USB vs. FireWire — битва титанов или альянс сильных?

Николай Прокофьев

Адаптеры FireWire

Устройства хранения информации

    QPS Que! 8x4x32 Rewritable External Firewire CDRW Drive

    VST 6GB Portable FireWire Hard Drive

    DynaMO 640FE/1300FE

Устройства видеозахвата и обработки изображений

     Профессиональный сканер Umax PowerLook 1100

USB

Начиная с середины 80-х было очевидно, что унаследованные персональными системами последовательный (RS-232С) и параллельный (Centronics) порты не обеспечивают достаточной скорости для подключения периферии, за исключением простейших устройств типа мыши, принтера и прочих нечувствительных к полосе пропускания устройств. В результате развития принятого в 1969 году рекомендованного стандарта появляется RS-422/485, использующий балансный метод передачи и увеличенное за счет него предельное расстояние передачи с 25 до 1100 метров. Развитие параллельного интерфейса привело к принятию стандарта IEEE-1284 (ECP/EPP), поддерживающего большую скорость передачи данных и организовывающего буферизацию данных. Кроме того, ECP-режим позволял в случае поддержки устройством упаковки-распаковки данных по алгоритму RLE осуществлять передачу данных со сжатием «на лету», что позволяло увеличить в 2-50 раз фактическую скорость передачи данных. Использовался он в основном для подключения принтеров и сканерного оборудования. Однако все эти улучшения носили скорее косметический характер, из-за того, что упирались в глухую стену ограниченного количества устройств на порт — одно устройство на один порт. Это ограничение, а также достаточность ширины полос пропускания привели к появлению большого количества внешних устройств с собственными контроллерами (как правило, ISA, реже PCI), позволяющими обойти указанные ограничения. Но это тоже не решало проблему. Выход мог быть только один — разработка с нуля нового интерфейса подключения периферийных устройств, поддерживающего plug-and-play, большее количество устройств на порт и их «горячее» подключение.

В 1986 году компанией Apple начата работа над новым интерфейсом, и в 1990 году вышло первое техническое описание этой шины в виде стандарта IEEE — 1394. К моменту принятия стандарта предельная скорость достигла 400 Мбит/с. Основным преимуществом нового интерфейса стала возможность (впервые!) в реальном масштабе времени передать видеоряд высокого разрешения, о чем ранее не приходилось и мечтать без использования специальных интерфейсных карт. В табл. 1 приведены ширины полос пропускания для наиболее распространенных интерфейсов.

Таблица 1

Технология FireWire (IEEE-1394) самостоятельно обеспечивает питанием подключаемые устройства (напряжение до 40 В при токе до 1,5 А) и позволяет производить их горячее подключение. Используемый разъем имеет шесть контактов: две витые пары для передачи данных и питание. Для устройств с собственным блоком питания (например, видеокамер) возможно применение 4-контактного разъема. Теоретически возможно подключение до 63 устройств на порт с максимальным количеством промежуточных узлов между взаимодействующими устройствами, равным 16, что накладывает дополнительные ограничения на топологию подключения. Передача данных в IEEE-1394 может происходить как в асинхронном, так и в синхронном режиме с заданной гарантированной скоростью передачи данных для каждого устройства, что очень важно для передачи данных в реальном времени. Это означает, что всегда можно зарезервировать «коридор» (например, между компьютером и видеокамерой), который останется в полном вашем распоряжении независимо от уровня нагрузки на шину со стороны остальных устройств. Если устройство должно работать в синхронном режиме, оно резервирует для себя определенное место в кадре данных (длина кадра равна 125 мкс). Для этого рабочий квант времени передачи делится на зарезервированные участки и остальное используется для менее приоритетной асинхронной передачи. Интерфейс FireWire уже несколько лет применяется в цифровых (профессиональных и бытовых) видео/телекамерах, магнитофонах и фотоаппаратах. Существует и гигабитный вариант IEEE 1394.2, в котором используется оптоволоконный соединительный кабель.

Несмотря на очевидные преимущества нового интерфейса, поддержка FireWire впервые появилась в составе операционной системы (естественно, это была Mac OS) только в апреле 1997 года. Этого момента давно ждали производители разнообразных плат расширения, предназначенных главным образом для подключения цифровых видеокамер — других FireWire-устройств в то время практически не существовало. Массовое появление периферии с интерфейсом FireWire началось в 1999 году, когда он стал стандартным компонентом всех профессиональных компьютеров Power Macintosh G3 и G4, а с осени — потребительских систем iMac DV. Компьютеры iMac DV имеют два внешних шестиконтактных FireWire-разъема (питание устройств мощностью до 6 Вт), а профессиональные станции Power Mac G4 — целых три (питание устройств мощностью до 15 Вт), один из которых — внутренний. Следуя давней традиции, Apple не указывает компанию — производителя контроллеров для своих систем, хотя известно, что более 90% современного рынка FireWire-чипсетов принадлежит компании Texas Instruments. А поскольку доля Apple среди поставщиков FireWire-компьютеров более чем весома (уже продано несколько миллионов таких систем), «вычислить» таинственного поставщика несложно.

До недавнего времени использование FireWire было прерогативой пользователей Macintosh. Однако лед сломала новая разработка компании Asus — «первая на Земле полностью IEEE-1394-совместимая» материнская плата ASUS P3B-1394, построенная на базовом чипсете Intel 440BX. На плате, выполненной в формате АТХ, смонтирован 16-пиновый разъем FireWire, еще два (в том числе 4-пиновый) помещены на монтажной планке. Их использование облегчается встроенной поддержкой стандарта FireWire в операционных системах семейства MS Windows (начиная с Windows 98). Таким образом, больше нет необходимости приобретать отдельно FireWire-адаптер стоимостью 500-1000 долл.

Свое применение протокол FireWire находит прежде всего в сфере обработки аудио/видеоинформации, критичной к резервированию полосы пропускания. После его одобрения в 1995 году консорциумом IEEE и вхождения в «синюю книгу» в качестве спецификации 1ЕС61883 на его основе было разработано большое количество устройств. Особую активность проявляет компания Sony, которая продвигает FireWire под собственной торговой маркой iLink. Первый DV- (тогда еще DVC-) камкордер Sony представила в 1995 году (модель DCR-VX1000 по несмешной цене более 4 тыс. долл.). В 1996 году Sony представила модель значительно меньшего размера DCR-P7, а в 1997 году стали доступны камкордеры фирмы Panasonic (NV-DE3) и JVC. Коммерческие адаптеры 1394 стали доступны в середине 1997 года. В настоящий момент на отечественном рынке доступен ряд устройств, которые можно условно разделить на три категории:

• адаптеры FireWire;
• устройства хранения информации;
• устройства видеозахвата и обработки изображений.

Ниже мы рассмотрим некоторые примеры таких устройств по каждой категории.

Адаптеры FireWire

Адаптер DFW-500 производства D-Link обеспечивает легкий и эффективный способ подключения к компьютеру скоростных периферийных устройств. FireWire — наиболее современная и быстрая из стандартизованных последовательных шин, позволяющая периферийному высокопроизводительному цифровому оборудованию компьютера обеспечить передачу в масштабе реального времени даже крупных мультимедиа-файлов. Используя включенное в комплект поставки адаптера программное обеспечение для редактирования видеофрагментов, вы сможете монтировать и править отснятые ролики, добавлять субтитры и звуковое сопровождение.

DFW-500 предоставляет возможность подключать к компьютеру все виды высокоскоростных внешних и внутренних устройств — от цифровых видеокамер до жестких дисков. Адаптер соответствует спецификации Plug-and-Play PCI и обеспечивает максимально легкий способ подключения и конфигурирования периферийных устройств.

• D-Link DFW-500 FireWire-адаптер для шины PCI;
• диск с драйверами;
• программное обеспечение для редактирования видео (Ulead Video Studio Basic SE Version 4.0);
• FireWire-кабель (с 6 и 4 контактами).

• совместим с IEEE 1394;
• скорость передачи до 400 Мбит/с;
• включает программное обеспечение для редактирования видео (Ulead Video Studio Basic SE Version 4.0);
• простая Plug-and-Play-установка;
• можно подключить до 63 цифровых устройств;
• хорошо работает с цифровыми видеокамерами.

Из недостатков стоит отметить весьма высокую (350 долл.) стоимость устройства.

Устройства хранения информации

Внешний CDRW-привод с возможностями записи, перезаписи и чтения компакт-дисков.

• FireWire-интерфейс;
• Буфер в 2 Mбайт;
• Скорость записи 8х, перезаписи 4х;
• Вес 450 граммов.

VST 6GB Portable FireWire Hard Drive

Внешний FireWire-жесткий диск от VST. Современный дизайн, неброская раскраска.

Устройство отличается высокой скоростью работы, малым весом и большой надежностью.

Подключается к G4-, iMac- или к любому другому FireWire Macintosh-компьютеру.

DynaMO 640FE/1300FE

Магнитооптический накопитель 3,5" емкостью до 1,3 Гбайт.

Устройства видеозахвата и обработки изображений

Профессиональный сканер с интерфейсом FireWire/IEEE-1394. Усовершенствованный механизм, высокоскоростной интерфейс в сочетании c функциями пакетного и группового сканирования с автоматическим распознаванием рамок для слайдов обеспечивают значительное повышение производительности.

Одной из причин столь позднего появления поддержки FireWire стал выпуск конкурирующего интерфейса — USB (Universal Serial Bus).

USB

Спецификация периферийной шины USB разработана лидерами компьютерной и телекоммуникационной промышленности — Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC и Northern Telecom — для подключения компьютерной периферии вне корпуса машины по стандарту plug-and-play, в результате отпадает необходимость в установке дополнительных плат в слоты расширения и в переконфигурировании системы. Персональные компьютеры, имеющие шину USB, позволяют подключать периферийные устройства и осуществляют их автоматическое конфигурирование, как только устройство физически будет присоединено к машине. При этом нет необходимости перезагружать или выключать компьютер, а также запускать программы установки и конфигурирования. USB-кабель содержит четыре проводника: два — витая пара, питание 5 В и общий провод. Таким образом, устройства разделяют одну сигнальную линию. Для коррекции одиночных ошибок на линии используется циклический код CRC. Помимо общего канала шириной в 12 Мбит/с в USB имеется так называемый подканал шириной в 1,5 Мбит/с для медленных устройств, таких как клавиатура, мышь, джойстик, перо и т.д. Это позволяет снизить стоимость медленных USB-портов в этих устройствах, поскольку более высокая скорость для них не нужна. Шина USB позволяет одновременно подключать последовательно до 127 устройств, или концентраторов (то есть устройств, через которые подключается еще несколько). Вы знаете эти устройства: телефоны, модемы, клавиатуры, мыши, устройства чтения CD-ROM, джойстики, ленточные и дисковые накопители, сканеры и принтеры. Скорость прокачки в 12 Мбит/с позволяет подключать через USB все современное поколение периферийных устройств, включая аппаратуру для обработки видеоданных формата MPEG-2, перчатки для управления виртуальными объектами и дигитайзеры. Кроме того, ввиду ожидающегося большого роста в области интеграции компьютеров и телефонии шина USB может выступать в качестве интерфейса для подключения устройств Цифровой сети с интегрированными услугами (ISDN) и цифровых устройств Private Branch eXchange (PBX), позволяющих подключать большое количество телефонов к небольшому количеству линий связи.

USB версии 2.0 обладает значительно большей пропускной способностью (до 480 Мбит/с). Для совместимости с USB 1.1 новый порт способен работать в нескольких режимах. При подключении только высокоскоростных устройств шина работает в режиме USB 2.0, а если подключено устройство, не способное работать на такой скорости, шина снижает рабочую частоту до приемлемой для данного устройства. Несмотря на некоторую вялость нашего рынка, на западе USB с успехом заменяет и последовательный RS-232C-порт, и параллельный IEEE 1284. Удобство универсальной шины очевидно, поэтому благодаря USB скоро уйдет в прошлое большое разнообразие портов на задней стенке нашего персонального компьютера.

В целях создания режима максимального благоприятствования появлению новых USB-устройств разработчики стандарта предприняли беспрецедентный ход. Использование USB свободно от авторского гонорара, то есть создатели спецификации разрешают любому разрабатывать на ее основании продукцию без какой-либо платы за это. Разработчики спецификации шины подписали соглашение, в котором заявлено отсутствие всякого судебного преследования по любому включенному в соглашение пункту в пределах спецификации. Обратный договор является копией этого соглашения с возможностью для любого, кто внедряет шину USB, подписать этот договор и вернуть его в администрацию USB-IF для внесения записи о том, что соглашение прочитано и понято. Обратный договор доступен каждому (членам USB-IF или нет) для разъяснения лицензионного соглашения на USB. Это привело к настоящему буму USB-устройств.

В отличие от FireWire, поддержка USB впервые была встроена в операционную систему в конце 1996 года (операционная система Windows 95 OSR 2.1, выпущенная 29 октября 1996 года). В результате вам не нужно покупать или инсталлировать дополнительное программное обеспечение для каждого нового периферийного устройства. Тем не менее вместе с новой USB-периферией вы получите дискету с новыми драйверами.

Таблица 2.

К сожалению, USB не позволяет резервировать полосу пропускания за конкретным устройством. Это остается серьезным недостатком USB по сравнению с FireWire, правда, единственным.

Включение поддержки USB в состав аппаратного обеспечения и операционной системы при режиме максимального благоприятствования производителям привело к фантастическому росту количества USB-устройств на рынке. При этом доходит до курьезов — взять, например, анонсированный в конце июля USB-дисковод 3,5". Наличие этого устройства в большинстве современных ноутбуков свидетельствует скорее о возможностях USB, нежели о потребностях пользователей.

Спектр оборудования, производимого для USB, весьма широк. Производится большое количество USB-концентраторов (хабов) — как встроенных в компьютер (через планку или даже через 3,5-дюймовый отсек), так и внешних. Также выпускается огромное количество USB-кабелей различного назначения, например кабель подключения двух компьютеров (например, РС и ноутбука) через разъем USB. Также предлагаются USB-to-Serial и USB-to-Parallel-кабели для подключения соответствующих устройств при отсутствии свободных портов.

Крупные компании тоже не остались в стороне. Компания Aladdin, известная своими ключами защиты, предложила USB-версию своих ключей безопасности. К сожалению, пока доступна только версия для iMac. Компания Sony выпустила устройство Spressa USB CRX100E/X, представляющее собой накопитель с максимальной скоростью чтения 6х, скоростью записи на CD-R — 4х, на CD-RW — 2х. Размер буферной памяти у него вполне удовлетворительный — 1 Мбайт, что позволяет до некоторой степени обезопасить себя от опустошения буфера при копировании данных на CD. Компания Iomega, выпустившая знаменитую серию накопителей Zip, предлагает USB-версии своих продуктов: Zip100 и Zip 250. Читатели, которые работали с LPT- и ATAPI-версиями этих продуктов, должны помнить мучительные паузы в работе компьютера при обращении к этим устройствам. В новых моделях показатель загрузки процессора за счет применения USB снижен с 85 до 10%. Пауз больше не будет! Однако стоит отметить необходимость во внешнем блоке питания для Zip-драйва.

О USB-устройствах можно говорить гораздо дольше, чем позволяют рамки данной статьи. Здесь и модемы, и устройства видеозахвата, и Web-камеры, и переходники для подключения обычных жестких дисков IDE через USB, со всеми вытекающими из этого преимуществами, и многое другое. В одном из ближайших номеров журнала будет опубликован обзор этого рынка.

В заключение хотелось бы отметить, что, несмотря на заявления Apple о подавляющем превосходстве шины FireWire над USB, никаких изменений рынка не произойдет. Да, FireWire появилась раньше и позволяет резервировать полосу пропускания для конкретного устройства. Однако USB на 3 года раньше вошла в аппаратную конфигурацию компьютеров и на 2 года раньше стала поддерживаться операционными системами. Важен и вопрос стоимости адаптеров FireWire — сумма 350+ долл. достаточно высока для простого адаптера. Вероятнее всего FireWire-устройства станут такой же экзотикой, как и SCSI-накопители. Никто не сомневается в их преимуществах, но на рабочие машины ставят старые добрые IDE-накопители — вследствие их низкой стоимости. При этом на всех серверах и прочих критических рабочих станциях ставят SCSI-накопители. Таким образом, остается пожелать успеха обоим стандартам, поскольку их совместное применение принесет больше пользы нам с вами, а это является определяющим фактором.

КомпьютерПресс 10'2000