IEEE 1394 (FireWire) – definícia, použitie a porovnanie s USB
IEEE 1394 (FireWire) – stručná definícia, praktické použitie a porovnanie s USB. Objavte výhody, využitie v pevných diskoch, kamerách a automobiloch.
IEEE 1394 je názov súboru noriem, ktoré špecifikujú vysokorýchlostnú sériovú zbernicu určenú na prenos informácií. Tento štandard je známy aj pod obchodnými názvami FireWire (Apple), i.Link (Sony) alebo Lynx. Štandard sa často používa na pripojenie počítača k externým zariadeniam, napríklad k pevnému disku alebo digitálnej videokamere, a nachádza uplatnenie aj v automobilovom a leteckom priemysle (automobily, lietadlá). IEEE 1394 je funkčne porovnateľný so USB a v mnohých spotrebiteľských aplikáciách nahradil starší štandard SCSI, pričom manipulácia s káblami a zapojením býva jednoduchšia než pri SCSI.
Krátka história
Prvá verzia IEEE 1394 bola ratifikovaná v polovici 90. rokov (1995). Apple intenzívne propagoval FireWire pre pripojenie spotrebnej elektroniky, najmä digitálnych videokamier. Neskoršie revízie (napríklad IEEE 1394b) priniesli vyššie prenosové rýchlosti a lepšiu fyzickú vrstvu. Hoci bol FireWire obľúbený najmä v profesionálnej audio‑/video sfére, postupne ho vytlačili rýchlejšie a univerzálnejšie rozhrania ako USB 3.x a Thunderbolt.
Rýchlosti a verzie
- IEEE 1394 (často označovaný FireWire 400) podporuje prenosové rýchlosti 100, 200 a 400 Mbit/s.
- IEEE 1394b (čiže FireWire 800) zaviedol rýchlosť 800 Mbit/s a vo všeobecnosti vylepšil fyzickú vrstvu a možnosti káblovania.
- Neskoršie rozšírenia definovali ešte vyššie režimy (S1600, S3200) s rýchlosťami 1,6 Gbit/s a 3,2 Gbit/s, avšak ich praktické rozšírenie zostalo obmedzené.
Konektory a napájanie
- Bežné typy konektorov: 6‑pin (typicky na počítačoch – poskytuje aj napájanie), 4‑pin (malé zariadenia, napr. videokamery – bez napájania) a 9‑pin (pre FireWire 800).
- FireWire umožňuje napájanie cez kábel u niektorých typov konektorov, čo umožňuje prevádzku malých zariadení bez samostatného zdroja (bus‑powered zariadenia).
Vlastnosti a fungovanie
- Podpora isochronného prenosu: vhodné pre streamované audio a video, kde je dôležitá stála rýchlosť a nízke oneskorenie (bez opätovného prenášania paketov pri strate).
- Asynchrónny režim: spoľahlivý prenos dát s potvrdeniami (pre súborové prenosy a pod.).
- Peer‑to‑peer architektúra: zariadenia môžu komunikovať navzájom bez nutnosti centrálneho hostiteľského kontroléra (na rozdiel od tradičného USB, kde musí existovať hostiteľ).
- Daisy‑chain zapojenie a podpora viacerých uzlov: štandard umožňuje pripojiť teoreticky až 63 zariadení na jednu zbernicu (v praxi obmedzená dĺžkou a počtom reálnych rozbočovačov).
- Hot‑plugging: možnosť pripojiť a odpojiť zariadenia za chodu.
Použitie
Najčastejšie oblasti využitia:
- Digitálne video: pripojenie kamier k počítačom a nahrávacím zariadeniam.
- Externé pevné disky a RAID polia (najmä v profesionálnych pracovných staniciach).
- Profesionálne audio rozhrania a štúdiová technika, kde je dôležité nízke oneskorenie a stabilný prenos prúdov dát.
- Rôzne priemyselné a automobilové aplikácie, kde sa vyžaduje robustná sériová komunikácia.
Porovnanie s USB
- Topológia: FireWire podporuje peer‑to‑peer komunikáciu medzi zariadeniami, USB je host‑centrické (vždy existuje hostiteľ/riadiaci počítač).
- Výkon pri streamovaní: FireWire mal historicky výhodu pri isochronných prenosoch (konštantné latencie, nízky CPU overhead), čo ho robilo vhodným pre video a audio zariadenia.
- Rýchlosti: Zatiaľ čo USB 2.0 (480 Mbit/s) mal vyššiu nominálnu rýchlosť než FireWire 400 (400 Mbit/s), FireWire často poskytoval stabilnejší trvalý prenos a nižšie zaťaženie CPU. Nástup USB 3.x a Thunderbolt však výrazne zvýšil rýchlosti USB rozhraní a zmenil pomer síl.
- Dostupnosť a cena: USB sa stal univerzálnejším a lacnejším riešením s masovým prijatím v spotrebnej elektronike, čo znížilo komerčnú atraktivitu FireWire pre výrobcov.
Výhody a nevýhody
- Výhody: nízky CPU overhead, dobrá podpora pre isochronné prenosy, možnosť peer‑to‑peer komunikácie, napájanie cez kábel, jednoduché daisy‑chain zapojenie.
- Nevýhody: menšia univerzálnosť a rastúca zastaranosť voči novým štandardom (USB 3.x, Thunderbolt), vyššie náklady a menšia masová podpora, rôzne typy konektorov vedúce k potrebe adaptérov.
Súčasný stav a náhrady
V súčasnosti (rokmi po rozšírení USB 3.x a Thunderbolt) je FireWire v spotrebiteľských počítačoch čoraz menej bežný. Napriek tomu si udržal postavenie v niektorých profesionálnych audio a video pracoviskách, kde sú staršie zariadenia stále používané. Pre nové projekty a zariadenia sa častejšie volí USB 3.x alebo Thunderbolt/USB‑C, ktoré ponúkajú vyššie rýchlosti, širšiu kompatibilitu a lepšiu podporu zo strany výrobcov.
Ak potrebujete prepojiť staršiu videokamеру alebo audio zariadenie používajúce FireWire s moderným počítačom, často sa používajú adaptéry alebo externé rozhrania, ktoré prevádzajú FireWire na USB alebo Thunderbolt. Pri výbere riešenia zvážte požiadavky na prenosovú rýchlosť, isochroniu (ak ide o audio/video) a napájanie cez kábel.
6-pinový a 4-pinový konektor Firewire
Výhody
FireWire je obľúbený v priemyselných systémoch pre strojové videnie a profesionálnych audio systémoch. Uprednostňuje sa pred bežnejším USB kvôli vyššej efektívnej rýchlosti a možnostiam distribúcie energie a preto, že nepotrebuje hostiteľský počítač. Možno ešte dôležitejšie je, že FireWire plne využíva všetky možnosti SCSI (staršia možnosť pripojenia). V porovnaní s rozhraním USB 2.0 má zvyčajne vyššiu rýchlosť prenosu údajov. Táto vlastnosť je dôležitá pre editory zvuku a videa. Aj mnohé počítače určené na domáce alebo profesionálne použitie v oblasti zvuku/videa majú zabudované porty FireWire, vrátane všetkých prenosných počítačov Apple Inc. a Sony a väčšiny v súčasnosti vyrábaných modelov Dell a Hewlett-Packard. Pre širokú verejnosť je k dispozícii na maloobchodných základných doskách počítačov pre domácich majstrov spolu s USB. FireWire sa vyrába vo verziách s bezdrôtovým pripojením, optickým vláknom a koaxiálnym káblom. Poplatky za autorské práva požadované od používateľov FireWire a drahší hardvér potrebný na jeho implementáciu však zabránili tomu, aby FireWire vytlačil USB na masovom trhu, kde je rozhodujúca cena výrobku.
História a vývoj
FireWire je názov spoločnosti Apple Inc. pre vysokorýchlostnú sériovú zbernicu IEEE 1394. Spoločnosť Apple zamýšľala FireWire ako sériovú náhradu paralelnej zbernice SCSI (Small Computer System Interface), ktorá zároveň poskytuje pripojenie pre digitálne audio a video zariadenia. Vývoj pôvodnej zbernice IEEE 1394 bol spoločnosťou Apple ukončený v roku 1995, po ktorom nasledovalo niekoľko modifikácií: 1394a-2000, IEEE Std. 1394b-2002 a zmena IEEE Std. 1394c-2006. Cieľom súčasnej práce je začleniť všetky tieto štyri dokumenty do novej revízie normy 1394. Verzia systému od spoločnosti Sony je známa ako i.LINK a využíva iba štyri signálne kolíky, pričom dva kolíky, ktoré zabezpečujú napájanie zariadenia, sú vynechané, pretože výrobky i.LINK od spoločnosti Sony majú samostatný napájací konektor.
Verzie
FireWire 400 (IEEE 1394)
FireWire 400 môže prenášať dáta medzi zariadeniami rýchlosťou 100, 200 alebo 400 Mbit/s. Šesťkolíkový konektor sa bežne nachádza na stolových počítačoch a môže napájať pripojené zariadenie. Zvyčajne môže zariadenie z portu ťahať približne 7 až 8 wattov; napätie sa však u rôznych zariadení výrazne líši.
Vylepšenia (IEEE 1394a)
Modifikácia IEEE 1394a bola vydaná v roku 2000. Štandardizovala už bežne používaný 4-pinový konektor. Verzia so 4 kolíkmi sa používa v mnohých spotrebiteľských zariadeniach, ako sú videokamery, niektoré prenosné počítače a iné malé zariadenia FireWire. Je plne dátovo kompatibilná so 6-pinovým rozhraním.
FireWire 800 (IEEE 1394b)
9-pinový FireWire 800 komerčne predstavila spoločnosť Apple Inc. v roku 2003. Táto novšia špecifikácia (1394b) a príslušné produkty umožňujú prenosovú rýchlosť 786,432 Mbit/s. Ide o spätnú kompatibilitu s pomalšími rýchlosťami a 6-pinovými konektormi FireWire 400. Hoci sú však štandardy IEEE 1394a a IEEE 1394b kompatibilné, konektory sú odlišné, takže káble používané v predchádzajúcich verziách sú nekompatibilné.
FireWire S3200
V decembri 2007 obchodná asociácia 1394 oznámila, že produkty budú čoskoro dostupné v režime S3200. Bude používať rovnaké 9-pinové konektory ako existujúci FireWire 800 a bude plne kompatibilný s existujúcimi zariadeniami S400 a S800. Budúce produkty majú konkurovať USB 3.0.
Technický popis
Rýchlosti
Čísla uvedené za FireWire alebo S udávajú približnú rýchlosť v MBit/s, zaokrúhlenú na 100 nahor. Prvá verzia dokáže preniesť 98 304 000 bitov/s alebo 12 288 000 bajtov/s. Verzie, ktoré prišli neskôr, dokážu túto rýchlosť a jej násobky. Pri použití prefixu SI je to presne 98 304 kBit/s, pri použití binárneho prefixu je to 96 000 kBit/s. Aby nedošlo k zámene, zaokrúhľuje sa na najbližšiu stovku. Takto S3200 neprenáša 3,200 MBit/s, ani 3,200 MiBit/s, ale 3,145,728 Mbit/s alebo 3,000 MiBit/s. To je približne 2,93 Gibit/s.
Správa adries a zberníc
Na rozdiel od USB neexistuje jedno zariadenie, ktoré by neustále spravovalo zbernicu. Každé zariadenie je schopné spravovať zbernicu. Keď sa pripojí nové zariadenie, prebehne vyjednávanie medzi zariadeniami, ktoré z nich vykonáva správu.
Adresy majú dĺžku 64 bitov. Z nich 10 sa používa na identifikáciu segmentov (ako súčasť siete), 6 sa používa pre uzly a 48 je voľne dostupných. Štandard používaný na spojenie viacerých segmentov ešte nebol ratifikovaný. Z tohto dôvodu všetky siete Firewire v súčasnosti používajú iba jeden segment.
Bezpečnostné otázky
Zariadenia na zbernici FireWire môžu komunikovať prostredníctvom priameho prístupu do pamäte. Pomocou priameho prístupu do pamäte (DMA) môže zariadenie pomocou hardvéru mapovať internú pamäť na "fyzický pamäťový priestor" FireWire. Protokol SBP-2 (Serial Bus Protocol 2), ktorý používajú diskové jednotky FireWire, využíva túto schopnosť na minimalizáciu prerušenia a kopírovania vyrovnávacej pamäte. V SBP-2 iniciátor (riadiace zariadenie) odošle požiadavku vzdialeným zápisom príkazu do určenej oblasti adresného priestoru FireWire cieľa. Tento príkaz zvyčajne zahŕňa adresy vyrovnávacej pamäte v "fyzickom adresnom priestore" FireWire iniciátora. Cieľ má tento priestor používať na presun I/O údajov do iniciátora a z iniciátora.
Mnohé implementácie používajú hardvér na mapovanie medzi "fyzickým pamäťovým priestorom" FireWire a fyzickou pamäťou zariadenia. Patria medzi ne tie, ktoré používajú počítače PC a Mac, najmä tie, ktoré používajú OHCI. V tomto prípade sa operačný systém na prenose nepodieľa. To umožňuje vysokorýchlostné prenosy s nízkou latenciou a zabraňuje zbytočnému kopírovaniu údajov. Môže však predstavovať bezpečnostné riziko, ak sú na zbernicu pripojené zariadenia, ktoré nie sú dôveryhodné. V inštaláciách, kde je bezpečnosť dôležitá, sa preto buď použije novší hardvér, ktorý používa virtuálnu pamäť na mapovanie fyzického pamäťového priestoru Firewire, alebo sa zakáže mapovanie, ktoré vykonáva OHCI. Môžu tiež vypnúť celý podsystém Firewire alebo vôbec neposkytovať Firewire.
Táto funkcia môže byť užitočná napríklad aj na ladenie počítača, na ktorom došlo k pádu operačného systému. Niektoré systémy ju môžu používať na poskytovanie vzdialenej konzoly. Vo FreeBSD poskytuje ovládač dcons oboje, pričom ako ladiaci program používa gdb. Pod Linuxom existujú firescope a fireproxy.
Súvisiace stránky
- USB
- SCSI
Otázky a odpovede
Otázka: Čo je to IEEE 1394?
Odpoveď: IEEE 1394 je názov pre súbor noriem, ktoré špecifikujú sériovú zbernicu, ktorú možno použiť na prenos informácií.
Otázka: Aké sú niektoré ďalšie názvy pre IEEE 1394?
Odpoveď: Medzi ďalšie názvy pre IEEE 1394 patria Firewire, i.Link a Lynx.
Otázka: Aký je účel IEEE 1394?
Odpoveď: Tento štandard sa často používa na pripojenie počítača k externému zariadeniu, ako je pevný disk alebo digitálna videokamera. Používa sa aj na prenos údajov v autách a lietadlách.
Otázka: Ako sa dá IEEE 1394 porovnať s USB?
Odpoveď: Je podobný súčasnému USB.
Otázka: Čo nahradil Firewire?
Odpoveď: Firewire nahradil predchádzajúce SCSI pre mnohé aplikácie.
Otázka: Prečo je jednoduchšie zabezpečiť, aby zariadenie rozumelo Firewire, než aby rozumelo SCSI?
Odpoveď: Rozumieť zariadeniu Firewire je jednoduchšie ako rozumieť SCSI, pretože manipulácia s káblami Firewire je oveľa jednoduchšia ako s káblami SCSI.
Otázka: Aké sú výhody používania Firewire namiesto SCSI?
Odpoveď: Medzi výhody používania Firewire namiesto SCSI patrí jednoduchšia manipulácia s káblami a jednoduchšie pochopenie zariadenia.
Prehľadať