Трехуровневая структура FireWire
Рисунок 7.11.
Трехуровневая структура FireWire
Управление шиной
Протокол 1394 имеет гибкий механизм управления связью между различными устройствами. Для этого не обязательно присутствие на шине PC или иного контроллера шины. Управление включает три сервиса:
Мастер циклов,
посылающий широковещательные паке- ты начала циклов (требуемые для изохронных обменов).
Диспетчер изохронных ресурсов, если какой-либо узел поддерживает изохронный обмен (для цифрового видео и аудио).
Необязательный контроллер шины (Bus Master) - им мо- жет являться PC или редактирующий DVCR.
По сбросу производится определение структуры шины, каж- дому узлу назначаются физические адреса и производится арбитраж мастера циклов, диспетчера изохронных ресурсов и контроллера шины. Через секунду после сброса все ресур- сы становятся доступными для последующего использования.
Принципиальным преимуществом шины является отсутствие необходимости в контроллере. Любое передающее устрой- ство может получить полосу изохронного трафика и начи- нать передачу по сигналу автономного или дистанционного управления - приемник "услышит" эту информацию. При наличии контроллера (PC) соответствующее ПО может управлять работой устройств, реализуя, например, цифро- вую студию нелинейного видеомонтажа.
Изохронная транспортировка данных
Изохронная транспортировка шины 1394 обеспечивает гаран- тированную пропускную способность и ограниченную задерж- ку при высокоскоростной передаче по множеству каналов. Диспетчер изохронных ресурсов содержит регистр BANDWIDTHAVAILABLE, который определяет доступность оставшейся части полосы пропускания для узлов с изохрон- ной передачей. По сбросу вновь появившийся узел с изо- хронной передачей запрашивает выделение полосы. Для циф- рового видео, например, требуется полоса 30 Мбит/с (25 Мбит/с на видеоданные и 3-4 Мбит/с на аудио, син- хронизацию и заголовки пакетов). Полоса измеряется в спе- циальных единицах распределения, число которых в 125-мил- лисекундном цикле составляет 6144.
Единица занимает около 20 нс, что соответствует времени, требуемому для передачи одного квадлета (Quadlet) на частоте 1600 Мбит/с. Квадлет (32-битное слово) является единицей передачи данных по шине. 25 мс цикла резервируется под асинхронный трафик, поэтому начальное значение регистра после сброса состав- ляет 4915 единиц. В S100 устройства цифрового видео за- прашивают около 1800 единиц, в S200 - около 900. Если со- ответствующая полоса недоступна, запрашивающее ее устройство будет периодически повторять запрос.
Диспетчер изохронных ресурсов каждому изохронному узлу назначает номер канала (0-63) из числа доступных (регистр
CHANNELS_AVAILABLE). Он является идентификатором изо- хронного пакета. Когда изохронный обмен становится не- нужным узлу, он должен освободить свою полосу и номер канала. Обмен управляющей информацией производится по асинхронному каналу.
7.2.2. Синонимы и дополнения стандарта IEEE 1394
Шина IEEE 1394 имеет множество псевдонимов:
IEEE 1394-1995 Standard for a High Performance Serial Bus - полное название документа, описывающего стан- дарт, действующий в настоящее время.
т FireWire - торговая марка реализации IEEE-1394 фир- мой Apple Computer, Inc.
Р1394 - название предварительной версии IEEE-1394 (до принятия в декабре 1995 г.).
DigitalLink - торговая марка Sony Corporation, исполь- зуемая применительно к реализации IEEE-1394 в циф- ровых камерах.
ш MultiMedia Connection - имя, используемое в логоти- пе 1394 High Performance Serial Bus Trade Association (1394TA).
Поскольку фирма Apple разрабатывала концепцию FireWire еще с 1986 года, имя FireWire является самым распростра- ненным синонимом IEEE 1394.
Кроме основного стандарта IEEE 1394-1995, имеется несколь- ко его модификаций:
1394а рассматривается как чистовой документ, заполня- ющий некоторые пробелы исходного стандарта и имею- щий небольшие изменения (например, ускоренную опе- рацию сброса на шине). Продуктам 1394а обеспечена обратная совместимость с устройствами, выпущенными до принятия основного стандарта.
Версия вводилась для повышения скорости до 800 Мбит/с и выше, высокоско- ростные версии входят и в 1394Ь.
1394.1 определяет 4-проводньш соединитель и устанав- ливает стандарт на шинные мосты.
1394.2 предполагается как стандарт на соединение клас- тера станций со скоростью обмена 1 Гбит/с и выше, не- совместимый с 1394. Этот стандарт проистекает из IEEE 1596 SCI (Scalable Coherent Interface - масштаби- руемый когерентный интерфейс) для суперкомпьютеров и иногда называется Serial Express или SCILite.
Сигналь- ный интерфейс 1394.2 похож на FCAL и допускает коль- цевую топологию, запрещаемую стандартом 1394.
7.2.3. Сравнение FireWire и USB
Последовательные интерфейсы FireWire и USB, имея общие черты, являются существенно различными технологиями. Обе шины обеспечивают простое подключение большого числа ПУ (127 для USB и 63 для FireWire), допуская ком- мутации и включение/выключение устройств при работаю- щей системе. Топология обеих шин достаточно близка. Хабы USB входят в состав ЦУ; для пользователя их присутствие незаметно. Обе шины имеют линии питания устройств, но допустимая мощность для FireWire значительно выше. Обе шины поддерживают систему РпР (автоматическое конфи- гурирование при включении/выключении) и снимают про- блему дефицита адресов, каналов DMA и прерываний. Раз- личаются пропускная способность и управление шиной.
USB ориентирована на ПУ, подключаемые к PC. Ее изо- хронные передачи позволяют передавать только цифровые аудиосигналы. Все передачи управляются централизованно, и PC является необходимым управляющим узлом, находя- щимся в корне древовидной структуры шины. Соединение нескольких PC этой шиной не предусматривается.
FireWire ориентирована на интенсивный обмен между лю- быми подключенными к ней устройствами. Изохронньш тра- фик позволяет передавать "живое" видео. Шина не требует централизованного управления со стороны PC. Возможно использование шины для объединения нескольких PC и ПУ в локальную сеть.
Новые устройства цифрового видео и аудио имеют встроен- ные адаптеры 1394.
Подключение к шине FireWire традици- онных аналоговых и цифровых устройств (плейеров, камер,
мониторов) возможно через адаптеры-преобразователи ин- терфейсов и сигналов. Стандартные однотипные кабели и разъемы FireWire заменяют множество разнородных соеди- нений устройств бытовой электроники с PC. Разнотипные цифровые сигналы мультиплексируются в одну шину. В от- личие от сетей Ethernet, высокоскоростные передачи пото- ков данных по FireWire в реальном времени не требуют до- полнительных протоколов. Кроме того, имеются средства арбитража, гарантирующие доступ к шине за заданное вре- мя. Применение мостов в сетях FireWire позволяет изоли- ровать трафик групп узлов друг от друга.
7.3. Шина ACCESS.Bus и интерфейс PC
Последовательная шина ACCESS.Bus
(Accessory Bus), разра- ботанная фирмой DEC, является шиной взаимодействия компьютера с его аксессуарами - например, монитором (ка- нал VESA DDC), интеллектуальными источниками питания (Smart Battery) и т. п. Шина позволяет по двум сигналь- ным и двум питающим (12 В, 500 мА) проводам подклю- чить до 14 устройств ввода/вывода, длина шины может до- стигать 8 м. Аппаратной основой является интерфейс PC, характеризуемый простотой реализации, но, даже по срав- нению с USB, низкой производительностью. Над аппарат- ным протоколом PC для шины ACCESS.Bus имеется базо- вый программный протокол, с которым взаимодействуют протоколы конкретных подключенных устройств. Протоко- лы обеспечивают подключение/отключение устройств без пе- резагрузки ОС. Назначение сигналов разъема ACCESS.Bus, предложенное VESA, приведено в табл. 7.3.
| Контакт | Назначение |
| 1 | GND |
| 2 | Ключ |
| 3 | SDA |
| 4 | +5 В (питание устройств) |
| 5 | SCL |
разработанный фирмой Philips, в PC появил- ся недавно и используется как внутренняя вспомогательная шина системной платы для общения с энергонезависимой памятью идентификации установленных компонентов (мо- дулей памяти DIMM). Шина отличается предельной про- стотой реализации - две сигнальные линии, с которыми ра- ботают программно.По прямому назначению эту шину применяет пока только BIOS при определении аппаратных средств, но использование перезаписываемой памяти конфи- гурирования открывает новые возможности для привязки ПО к конкретной системе (точнее, установленному модулю) и... для вирусов. Способ программного доступа к шине пока не стандартизован, но при желании его можно "вычислить", изучив документацию на чипсет.
