Реферат: Шины
соединения кабеля. На каждом конце электрический сигнал в USB должен быть
транслирован в или изсигнала для длинных расстояний. Для того, что бы все это
стало возможным, необходимо решить вопросы, связанные с протоколом передачи
пакетов данных ивременными задержками, которые должны быть совместимы и
соответствовать спецификации USB.
Когда устройство отключено, его драйвер выгружается из памяти, если опять
подключить это же устройство, будетли его драйвер снова загружен?
Да, динамическое конфигурирование и инициализация операционной системой включает
в себя автоматическую загрузку ивыгрузку из памяти драйверов, при возникновении
необходимости.
Существуют ли планы по увеличению пропускной способности шины USB вдвое, втрое?
Нет, шина USB была разработана в качестве периферийного интерфеса для настольных
систем и имеет оптимальное соотношениепроизводительности и цены на сегодняшний
день. Новый интерфейс, такой как FireWire, для будущих высокоскоростных
периферийных устройств, уже в стадиивнедрения.
Может ли кто нибудь разъяснить разницу между соединителями серии "A" и "B"?
Коннекторы серии "A" разработаны для всех устройств USB, и являются разъемом для
периферии и гнездомдля персонального компьютера. В большинстве случаев, кабель
USB должен быть встроен в периферийное устройство. Это снижает стоимость
соединителей,избавляет от несовместимости, возможной в случае разного
сопротивления кабелей, и упрощает действия пользователей по подключению. Однако
в некоторых случаяхвстроенный кабель нельзя использовать. Хорошим примером могут
служить очень большие и тяжелые устройства,плохо сочетатающиеся с тонким
кабелем, которыйнельзя удалить, а так же устройства, подключаемые только
изредка, которые интенсивно используются, когда не являются подключенными. Для
таких случаев ибыли созданы коннекторы серии "B". Две серии коннекторов
различаются внешне, это сделано для предотвращения соединений, которые бы могли
нарушитьтопологию архитектуры USB.
В чем разница между основным хабом и обычным с точки зрения аппаратной
реализации и программногообеспечения?
Все хабы совершенно одинаковы с точки зрения программного обеспечения (кроме
разницы, как устройств имеющих питание инет). Основной хаб (или корневой), это
просто первый хаб, обнаруженный при нумерации. Во многих реализациях основной
хаб может быть интегрирован в ту жемикросхему, что и основной контроллер, это
позволяет снизить стоимость.
Возможно ли использование шины USB для подключения таких периферийных устройств,
как CD-R, ленточныхнакопителей или жестких дисков?
Возможность применения основана на приемлемости уровня производительности. Если
какое-то из этих устройствпредполагается часто использовать, то, обычно
предъявляются требования, что бы оно было механически интегрированно в систему и
имело высокуюпроизводительность, опять же соответствующую уровню системы в
целом. Шина USB не разрабатывалась для обеспечения постоянного соединения
высокоскоростныхпериферийных устройств внутри корпуса компьютера. Если
устройство используется время от времени или подключается к разным компьютерам,
тогда,производительность, обеспечиваемая шиной USB будет более чем достаточной.
Удобства использования и подключения устройств, обеспечиваемые USB с
лихвойперевешивают параметры скорости предачи данных. Но все таки, USB
обеспечивает скорость передачи на уровне 4x или 6x скоростных приводов CD (чего
недостаточнодля перезаписывающих устройств), но при этом лучшую, чем
обеспечивают обычные ленточные накопители, подключенные через параллельный порт,
дисководы длягибких магнитных дисков или съемные жесткие диски типа SyQuest.
IEEE 1394 (Firewire) - новая последовательная шина
IEEE 1394 или Firewire - это последовательная высокоскоростная
шина,предназначенная для обмена цифровой информацией между компьютером и другими
электронными устройствами. Благодаря невысокой цене и большой скорости
передачиданных эта шина становится новым стандартом шины ввода-вывода для
персонального компьютера. Ее изменяемая архитектура и одноранговая топология
делают Firewareидеальным вариантом для подключения жестких дисков и устройств
обработки аудио- и видеоинформации. Эта шина также идеально подходит для работы
мультимедийныхприложений в реальном времени. В этом материале приведены
некоторые общие сведения о стандарте IEEE 1394.
Зачем нужен новый интерфейс
Прежде всего, посмотрите на заднюю стенку своего компьютера. Там можно найти
множество всякихразъемов: последовательный порт для модема, принтерный порт для
принтера, разъемы для клавиатуры, мыши и монитора, SCSI-интерфейс,
предназначенный дляподключения внешних носителей информации и сканеров, разъемы
для подключения аудио и MIDI устройств, а также для устройств захвата и работы
свидеоизображениями. Это изобилие сбивает с толка пользователей и создает
беспорядок из соединительных кабелей. Причем, нередко производители
ноутбуковиспользуют и другие типы коннекторов.
Новый интерфейс призван избавить пользователей от этой мешанины и к тому же
имеетполностью цифровой интерфейс. Таким образом, данные с компакт-дисков и
цифровых магнитофонов смогут передаваться без искажений, потому что в настоящее
времяэти данные сначала конвертируются в аналоговый сигнал, а затем обратно
оцифровываются устройством-получателем сигнала. Кабельное
телевидение,радиовещание и видео CD передают данные также в цифровом формате.
Цифровые устройства генерируют большие объемы данных, необходимые для
передачикачественной мультимедиа-информации. Например:
Высококачественное видео
Цифровые данные = (30 frames / second) (640 x 480 pels) (24-bit color / pel)=
221 Mbps
Видео среднего качества
Цифровые данные = (15 frames / second) (320 x 240 pels) (16-bit color / pel)= 18
Mbps
Высококачественное аудио
Цифровые данные = (44,100 audio samples / sec)(16-bit audio samples) (2 audio
channels for stereo) = 1.4 Mbps
Аудио среднего качества
Цифровые данные = (11,050 audio samples / sec)(8-bit audio samples) (1 audio
channel for monaural) = 0.1 Mbps
Обозначение Mbps - мегабит в секунду.
Для решения всех этих проблем и высокоскоростной передачи данных была
разработана шина IEEE 1394 (Firewire).
IEEE 1394 - высокоскоростная последовательная шина
Стандарт поддерживает пропускную способность шины на уровнях 100, 200 и 400
Мбит/с. Взависимости от возможностей подключенных устройств одна пара устройств
может обмениваться сигналами на скорости 100 Мбит/с, в то время как другая на
той жешине - на скорости 400 Мбит/с. В начале следующего года будут реализованы
две новые скорости - 800 и 1600 Мбит/с, которые в настоящее время предлагаются
какрасширение стандарта. Такие высокие показатели пропускной способности
последовательной шины практически исключают необходимость
использованияпараллельных шин, основной задачей которых станет передача потоков
данных, например несжатых видеосигналов, внутри компьютера.
Таким образом, Firewire удовлетворяет всем вышеперечисленным требованиям,
включая:
Цифровой интерфейс - позволяет передавать данные междуцифровыми устройствами
без потерь информации
Небольшой размер - тонкий кабель заменяет груду громоздких проводов
Простота в использовании - отсутствие терминаторов,идентификаторов устройств
или предварительной установки
Горячее подключение - возможность переконфигурироватьшину без выключения
компьютера
Небольшая стоимость для конечных пользователей
Различная скорость передачи данных - 100, 200 и 400Мбит/с
Гибкая топология - равноправие устройств, допускающееразличные конфигурации
Высокая скорость - возможность обработки мультимедиа-сигнала в реальном
времени
Открытая архитектура - отсутствие необходимости использованияспециального
программного обеспечения
Благодаря этому шина IEEE 1394 может использоваться с:
Компьютерами
Аудио и видео мультимедийными устройствами
Принтерами и сканерами
Жесткими дисками, массивами RAID
Цифровыми видеокамерами и видеомагнитофонами
Простейшая система для видеоконференций, построенная на шине IEEE 1394,
использующая два 15 fpsаудио/видео канала загрузит всего третью часть 100Mbps
интерфейса 1394. Но, в принципе, для этой задачи возможно и использование
400Mbps интерфейса.
Шесть контактов FireWireподсоединены к двум проводам, идущим к
источнику питания, и двум витым парам сигнальных проводов. Каждая витая пара и
весь кабель в целом экранированы.Провода питания рассчитаны на ток до 1,5 А при
напряжении от 8 до 40 В, поддерживают работу всей шины, даже когда некоторые
устройства выключены. Онитакже делают ненужными кабели питания во многих
устройствах. Не так давно инженеры Sony разработали еще более тонкий
четырехпроводный кабель, в которомотсутствуют провода питания. (Они намерены
добавить свою разработку к стандарту.) Этот так называемый AV-разъем будет
связывать небольшие устройства,как "листья" с "ветками" 1394.
Гнездо разъема имеет небольшие размеры. Ширина его составляет 1/10 ширины гнезда
разъема SCSI,у него всего шесть контактов (у SCSI - 25 или 50 разъемов).
К тому же кабель 1394 тонкий - приблизительно в три раза тоньше, чем кабель
SCSI. Секрет тут прост - ведь этопоследовательная шина. Все данные посылаются
последовательно, а не параллельно по разным проводам, как это делает шина SCSI.
Топология
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
вдругих физических устройствах.
Корневоеустройство отвечает за определен-ные функции управле-ния. Так, если это
ПК, он может содержать мост между шинами 1394 и PCI и выпол-нять
некоторыедополнительные функ-ции по управлению шиной. Корневое устр-ойство
определяется во время инициализации и, будучи однажды выбранным, остается
таковым на всевремя подключения к шине.
Сеть 1394 может включать до 63 узлов, каждый из которых имеет свой 6-разрядный
физическийидентификационный номер. Несколько сетей могут быть соединены между
собой мостами. Максимальное количество соединенных шин в системе - 1023. При
этомкаждая шина идентифицируется отдельным 10-разрядным номером. Таким образом,
16-разрядный адрес позволяет иметь до 64449 узлов в системе.
Посколькуразрядность 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 каждомустройстве обычно 1 - 3 порта). Шина допускает
"горячее" подключение - соединение или разъединение при включенном питании. Нет
также необходимости вкаких-либо адресных переключателях, поскольку отсутствуют
электронные адреса. Каждый раз, когда узел добавляется или изымается из сети,
топология шиныавтоматически переконфигурируется в соответствии с шинным
протоколом.
Однако есть несколько ограничений. Между любыми двумя узлами может существовать
не больше16 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.
Протокол
Интерфейс позволяет осуществлять два типа передачи данных: синхронный и
асинхронный. Приасинхронном методе получатель подтверждает получение данных, а
синхронная передача гарантирует доставку данных в необходимом объеме, что
особенно важнодля мультимедийных приложений.
Протокол IEEE 1394 реализует три нижних уровня эталонной модели Международной
организации постандартизации OSI: физический, канальный и сетевой. Кроме того,
существует "менеджер шины", которому доступны все три уровня. На
физическомуровне обеспечивается электрическое и механическое соединение с
коннектором, на других уровнях - соединение с прикладной программой.
На физическом уровне осуществляется передача и получение данных, выполняются
арбитражныефункции - 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 ототправителя к получателю и
чтение полученных данных. Блокировка объединяет функции команд записи/чтения и
производит маршрутизацию данных междуотправителем и получателем в обоих
направлениях.
"Менеджер шины" обеспечивает общее управление ее конфигурацией, выполняя
следующиедействия: оптимизацию арбитражной синхронизации, управление
потреблением электрической энергии устройствами, подключенными к шине,
назначение ведущегоустройства в цикле, присвоение идентификатора синхронного
канала и уведомление об ошибках.
Чтобы передать данные, устройство сначала запрашивает контроль над физическим
уровнем. Приасинхронной передаче в пакете, кроме данных, содержатся адреса
отправителя и получателя. Если получатель принимает пакет, то подтверждение
возвращаетсяотправителю. Для улучшения производительности отправитель может
осуществлять до 64 транзакций, не дожидаясь обработки. Если возвращено
отрицательноеподтверждение, то происходит повторная передача пакета.
В случае синхронной передачи отправитель просит предоставить синхронный канал,
имеющий полосу частот, соответствующую егопотребностям. 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 64синхронных каналов.
Шина конфигурируется таким образом, чтобы передача кадра начиналась во время
интервала синхронизации. В начале кадра располагается индикатор начала и
далеепоследовательно во времени следуют синхронные каналы 1, 2… На рисунке
изображен кадр с двумя синхронными каналами и одним асинхронным
Оставшееся время в кадре используется для асинхронной передачи. В случае
установления длякаждого синхронного канала окна в кадре шина гарантирует
необходимую для передачи полосу частот и успешную доставку данных.
Резюме
Таким образом, в скором будущем, на задней панели компьютера можно будет увидеть
выходы всего двух последовательных шин: USB длянизкоскоростных применений и
Firewire - для высокоскоростных. Причем путь в жизнь у шины IEEE 1394 произойдет
гораздо быстрее, чем у USB. В этом случаепроизводители программных продуктов и
аппаратуры действуют сообща. Уже сейчас доступны различные виды устройств с
шиной Firewire, поддержка этой шины будетвстроена в операционную систему Windows
98 и в ближайшем будущем ведущие производители чипсетов для PC встроят поддержку
этой шины в свои продукты. Такчто 1999 год станет годом Firewire.
(Intelligent Input/Output)
I2O (Intelligent Input/Output) - спецификация, определяющая стандартную
