Хочешь соединиться — попробуй USB!

Николай Прокофьев

Переходники USB → HDD

Переходники USB → PC ports

Вопреки всем предсказаниям новое тысячелетие наступило. Никаких обещанных катаклизмов не произошло — Луна по-прежнему спутник Земли, а Intel не переключилась на производство PowerPC. В «высших сферах» все идет по строгому графику: Intel переходит на всё более тонкие технологии производства процессоров, Microsoft продолжает совершенствовать свои операционные системы. В последние годы тысячелетия можно было наблюдать стремительный прогресс в области интерфейсов периферийных устройств. Об истории развития интерфейсов периферийных устройств мы рассказывали в прошлом году («USB vs. FireWire — битва титанов или альянс сильных?», КомпьютерПресс № 10’2000). В настоящем обзоре мы рассмотрим USB-устройства, имеющиеся на отечественном рынке, и в духе основной темы номера попробуем подвести итоги уходящего тысячелетия и сделать некоторые предположения.

Прошедший год запомнится огромным количеством реализованных новых технологий. Впервые стал возможен доступ в Интернет по обычной медной паре на мегабитных скоростях при разумной (150 долл.) месячной стоимости и слегка завышенной (700 долл.) стоимости подключения. Сотовая связь стала широко доступной благодаря рекордным снижениям цен у операторов. Расширился и перечень оказываемых ими услуг. Кроме того, наконец-то была разгадана тайна двух плоских разъемов на задней панели компьютера, назначение которых было понятно, но вот возможность подключить к ним устройство долгое время оставалась чисто гипотетической.

Сложность проведения систематизации USB-устройств заключается в том, что спектр таких устройств уже вышел за пределы разумного. Весьма сомнительной представляется необходимость приобретения давно знакомого 3,5-дюймового дисковода с интерфейсом USB. В то же время после месяца работы с Iomega ZIP 250 USB и рядом переходников типа USB → IDE (SCSI, Ethernet и т.д.) перспектива возвращения в «до-USB-шную» эпоху вызывает дрожь в коленях. Но обо всем по порядку.

Для начала позволю себе напомнить об основном преимуществе USB-устройств — о возможности подключения устройства без перезагрузки компьютера. Это несомненный и огромный плюс. И тот факт, что правильней было бы говорить об отсутствии необходимости перезагрузки при повторных подключениях устройства (ибо практика свидетельствует о необходимости перезагрузки после установки драйвера устройства), нисколько не умаляет его значения. Это преимущество оценят пользователи, не желающие тратить свое время на перезагрузки при установке нового оборудования на свой компьютер или прерывать свою работу для отключения устройства, неожиданно потребовавшегося коллеге. И если первое вынести можно, то коллега, которому в разгар вашего творческого порыва потребовалось записать ZIP, может серьезно пострадать.

Большая часть USB-устройств относится к «благородной» категории переходных устройств, дающих возможность присоединять к USB-порту старые заслуженные устройства, попутно освобождая слоты расширения компьютера от их контроллеров и предоставляя новые возможности при работе с ними.

Переходники USB → HDD

В настоящее время для подключения жестких дисков рабочих станций используются два основных интерфейса — IDE и SCSI. При этом для подключения нового устройства необходимо выключение системы и вскрытие корпуса. Исключение составляют hot-swappable SCSI-устройства, однако абсолютное большинство таких устройств вследствие весьма высокой стоимости устанавливается в серверы. Проблему уменьшения затрат времени на установку нового винчестера можно решить с использованием съемных RACK’ов, однако выключение компьютера все еще остается необходимым. Использование USB-переходников полностью решает эту проблему и позволяет производить «горячую» замену винчестеров по мере необходимости. Однако здесь имеется одна небольшая особенность: хотя теоретически шина USB способна самостоятельно обеспечить питанием (5 В) подключенные к ней устройства, на практике этого питания хватает только для устройств с относительно низким уровнем энергопотребления. Винчестеры с их моторчиками и с большой мощностью, необходимой для раскручивания дисков, к таким явно не относятся. Следовательно, питание приходится организовывать независимо, что не трагично, но досадно. Поэтому переходники в чистом виде достаточно редки. Вместо них выпускаются законченные конструктивы, выполненные по RACK-технологии со своим независимым блоком питания и разъемом для подключения к USB-порту. Сюда входят устройства для подключения винчестеров как настольных компьютеров, так и портативных. Но нельзя забывать о главном: какой бы хороший винчестер мы ни подключили, скорость доступа к нему ограничена пропускной способностью шины USB, составляющей 12 Мбит/с (1,5 Мбайт/с).

Переходники USB → PC ports

Как революция невозможна без захвата почты, телеграфа и телефона, так и построение компьютера с единым интерфейсом подключения внешних устройств (Legacy Free) невозможно без обеспечения совместимости со старыми последовательными и параллельными портами. Это происходит вследствие огромного количества использующих их устройств. При этом USB не дает никаких преимуществ перед «ортодоксальными» интерфейсами, поскольку «горячее» подключение таких устройств, как принтеры и внешние модемы, отнюдь не является новшеством. Эта ситуация является примером излишнего стремления к стандартизации — использование на компьютере USB-переходника при наличии «живого» LPT-порта не кажется разумным. С учетом того, что все последние модели принтеров имеют USB-разъем, необходимость данного устройства представляется весьма сомнительной. Аналогичная ситуация и с последовательным портом. С одной стороны, необходимость подключения модема к системам LegacyFree несомненна, с другой стороны, в спецификации этих систем однозначно указано на необходимость интегрированного на материнскую плату или внутреннего модема. Поэтому эти устройства, обеспечивающие избыточную совместимость, можно адресовать людям, стремящимся использовать новые технологии независимо от их целесообразности. Однако несомненно положительной особенностью последовательного интерфейса была возможность объединить два компьютера в режиме master-slave. Эта возможность лет десять назад была единственным способом (хотя, конечно, скорее малоутомительным, чем быстрым) копирования больших объемов информации между компьютерами. Плюсом этого способа была защищенность от ошибок при копировании. Поэтому отказ от последовательного интерфейса можно было бы назвать преждевременным в случае невозможности организовать аналогичное соединение через новый интерфейс. К счастью, такая возможность существует — для этого используется USB-кабель с оптронной развязкой, позволяющий соединить два компьютера на расстоянии до 2,5 м. Предельная скорость такого соединения в 1000 раз больше, чем в случае RS-232: 1,5 против 0,018. При использовании специальных повторителей расстояние может возрастать, указаний на предельно возможное расстояние нам найти не удалось. Эксперименты, проведенные в домашних условиях, показали гарантированное соединение на расстоянии 30 м (с использованием шести кабелей USB-повторителей и пяти разветвителей). Хотя дальнейшие эксперименты пришлось прекратить из-за отсутствия дополнительных кабелей, полученные результаты были достаточными для того, чтобы расставание с Commander Link’ом прошло без слез.

Кроме устройств совместимости со старыми интерфейсами существует огромное количество USB-разветвителей (hubs). Это вызвано как ограниченным количеством портов (как правило, их два) на компьютере для подключения USB-устройств (при теоретическом пределе — 127 устройств на один порт), так и упорным нежеланием производителей оборудования устанавливать в свои изделия по два USB-разъема. При этом легко понять их заинтересованность в том, чтобы именно их устройство стояло в конце цепочки, поскольку в этом случае создаются оптимальные условия для его работы. В общем, ситуация складывается абсурдная: если в рабочем компьютере установлены USB-клавиатура, мышь и ZIP-drive (что не является редкостью), то свободных портов уже нет. Однако требовать установки в мышь двух портов — несерьезно. Поэтому USB-разветвители пользуются неизменным спросом у пользователей. Все модели, представленные на рынке, можно разделить на две категории: внешние (выполненные в отдельном корпусе с дополнительным блоком питания) и внутренние (устанавливаемые во внешний отсек корпуса или встраиваемые в окно слотов расширения посредством стандартной монтажной планки). Они в основном различаются используемыми источниками питания и своими дополнительными возможностями. Если внешний хаб использует отдельный блок питания, поддерживает от восьми портов и может иметь встроенные параллельный и последовательный интерфейсы, то возможности встраиваемых моделей значительно скромнее. Их существенным преимуществом является отсутствие громоздкого блока питания, поскольку они используют блок питания системного блока и в отличие от внешнего хаба им не нужно место на столе. У устанавливаемого в отсек расширения хаба есть существенный недостаток — провода подключенных устройств торчат из передней панели компьютера, создавая заметные проблемы в работе. Максимальный комфорт в работе достигается при использовании слотового разветвителя, малое количество дополнительных функций которого с лихвой компенсируется отсутствием торчащих из лицевой панели проводов.

Широкое распространение на рынке получили также устройства сопряжения имеющегося оборудования с компьютером посредством порта USB, а также USB-версии известных продуктов. Можно даже говорить о своеобразной моде на устройства с USB-интерфейсом. При этом очень часто USB-версия устройства выполняет свои основные функции несколько хуже оригинала. В качестве жертв этой моды можно назвать USB-версии TV-тюнеров. Проведенное в тестовой лаборатории «КомпьютерПресс» сравнительное тестирование TV-тюнеров выявило интересную закономерность: даже в случае использования одинаковых базовых чипсетов USB-тюнеры заметно уступают своим «собратьям». В то же время данная тенденция привела к появлению множества устройств, способных существенно облегчить жизнь пользователей.

Примерами таких устройств могут служить сменные накопители большой емкости (ThumbDrive), подключаемые через USB-интерфейс. Их малые размеры (около 5 см) и простота использования открывают широчайшие возможности по их применению, а их достаточно большая емкость (до 512 Мбайт) позволяет отнестись к ним со всей серьезностью как к возможным преемникам морально устаревших 3,5-дюймовых дискет и устройств ZIP. К тому же не нужно приобретать дополнительных устройств, необходимых для их использования (таких, как дисководы ZIP). Большой объем хранимых данных, малые размеры и простота использования позволяют применять эти устройства в качестве носителей конфиденциальной информации. Временным недостатком этих устройств является отсутствие драйверов для Windows 2000.

Весьма интересным устройством является и сетевой адаптер 10Base-T, подключаемый также к порту USB, однако нишу его применения определить достаточно сложно. Хотя мобильные пользователи уже имеют большой выбор PCMCIA-адаптеров, поддерживающий горячую установку, в большинстве ноутбуков установлен один разъем PCMCIA, который зачастую занят (к примеру, мини-винчестером). Нельзя забывать и о пользователях «больших» компьютеров. Если абсолютное большинство служебных компьютеров давно объединено в сеть, то домашние компьютеры такого преимущества чаще всего лишены. Тем не менее регулярно при выполнении переноса больших объемов данных с настольного компьютера на ноутбук возникает мысль о необходимости сети. При этом сеть должна быть самая простая — 100Base-T невыгодно использовать дома вследствие относительно высокой стоимости дополнительного оборудования. Использование обычной сетевой карты может быть невозможно: все слоты расширения, как правило, занимают 3DFX-ускоритель, модем, звуковая карта, тюнеры FM + TV и прочие атрибуты домашнего компьютера. В этом случае идеальным решением представляется использование подключаемого Ethernet-адаптера. Простота его настройки частично компенсирует несколько более низкую (на 10-15%) скорость передачи данных по сравнению с обычной сетевой картой с той же пропускной способностью.

Помимо новых устройств, обязанных своим появлением новому интерфейсному стандарту, все большее количество давно знакомых всем устройств стало комплектоваться дополнительным USB-портом. При этом USB-порт может быть установлен как в качестве дополнительного, так и в качестве основного интерфейса. Наиболее ярким примером может служить оборудование компании Hewlett-Packard, в частности CD-RW 8230е и принтер HP DeskJet 930. Оба эти устройства оснащены USB-портом, но в принтере USB-порт установлен вместе со стандартным интерфейсом Centronics, а в CD-RW он является единственным. Такое отличие представляется вполне обоснованным, поскольку стандартным портом для подключения принтера всегда являлся параллельный порт, имеющийся на каждом компьютере. С этой точки зрения неразумно отказываться от старого доброго интерфейса в пользу относительно молодого и недостаточно знакомого пользователям. Поэтому установка альтернативного порта подключения принтера представляется шагом в направлении совместимости с системами с единым интерфейсом периферийных устройств. Иная ситуация с устройством записи CD-дисков. По сложившейся традиции эти устройства подключались через интерфейс SCSI, о преимуществах которого можно говорить много, однако наличие интерфейса SCSI все-таки осталось прерогативой серверов и мощных рабочих станций. Рядовой же пользователь отдал предпочтение интерфейсу IDE из-за его низкой стоимости. Да, SCSI быстрее и позволяет подключать больше устройств. Но платить более чем в два раза больше за винчестер, который быстрее на 30-50%, чем обычный IDE, — нет, спасибо! Поэтому сейчас сложилась такая ситуация, что USB более распространен, чем SCSI. Естественно, я говорю о сегменте дешевых рабочих станций офисно-домашнего назначения. Поэтому отказ от интерфейса SCSI в пользу USB представляется оправданным с точки зрения стоимости оборудования. Однако здесь необходимо помнить об ограниченной пропускной способности USB. К сожалению, абсолютное большинство использующихся в настоящее время систем имеют поддержку USB 1.1, пропускная способность которого составляет 12 Мбит/с. Это накладывает серьезные ограничения на подключаемые устройства. Уже существует стандарт USB 2.0 с пропускной способностью 480 Мбит/с, который пока не получил широкого распространения. Поэтому пока мы будем вынуждены ограничиваться скоростью записи/перезаписи 4х и скоростью чтения 6х, но только пока.

А сейчас я позволю себе небольшое лирическое отступление. Мое знакомство с USB началось примерно год назад с изучения спецификации и технических возможностей нового стандарта. Это было увлекательное чтение, но не хватало материального воплощения. Хотелось увидеть такое устройство своими глазами и поработать с ним в рабочем режиме. Такая возможность вскоре представилась. Первое USB-устройство Iomega Zip 250 USB попало мне в руки немногим более полугода назад, но это событие сильно изменило мое отношение к новинке в целом. Те из вас, уважаемые читатели, чья профессия относится к области полиграфии, наверняка неоднократно сталкивались с необходимостью прочитать или записать ZIP-дискету, для чего необходимо было найти свободный дисковод. Процесс записи мог занять целый час, если использовался дисковод, подключенный к параллельному интерфейсу. При этом компьютер начинал так «тормозить», что работать на нем до окончания записи было совершенно невозможно. Эту проблему частично решили IDE- (внутренние) и SCSI- (как внутренние, так и внешние) версии дисководов. Но представьте себе человека, на машине которого установлено это устройство: регулярные просьбы пойти покурить, пока будет записана/прочитана очередная дискета, способны вывести из себя даже святого. У последовательного интерфейса в этом смысле было преимущество: он «цеплялся» к абсолютно любой машине. USB-дисковод сочетает в себе универсальность подключения, свойственную параллельному порту, со скоростью, присущей интерфейсам жестких дисков. Кроме того, скорость записи/чтения существенно выше, чем в случае соединения через параллельный порт. К тому же возможность «горячего» подключения/отключения устройства позволяет эффективно использовать его в рамках организации. Так что Iomega Zip 250 USB может служить примером того, насколько облегчает работу использование USB.

Перечень рассматриваемых устройств будет неполным, если из него исключить клавиатуры и манипуляторы «мышь» — наш старый хвостатый друг обрел в USB новую жизнь. Сразу поправлюсь: возможность «горячей» замены для мышей не принципиальна, здесь важен сам факт подключения устройств ввода через единый интерфейс, что в дальнейшем позволит перейти к системам с единым интерфейсом ввода-вывода. Кстати, в настоящее время подавляющее большинство USB-мышей работает не на механическом, а на оптическом принципе. После одного дня работы с такой мышью вернуться к старой очень и очень затруднительно: четкость позиционирования и отсутствие необходимости регулярно чистить шарик вызывают восхищение. Но не обманывайте сами себя — заслуги USB в этом нет.

Мы рассказали только о нескольких новинках, представленных на рынке. Но и такой фрагментарный обзор позволяет обратить взгляд в будущее и попытаться представить то, что нас ожидает. Что ж, попробуем…

В настоящее время каждый компьютер имеет множество встроенных интерфейсов периферийных устройств — последовательные и параллельный порты, разъемы клавиатуры и мыши и т.д. При этом некоторые из них созданы десятилетия назад и не отвечают современным потребностям. Поэтому появление и широкое применение USB может стать первым шагом к системам с единым интерфейсом ввода-вывода, о необходимости которого настойчиво напоминают нам члены Группы поддержки и развития USB. Однако следует отдавать себе отчет в том, что до широкого внедрения USB 2.0 об этом можно даже и не думать, поскольку ограничивать скорость обмена персонального компьютера с внешним миром жалкими полутора мегабайтами в секунду не представляется ни разумным, ни оправданным. Придется еще подождать достаточно долго. В этом году появятся первые платы с поддержкой USB 2.0, но о периферийных устройствах, использующих все новые возможности, мы услышим только в следующем году. Однако это не означает, что через год можно будет выкинуть наши заслуженные «многопортовые» материнские платы, купить новую, поддерживающую только USB-интерфейс, и начать полноценно работать. Такое время наступит еще не скоро — вследствие высокой начальной стоимости нового оборудования. И только когда цены упадут до вполне приемлемой величины, приобретение системы LegacyFree станет вполне реальным. Намечающаяся тенденция перевода всех устройств на USB может привести к «вымиранию» привычных нам слотов расширения ISA/PCI. Это вызовет миниатюризацию персональных компьютеров до размеров современных ноутбуков. Во что превратятся нынешние ноутбуки — предсказывать не берусь, но полагаю, что через пару-тройку лет никого не удивишь ноутбуком размером с современный мобильный телефон, реализующим функции стенографиста и управляемым голосом. Очевидно пока лишь одно: интерфейс USB после многих лет подготовки позволил выполнить многолетнюю мечту пользователей о «горячем» подключении периферийного оборудования, и сделал это легко и элегантно. В дальнейшем скорость передачи данных через этот интерфейс будет расти, будет расширяться и список подключаемых устройств. А потом наступит такой момент, когда, посмотрев на заднюю крышку компьютера, мы не увидим никаких других разъемов, кроме USB. И это будет конец истории интерфейсов, унаследованных нами от самой первой IBM PC XT и ее предшественника — суперЭВМ.

КомпьютерПресс 1'2001