доклад FireWire. FireWire это высокоскоростной интерфейс последовательной шины, который используется для подключения периферийных устройств компьютера, таких как жесткие диски, камеры и принтеры, к компьютеру

Название	FireWire это высокоскоростной интерфейс последовательной шины, который используется для подключения периферийных устройств компьютера, таких как жесткие диски, камеры и принтеры, к компьютеру
Анкор	доклад FireWire
Дата	19.04.2023
Размер	0.55 Mb.
Формат файла
Имя файла	FireWire.docx
Тип	Документы #1074534

Введение

FireWire - это высокоскоростной интерфейс последовательной шины, который используется для подключения периферийных устройств компьютера, таких как жесткие диски, камеры и принтеры, к компьютеру. Он был разработан в середине 1990-х годов как более быстрая альтернатива универсальной последовательной шине (USB) и с тех пор претерпел несколько пересмотров и обновлений. Ее изменяемая архитектура и одноранговая топология делают Firewire идеальным вариантом для подключения жестких дисков и устройств обработки аудио- и видеоинформации. Эта шина также идеально подходит для работы мультимедийных приложений в реальном времени. В этом материале приведены некоторые общие сведения о стандарте IEEE 1394.

История создания:

FireWire - это высокоскоростная сетевая технология и технология передачи данных, которая была разработана в конце 1980-х и начале 1990-х годов. Он был разработан Apple в сотрудничестве с рядом других компаний как способ передачи данных между компьютерами и другими устройствами на высоких скоростях.

FireWire был разработан как более быстрая и эффективная альтернатива последовательным и параллельным портам, которые обычно использовались в то время для передачи данных. Он также должен был быть более удобным для пользователя, с возможностями plug-and-play и возможностью поддержки горячей замены (т.е. возможностью подключать и отключать устройства без необходимости отключения питания системы).

Первая версия FireWire, известная как FireWire 400, была выпущена в 1995 году и обеспечивала скорость передачи данных до 400 мегабит в секунду (Мбит/с). В 2002 году была выпущена вторая версия под названием FireWire 800, которая обеспечивала скорость передачи данных до 800 Мбит/с.

FireWire широко используется в различных приложениях, включая цифровую аудио- и видеозапись, видеокамеры высокой четкости и другие устройства, требующие быстрой передачи данных. Он также использовался в некоторых компьютерных системах как способ подключения внешних жестких дисков и других высокоскоростных периферийных устройств.

Несмотря на свою популярность, FireWire столкнулся с конкуренцией со стороны других технологий, таких как USB и Thunderbolt, которые предлагают аналогичные возможности и более высокую скорость передачи данных. В результате в последние годы использование FireWire сократилось, но оно все еще используется в некоторых приложениях.

Эволюция и архитектура firewire:

С момента своего создания FireWire претерпел несколько пересмотров и обновлений. Вторая версия, получившая название FireWire 800, была выпущена в 2002 году и имела максимальную скорость передачи данных 800 Мбит/с. В 2006 году была выпущена третья версия под названием FireWire S3200, которая имела максимальную скорость передачи данных 3,2 Гигабита в секунду (Гбит/с). В 2013 году была выпущена четвертая версия под названием Thunderbolt, которая объединила FireWire с видеоинтерфейсом DisplayPort и имела максимальную скорость передачи данных 10 Гбит/с.

FireWire использует архитектуру параллельной шины, что означает, что данные передаются параллельно по нескольким проводам. Он использует 6-контактный или 9-контактный разъем, в зависимости от версии, и может поддерживать до 63 устройств на одной шине. Он также имеет возможность горячего подключения, что означает, что устройства можно подключать и отключать во время работы компьютера, не требуя перезагрузки.

Архитектура FireWire состоит из ряда компонентов, в том числе:

Хост-контроллеры: это чипы, которые управляют шиной FireWire и управляют передачей данных между устройствами. Обычно они расположены на материнской плате компьютера или во внешнем устройстве.

Узлы: Это устройства, подключенные к шине FireWire, такие как жесткие диски, камеры и другие периферийные устройства. Каждому узлу присваивается уникальный идентификатор (ID), который позволяет распознавать его хост-контроллером.

Кабели: FireWire использует различные кабели, включая медный провод и волоконно-оптические кабели, для подключения устройств к шине. Тип используемого кабеля зависит от области применения и расстояния между устройствами.

Протоколы: FireWire использует ряд протоколов для управления передачей данных и обеспечения того, чтобы устройства могли взаимодействовать друг с другом. Эти протоколы включают IEEE 1394a и IEEE 1394b, которые определяют физические и электрические характеристики шины FireWire, а также протоколы, используемые для передачи данных.

По мере развития технологии FireWire было выпущено несколько различных версий, каждая из которых предлагала улучшенную производительность и дополнительные функции. Первая версия, FireWire 400, обеспечивала скорость передачи данных до 400 мегабит в секунду (Мбит/с). За этим последовал FireWire 800, который обеспечивал скорость передачи данных до 800 Мбит/с. Более поздние версии, такие как FireWire S3200 и FireWire S1600, предлагали еще более высокие скорости, до 3200 Мбит/с и 1600 Мбит/с соответственно.

В дополнение к этим версиям был разработан ряд вариаций технологии FireWire, включая FireWire 400 Mini, FireWire 800 Mini и FireWire 400 Micro. Эти варианты предназначены для использования в устройствах меньшего размера и обладают теми же возможностями, что и полноразмерные версии.

В целом, эволюция FireWire была обусловлена потребностью в более быстрых и эффективных технологиях передачи данных, а также желанием сделать технологию более удобной для пользователя и гибкой.

Цель

FireWire особенно хорошо подходит для приложений, требующих быстрой передачи данных, таких как цифровая аудио- и видеозапись, видеокамеры высокой четкости и другие устройства, которые генерируют или обрабатывают большие объемы данных. Он также используется в некоторых компьютерных системах для подключения внешних жестких дисков и других высокоскоростных периферийных устройств.

Одним из главных преимуществ FireWire является его способность поддерживать функции plug-and-play и горячей замены, что позволяет легко подключать устройства и отключать их от системы без необходимости отключения питания. Это делает ее удобной для пользователей и позволяет быстро и легко расширять возможности системы.

FireWire также получил широкое распространение в индустрии развлечений и медиа, поскольку обеспечивает быстрый и надежный способ передачи больших объемов данных между устройствами. Он также используется в некоторых научных и медицинских приложениях, а также в промышленных и военных системах.

В целом, основная цель FireWire - обеспечить быстрый и эффективный способ передачи данных между устройствами и поддержать растущий спрос на высокоскоростную передачу данных в различных приложениях.

Функции firewire

FireWire обладает рядом функций, которые делают его хорошо подходящим для передачи больших объемов данных. Он обладает высокой скоростью передачи данных, причем последняя версия (Thunderbolt) имеет максимальную скорость передачи данных 10 Гбит/с. Он также поддерживает изохронную передачу, которая обеспечивает передачу данных в реальном времени с минимальной задержкой. Он также имеет низкую задержку, что означает, что существует небольшая задержка между отправкой данных устройством и их получением компьютером.

Особенности и преимущества firewire

Некоторые из основных функций и преимуществ FireWire включают:

Высокая скорость передачи данных: FireWire может передавать данные со скоростью до 3200 мегабит в секунду (Мбит / с), что делает его идеальным для приложений, требующих быстрой передачи данных, таких как цифровая аудио- и видеозапись, видеокамеры высокой четкости и другие устройства, которые генерируют или обрабатывают большие объемы данных.

Возможности Plug-and-play: FireWire удобен в использовании, благодаря возможностям plug-and-play, которые позволяют легко подключать и настраивать устройства без необходимости использования специальных драйверов или программного обеспечения. Это делает ее удобной для пользователей и позволяет быстро и легко расширять возможности системы.

Горячая замена: FireWire поддерживает горячую замену, что означает, что устройства можно легко подключать и отключать от системы без необходимости отключения питания. Это полезно в ситуациях, когда устройства необходимо быстро добавить или удалить из системы, например, в студии звукозаписи или при монтаже видео.

Универсальность: FireWire можно использовать для подключения широкого спектра устройств, включая жесткие диски, камеры, принтеры и другие периферийные устройства. Он также совместим с различными операционными системами, включая Windows, macOS и Linux.

Простота использования: FireWire прост в использовании, с простой архитектурой, которая обеспечивает легкое расширение и гибкие конфигурации. Это также относительно недорого, что делает его привлекательным вариантом для пользователей, которым нужен быстрый и надежный способ передачи данных между устройствами.

В целом, функции и преимущества FireWire делают его привлекательным выбором для приложений, требующих быстрой и надежной передачи данных, а также для пользователей, которым нужна удобная и простая в использовании технология.

Схема работы firewire

FireWire использует архитектуру master-slave, где компьютер является ведущим, а устройства - ведомыми. Ведущий управляет потоком данных по шине и определяет, какие устройства могут получить доступ к шине. Каждому устройству на шине присваивается уникальный идентификатор, называемый "идентификатор узла", который позволяет ведущему устройству идентифицировать каждое устройство и взаимодействовать с ним.

Шесть контактов FireWire подсоединены к двум проводам, идущим к источнику питания, и двум витым парам сигнальных проводов. Каждая витая пара и весь кабель в целом экранированы.

На рисунке 1 показана 3д модель кабеля IEEE 1394 (моделирование Blender 3d)

Рисунок 1 – провод IEEE 1394

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. Они также делают ненужными кабели питания во многих устройствах.

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.

На рисунке 2 показана схема подключения коннектора IEEE 1394

Рисунок 2 –IEEE 1394 коннектор

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 в других физических устройствах.

Корневое устройство отвечает за определенные функции управления. Так, если это ПК, он может содержать мост между шинами 1394 и PCI и выполнять некоторые дополнительные функции по управлению шиной. Корневое устройство определяется во время инициализации и, будучи однажды выбранным, остается таковым на все время подключения к шине.

Сеть 1394 может включать до 63 узлов, каждый из которых имеет свой 6-разрядный физический идентификационный номер. Несколько сетей могут быть соединены между собой мостами. Максимальное количество соединенных шин в системе — 1023. При этом каждая шина идентифицируется отдельным 10-разрядным номером. Таким образом, 16-разрядный адрес позволяет иметь до 64449 узлов в системе. Поскольку разрядность 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.

Устройства могут подключаться к любому доступному порту (на каждом устройстве обычно 1 — 3 порта). Шина допускает «горячее» подключение - соединение или разъединение при включенном питании. Нет также необходимости в каких-либо адресных переключателях, поскольку отсутствуют электронные адреса. Каждый раз, когда узел добавляется или изымается из сети, топология шины автоматически переконфигурируется в соответствии с шинным протоколом.

Однако есть несколько ограничений. Между любыми двумя узлами может существовать не больше 16 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. При асинхронном методе получатель подтверждает получение данных, а синхронная передача гарантирует доставку данных в необходимом объеме, что особенно важно для мультимедийных приложений.

Протокол IEEE 1394 реализует три нижних уровня эталонной модели Международной организации по стандартизации OSI: физический, канальный и сетевой. Кроме того, существует «менеджер шины», которому доступны все три уровня. На физическом уровне обеспечивается электрическое и механическое соединение с коннектором, на других уровнях — соединение с прикладной программой.

На физическом уровне осуществляется передача и получение данных, выполняются арбитражные функции — 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 от отправителя к получателю и чтение полученных данных. Блокировка объединяет функции команд записи/чтения и производит маршрутизацию данных между отправителем и получателем в обоих направлениях.

«Менеджер шины» обеспечивает общее управление ее конфигурацией, выполняя следующие действия: оптимизацию арбитражной синхронизации, управление потреблением электрической энергии устройствами, подключенными к шине, назначение ведущего устройства в цикле, присвоение идентификатора синхронного канала и уведомление об ошибках.

Чтобы передать данные, устройство сначала запрашивает контроль над физическим уровнем. При асинхронной передаче в пакете, кроме данных, содержатся адреса отправителя и получателя. Если получатель принимает пакет, то подтверждение возвращается отправителю. Для улучшения производительности отправитель может осуществлять до 64 транзакций, не дожидаясь обработки. Если возвращено отрицательное подтверждение, то происходит повторная передача пакета.

В случае синхронной передачи отправитель просит предоставить синхронный канал, имеющий полосу частот, соответствующую его потребностям. 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 64 синхронных каналов.

Шина конфигурируется таким образом, чтобы передача кадра начиналась во время интервала синхронизации. В начале кадра располагается индикатор начала и далее последовательно 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 для каждого синхронного канала окна в кадре шина гарантирует необходимую для передачи полосу частот и успешную доставку данных.

Сравнение с другими интерфейсами

FireWire был в значительной степени вытеснен более новыми технологиями, такими как USB 3.0 и Thunderbolt. Однако он все еще используется в некоторых устройствах, таких как профессиональное аудио- и видеооборудование, благодаря высокой скорости передачи данных и поддержке изохронной передачи.

Заключение

FireWire - это высокоскоростной интерфейс последовательной шины, который используется для подключения компьютерной периферии к компьютеру. Он обладает высокой скоростью передачи данных и поддерживает изохронную передачу, что делает его хорошо подходящим для передачи больших объемов данных, таких как видео- и аудиофайлы. Хотя он был в значительной степени вытеснен более новыми технологиями, он все еще используется в некоторых устройствах благодаря своей высокой производительности и поддержке передачи данных в реальном времени.

Перечень использованных информационных ресурсов

Сайт Techopedia. FireWire.[Электронный ресурс] URL: https://www.techopedia.com/definition/4545/firewire (дата обращения 24.12.2022);
Сайт Lifewire. FireWire 400 vs. USB 2.0: Which is Better for Your Needs?[Электронный ресурс] URL: https://www.lifewire.com/firewire-400-vs-usb-2-0-2438984 (дата обращения 24.12.2022);
Сайт Open AI. ChatGPT: Optimizing Language Modelsfor Dialogue [Электронный ресурс] URL: https://openai.com/blog/chatgpt (дата обращения 24.12.2022);
Сайт форума ixbt.com. IEEE 1394 (Firewire) — новая последовательная шина [Электронный ресурс] URL: https://www.ixbt.com/mainboard/firewire.html (дата обращения 25.12.2022);
Сайт Apple.com. 1394 Trade Association. [Электронный ресурс] URL: firewire.org/ (дата обращения 25.12.2022);
Сайт форума Skipstone [Электронный ресурс] URL: www.skipstone.com/ (дата обращения 25.12.2022);
Сайт Sony. Электронный ресурс] URL: www.sel.sony.com/SEL/consumer/camcorder/dcr_vx1000.html (дата обращения 25.12.2022);