Биты бегут без остановок

Каковы перспективы интерфейса FireWire?

В начале был персональный компьютер. Потом появились периферия и компьютеры, к которым она подключалась. Последовательный или COM-порт легко обслуживал мышь или модем. Принтеры подсоединялись к более быстрому, чем последовательный интерфейс, параллельному порту, в кабеле которого было больше проводов. И инженеры увидели, что это хорошо. И все действительно было хорошо.

... если только вы не обзаводились множеством периферии или устройств, подобных сканерам либо внешним накопителям. Что вам оставалось делать? Интерфейс малых компьютерных систем (Small Computer System Interface, SCSI — произносится как «скази») обеспечивал более требовательным пользователям подключение их высокопроизводительных устройств к компьютеру через дополнительную плату контроллера. Что также было хорошо.

... до тех пор, пока настольные компьютеры не достигли настоящих высот быстродействия. Производительность процессоров значительно повысилась. С появлением шины Peripheral Component Interconnect (PCI) и повышением частоты работы отдельных компонентов повысилось быстродействие и стабильность системных плат. «Ускорились» и устройства, соединенные с этими машинами. Но традиционные способы подключения периферии не обеспечивали достаточной производительности, даже после усовершенствования последовательных и параллельных портов, а также разработки более быстрых плат контроллеров SCSI.

Чтобы решить эту проблему, разработчики Apple создали интерфейс FireWire, предназначенный для подключения к компьютерам быстрых устройств. А как же Универсальная последовательная шина (Universal Serial Bus, USB), которая также устанавливается на компьютерах Macintosh и Windows? Все смешалось в компьютерном мире.

Что такое FireWire?

FireWire — это исключительно быстрый и интеллектуальный последовательный порт. Стандартный последовательный порт посылает данные одним потоком; порты FireWire посылает «пакеты» данных, что больше напоминает перемещение информации по сети — это существенно расширяет возможности интерфейса.

После модернизации, осуществленной консорциумом компаний и Института инженеров по электронике и электротехнике (Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE) FireWire становится общей спецификацией для быстрых последовательных соединений под названием 1394. Сейчас последнее обозначение используется в компьютерной индустрии чаще, чем FireWire. (Правами на название FireWire по-прежнему обладает компания Apple.) С помощью 1394, по крайней мере, теоретически, можно соединить друг с другом в различных конфигурациях до 63 устройств. Наиболее общим способом соединения является дейзи-цепочка, принятая для SCSI или старого последовательного порта Macintosh, но другие топологии, подобные звезде или дереву, позволяют очень гибко и удобно объединять различные устройства. Длина каждого кабеля может составлять до 4,5 метров (около 15 футов).

Однако спецификация 1394 довольно сложна, а используемые кабели и соединители являются тонкими и маленькими. В них шесть проводников — четыре для данных и два для питания. Питающие проводники могут снабжать электричеством некоторые простые устройства, но их основное назначение — обеспечить контроллеру 1394 возможность «слежения» за подключенной цепочкой устройств. Это значит, что устройства 1394 могут быть подключены или отключены во время работы компьютера — этот процесс называется «горячей заменой». Новая конфигурация устройств определяется и настраивается немедленно.

FireWire первоначально предназначалась для потребительского и профессионального аудио/видео рынков, и в настоящее время большинство устройств с такой шиной действительно ориентированы на эту область. Система настолько продумана, что аудио/видео устройства могут работать и обмениваться данными друг с другом, даже если компьютер выключен. Например, вы можете использовать цифровую видеокамеру, видеомагнитофон и телевизор, подключенные к 1394, а затем редактировать записанное цифровое видео с помощью компьютера. Спецификация 1394 позволяет каждому устройству устанавливать изохронное соединение, которое гарантирует заданную полосу пропускания для таких операций, как видеомонтаж.

Поскольку кабели и соединители тонкие и маленькие, можно уменьшить размеры и вес самих устройств. Уменьшение количества контактов в разъемах помогает снизить стоимость и сложность соединения. Представьте себе, насколько велика должна быть задняя поверхность SCSI-устройства, чтобы на ней можно было разместить два огромных кабельных разъема SCSI. Впрочем, уменьшение размеров кабельных соединений «компенсируется» сложностью разводки проводников и микропрограмм 1394.

Насколько быстро?

FireWire поддерживает несколько скоростей: 100 Мбит/c, 200 Мбит/с и 400 Мбит/с. Обратите внимание, что речь идет о битах, а не байтах. Стандартный последовательный порт передает 230 Кбит/с, Apple Desktop Bus (ADP) — только 10 Кбит/с, SCSI-2 передает 80 Мбит/с, Ultra Wide SCSI — 320 Мбит/с и Ultra2 SCSI — 640 Мбит/с. Итак, FireWire попадает в категорию самых быстрых соединений.

Использование SCSI требует определенной грамотности от пользователей, в то время как в 1394 весь «интеллект» перенесен в аппаратное обеспечение и микропрограммы. При конфигурировании цепочки SCSI пользователь должен вручную установить идентификаторы для каждого устройства и расположить терминаторы с определенной стороны цепочки — все это не радует пользователей, далеких от техники. Кабели напоминают 50- или 68-проводных монстров, а соединители довольно громоздкие.

Чтобы люди без технических навыков могли без труда использовать компьютеры, должна быть возможность подключения периферии без необходимости открывать корпус компьютера или изменения каких-либо настроек.

И 1394, и USB приблизились к более интеллектуальному аппаратному обеспечению, которое не требует от людей дополнительных знаний и навыков; поэтому эти интерфейсы называются «включи и работай» (plug and play, PnP).

А что с USB?

Какой протокол победит — 1394 или USB? Похоже, что они будут развиваться параллельно. Обе эти спецификации быстрее традиционных последовательных или параллельных соединений и позволяют подключать к одному порту несколько устройств с горячей заменой. Текущая версия шины USB 1.1 обеспечивает скорость 12 Мбит/с, а ее протоколы работы не так интеллектуальны, как у 1394. Это идеально для медленных устройств, типа мыши, сканеров низкого разрешения и некоторых принтеров. Тесты, проведенные компанией Adaptec, показывают, что сканирование с разрешением 300 dpi через шину USB проходит хорошо. Но сканирование с разрешением 600 dpi через USB занимает в четыре раза больше времени, чем по SCSI.

В ближайшее время будет анонсирована спецификация USB 2.0, гарантирующая, по крайней мере, в 20 раз более высокую производительность, чем текущая версия. Но пройдет не менее года, пока разработчики обеспечат ее поддержку в наборах микросхем на системных платах, и пройдет еще больше времени, прежде чем на нее перейдут производители периферии. Тем временем, 1394 продолжает завоевывать популярность, особенно на рынке цифрового видео.

А какие типы интерфейсов будут использоваться для различных устройств? Это зависит от того, много ли будет компьютеров, поддерживающих каждый из двух протоколов. Как много портов может быть заполнено выпускаемыми сейчас устройствами? Уже сейчас Macintosh поддерживает FireWire; в iMac установлены оба интерфейса — FireWire и USB. Производители периферии разрабатывают устройства для установки портов USB на существующих машинах. Похоже, что в цифровых видеокамерах и других аудио/видео устройствах 1394 займет прочное место.

Другой вопрос — жесткие диски. По мере роста быстродействия накопителей узким местом становится их интерфейс с компьютером. Жесткие диски обеспечивают чтение и запись данных быстрее, чем происходит обмен данными между ними и системной платой. В Macintosh для подключения встроенных жестких дисков используются интерфейс SCSI, но конструкторы Apple могут изменить ситуацию, сделав ставку на FireWire. Компания Intel модернизировала встроенный в системную плату протокол до уровня спецификации ATA/66, но дальнейший рост производительности накопителей потребует внедрения более быстрого интерфейса. Intel планирует продолжить разработку стандарта Advanced Technology Attachment (ATA), более широко известного под названием IDE.

Тем временем продолжает развиваться SCSI, поддерживающий все типы периферии и накопителей. По новому стандарту SCSI 160 будет увеличена пропускная способность адаптеров. Выпускаются даже быстрые контроллеры SCSI со встроенными контроллерами 1394. Но SCSI будет по-прежнему применяться в профессиональных компьютерах, а не моделях для широкого круга потребителей. SCSI не поддерживает PnP, а также требует определенных технических навыков и знаний для настройки.

Новые интерфейсные протоколы кажутся весьма перспективными. Сейчас, когда процессоры достигли поразительных скоростей — уже почти невозможно нарезать кремний тоньше, чтобы сделать более быстрые микросхемы — рост производительности затронет и остальные компоненты компьютерных систем. Разработка FireWire и USB будет продолжена, к радости профессиональных издателей, если только один из этих протоколов не проиграет гонку. А какой из них станет доминирующим — покажет время. 

Дэвид Ф. Фаркас, президент Farkas Graphic Resources из Амхерста (шт. Массачусетс), является иллюстратором и писателем.