabvány ismert más neveken is: FireWire, i.Link (Sony márkanév) és Lynx. Gyakori alkalmazása a számítógép és külső eszközök — például merevlemez vagy digitális videokamera — összekapcsolása; emellett használják autókban és repülőgépeken történő adatátvitelre is. Hasonlít a mai USB-hez, de több fontos sajátossága miatt számos alkalmazásban felváltotta a korábbi SCSI-t. A FireWire kábelek és csatlakozók kezelése általában egyszerűbb, mint a SCSI-vezetékeké.
Fő jellemzők
- Isochronous és aszinkron adatátvitel: támogatja a folyamatos többsávos adatfolyamokat (isochronous), ami különösen fontos audio- és videóeszközöknél, valamint a hagyományos csomagalapú (asynchronous) átvitel is lehetséges.
- Peer-to-peer architektúra: az eszközök képesek egymással közvetlenül kommunikálni a gazdagép (host) közbeiktatása nélkül — ez különbözteti meg például az USB-től.
- Daisy chaining / fa-topológia: eszközök láncba (vagy fa szerkezetbe) köthetők; egy buszon elméletileg akár 63 csomópont lehet.
- Hot-plug: az eszközök csatlakoztathatók és leválaszthatók a rendszer működése közben.
- Tápegység a kábelen keresztül: bizonyos csatlakozók (például a 6-tűs változat) képesek tápfeszültséget biztosítani az eszközöknek; a 4-tűs csatlakozók általában nem adnak tápot.
Sebességek és szabványváltozatok
- IEEE 1394 (1995): az eredeti verzió, amely alapszintű működést definiált.
- IEEE 1394a (2000): finomítások és kompatibilitásjavítások; legismertebb az úgynevezett FireWire 400 (100/200/400 Mbps) üzemmód.
- IEEE 1394b (2002): nagyobb sebességeket és új fizikai rétegeket vezetett be (gyakran FireWire 800, illetve később 1600/3200 Mbps támogatás), valamint hosszabb átviteli távolságokra alkalmas médiumokat tett lehetővé.
Csatlakozók és kábelek
- 4-tűs (mini): gyakori videokamerákon; adatátvitelre jó, de nem ad tápot.
- 6-tűs: PC-kben elterjedt, ad és vesz tápot is a buszon keresztül.
- 9-tűs (újabb 1394b): nagyobb sebességek és új fizikai réteg támogatása; általában kompaktabb és tartósabb kialakítású.
- Kábelhossz: az IEEE 1394a tipikus szegmens-hosszkorlátozása kb. 4,5 m; a 1394b különböző kábelekkel és optikai megoldásokkal hosszabb távolságokat is kezelhet (az elérhető maximális hossz a használt médiumtól függ).
Gyakori használati területek
- DV kamerák és professzionális videorögzítők (valós idejű videóátvitel, alacsony késleltetés).
- Külső merevlemezek és RAID-tömbök (magas adatátviteli sebesség és egyszerű csatlakoztatás).
- Audio interfészek és stúdióberendezések (isochronous csatornák miatt stabil streaming).
- Professzionális AV és szerveroldali alkalmazások, ipari és beágyazott rendszerek, valamint egyes jármű- és repülőgép-rendszerek adatbuszaként.
Előnyök és hátrányok
- Előnyök: alacsony késleltetés, megbízható folyamatos adatátvitel (isochronous), peer-to-peer kommunikáció, egyszerű kötés és hot-plug támogatás.
- Hátrányok: a fogyasztói piacon a USB (különösen USB 2.0/3.0) és később a Thunderbolt elterjedése háttérbe szorította; a kábelezési és csatlakozóválaszték is megoszló lehet (többféle csatlakozó-típus miatt néha átalakítók szükségesek).
Összefoglalás
Az IEEE 1394 (FireWire / i.Link / Lynx) rugalmas és többcélú soros buszszabvány, amely különösen jól megfelel audio‑ és videófolyamokhoz, valamint olyan helyzetekhez, ahol alacsony késleltetésre és megbízható sávszélességre van szükség. Bár a fogyasztói piacon a USB és más technológiák erős versenytársak lettek, a FireWire továbbra is fontos szerepet tölt be szakmai és beágyazott alkalmazásokban, ahol a szabvány egyedi előnyei szükségesek.
A 6-tűs és 4-tűs Firewire csatlakozók
Előnyök
A FireWire népszerű az ipari rendszerekben a gépi látás és a professzionális audiorendszerek számára. Az elterjedtebb USB-vel szemben előnyben részesítik, mert nagyobb a tényleges sebessége és az energiaelosztási képessége, valamint mert nincs szüksége számítógépes gazdatestre. Talán még fontosabb, hogy a FireWire teljes mértékben kihasználja az összes SCSI (régebbi csatlakozási lehetőség) képességet. Az USB 2.0-hoz képest általában nagyobb adatátviteli sebességgel rendelkezik. Ez a tulajdonság fontos az audio- és videoszerkesztők számára. Emellett számos otthoni vagy professzionális audio/video használatra szánt számítógép rendelkezik beépített FireWire porttal, beleértve az Apple Inc. és a Sony összes laptopját, valamint a legtöbb jelenleg gyártott Dell és Hewlett-Packard modellt. A nagyközönség számára az USB mellett a barkács PC-k alaplapjain is elérhető. A FireWire vezeték nélküli, optikai szálas és koaxiális kábeles változatban készül. A FireWire felhasználóitól követelt szerzői jogdíjak és a megvalósításához szükséges drágább hardver azonban megakadályozta, hogy a FireWire kiszorítsa az USB-t a tömegpiacon, ahol a termék ára döntő fontosságú.
Történet és fejlődés
A FireWire az Apple Inc. neve az IEEE 1394 nagysebességű soros buszra. Az Apple a FireWire-t a párhuzamos SCSI (Small Computer System Interface) busz soros helyettesítésére szánta, miközben a digitális audio- és videóberendezések csatlakoztathatóságát is biztosítja. Az Apple 1995-ben fejezte be az eredeti IEEE 1394 fejlesztését, amelyet számos módosítás követett: Az IEEE Std. 1394a-2000, az IEEE Std. 1394b-2002 és az IEEE Std. 1394c-2006 módosítás. A jelenlegi munka célja, hogy mind a négy dokumentumot beépítse az 1394-es szabvány új felülvizsgálatába. A Sony rendszerváltozata i.LINK néven ismert, és csak a négy jelcsatlakozót használja, kihagyva az eszköz tápellátását biztosító két csatlakozót, mivel a Sony i.LINK termékein külön tápcsatlakozó található.
Verziók
FireWire 400 (IEEE 1394)
A FireWire 400 100, 200 vagy 400 Mbit/s adatátviteli sebességgel képes adatokat továbbítani az eszközök között. A 6 tűs csatlakozó általában asztali számítógépeken található, és képes a csatlakoztatott eszköz tápellátására. Általában egy eszköz körülbelül 7-8 wattot képes kivenni a portból; a feszültség azonban jelentősen eltér a különböző eszközöknél.
Fejlesztések (IEEE 1394a)
Az IEEE 1394a módosítását 2000-ben adták ki. Ez szabványosította a már széles körben használt 4 tűs csatlakozót. A 4 tűs változatot számos fogyasztói eszközön, például videokamerákon, néhány laptopon és más kisebb FireWire eszközökön használják. Teljesen kompatibilis a 6 tűs interfészekkel.
FireWire 800 (IEEE 1394b)
A 9-tűs FireWire 800-at az Apple Inc. 2003-ban vezette be kereskedelmi forgalomba. Ez az újabb specifikáció (1394b) és a megfelelő termékek 786,432 Mbit/s átviteli sebességet tesznek lehetővé. Ez visszafelé kompatibilis a FireWire 400 lassabb sebességével és 6 tűs csatlakozójával. Az IEEE 1394a és az IEEE 1394b szabványok azonban kompatibilisek, a csatlakozók azonban eltérőek, így a korábbi verziók által használt kábelek nem kompatibilisek.
FireWire S3200
2007 decemberében az 1394 Trade Association bejelentette, hogy a termékek hamarosan S3200 módban is elérhetőek lesznek. Ez ugyanazokat a 9 tűs csatlakozókat fogja használni, mint a meglévő FireWire 800, és teljes mértékben kompatibilis lesz a meglévő S400 és S800 eszközökkel. A jövőbeli termékek az USB 3.0-val kívánnak versenyezni.
Műszaki leírás
Sebességek
A FireWire vagy az S után megadott számok a hozzávetőleges sebességet adják meg MBit/s-ban, a következő 100-ra kerekítve. Az első verzió 98.304.000 bit/s, azaz 12.288.000 bájt/s átvitelére képes. Az utána következő verziók képesek erre a sebességre, és ennek többszörösére. Az SI-előtagot használva ez pontosan 98.304 kBit/s, a bináris előtagot használva 96.000 kiBit/s. A félreértések elkerülése végett ez a szám a legközelebbi 100-ra van kerekítve. Így az S3200 nem 3,200 MBit/s, és nem is 3,200 MiBit/s, hanem 3,145,728 Mbit/s, vagy 3,000 MiBit/s sebességet továbbít. Ez körülbelül 2,93 Gibit/s.
Címzés és buszkezelés
Az USB-vel ellentétben nincs egyetlen eszköz, amely folyamatosan kezeli a buszokat. Minden eszköz képes kezelni a buszt. Egy új eszköz csatlakoztatásakor az eszközök között tárgyalások folynak arról, hogy melyikük végzi a kezelést.
A címek hossza 64 bit. Ebből 10-et a szegmensek azonosítására használnak (a hálózat részeként), 6-ot a csomópontokra, 48 pedig szabadon felhasználható. A több szegmens összekapcsolására használt szabványt még nem ratifikálták. Emiatt jelenleg minden Firewire hálózat csak egy szegmenst használ.
Biztonsági kérdések
A FireWire buszon lévő eszközök közvetlen memóriaeléréssel kommunikálhatnak. A közvetlen memória-hozzáféréssel (DMA) egy eszköz hardveresen leképezheti a belső memóriát a FireWire "fizikai memóriaterületére". A FireWire lemezmeghajtók által használt SBP-2 (Serial Bus Protocol 2) ezt a képességet használja a megszakítások és a puffer másolások minimalizálására. Az SBP-2 protokollban a kezdeményező (vezérlő eszköz) egy kérést úgy küld el, hogy távolról ír egy parancsot a célpont FireWire-címtartományának egy meghatározott területére. Ez a parancs általában a kezdeményező FireWire "fizikai címtartományában" lévő puffercímeket tartalmazza. A célpontnak ezt a tartományt kell használnia az I/O-adatoknak a kezdeményezőhöz és a kezdeményezőtől történő mozgatására.
Sok megvalósítás hardveres leképezést használ a FireWire "fizikai memóriaterület" és az eszköz fizikai memóriája között. Ezek között vannak a PC-k és Macek által használtak, különösen azok, amelyek OHCI-t használnak. Ebben az esetben az operációs rendszer nem vesz részt az átvitelben. Ez lehetővé teszi a nagy sebességű, alacsony késleltetésű átvitelt, és elkerülhető, hogy az adatok feleslegesen másolódjanak. Biztonsági kockázatot jelenthet azonban, ha a buszra nem megbízható eszközök csatlakoznak. Azokban a telepítésekben, ahol a biztonság fontos szempont, ezért vagy újabb hardvereket használnak, amelyek virtuális memóriát használnak a Firewire fizikai memóriaterületének leképezésére, vagy letiltják az OHCI által végzett leképezést. A teljes Firewire alrendszert is letilthatják, vagy egyáltalán nem biztosítják a Firewire-t.
Ez a funkció hasznos lehet például egy olyan gép hibakereséséhez, ahol az operációs rendszer összeomlott. Egyes rendszerek távoli konzolt is biztosíthatnak vele. A FreeBSD-n a dcons meghajtó mindkettőt biztosítja, a gdb-t használva hibakeresőként. Linux alatt létezik a firescope és a fireproxy.
Kapcsolódó oldalak
- USB
- SCSI
Kérdések és válaszok
K: Mi az az IEEE 1394?
V: Az IEEE 1394 egy olyan szabványkészlet neve, amely egy olyan soros buszrendszert határoz meg, amely információátvitelre használható.
K: Mi az IEEE 1394 néhány más elnevezése?
V: Az IEEE 1394 egyéb elnevezései a következők: Firewire, i.Link és Lynx.
K: Mi az IEEE 1394 célja?
V: A szabványt gyakran használják a számítógép és egy külső eszköz, például merevlemez vagy digitális videokamera összekapcsolására. Használható autókban és repülőgépeken történő adatátvitelre is.
K: Hogyan viszonyul az IEEE 1394 az USB-hez?
V: Hasonlít a korabeli USB-hez.
K: Mit helyettesített a Firewire?
V: A Firewire számos alkalmazásban felváltotta a korábbi SCSI-t.
K: Miért könnyebb egy eszközzel megértetni a Firewire-t, mint az SCSI-t?
V: Azért könnyebb egy eszközzel megértetni a Firewire-t, mint az SCSI-t, mert a Firewire kábelek kezelése is sokkal egyszerűbb, mint az SCSI kábelezése.
K: Milyen előnyei vannak a Firewire használatának az SCSI helyett?
V: A Firewire használatának néhány előnye az SCSI helyett a kábelek könnyebb kezelése és az eszköz könnyebb megértése.
Keres