Firewire ieee 1394 что это
Трагедия FireWire: разработанную совместными усилиями технологию уничтожили корпоративные войны
«Покажите нам, что индустрия приняла её, и тогда мы тоже её поддержим»
Взлёт и падение FireWire — IEEE 1394, стандарта интерфейса, способного похвастаться высокоскоростной связью и поддержкой изохронного трафика [поток данных, передаваемых с постоянной скоростью, в котором все последовательно передаваемые блоки данных строго взаимно синхронизированы с большой точностью – прим. перев.] – одна из самых трагических историй из области компьютерных технологий. Стандарт был выкован в огне совместной работы. Общие усилия нескольких конкурентов, включая Apple, IBM и Sony, сделали FireWire триумфом дизайна. Он представлял унифицированный стандарт для всей индустрии, одну последовательную шину, чтобы всеми править. Будь у FireWire реализован весь потенциал, он мог бы заменить SCSI и весь огромный бардак портов и кабелей, ютящихся у задней стенки настольного компьютера.
Начало
«Началось всё в 1987 году», – рассказал нам Майкл Джонас Тинер, главный архитектор FireWire. Тогда он был системным архитектором в департаменте маркетинга National Semiconductor, насаждал технические знания среди мало в этом понимающих продажников и маркетологов. Примерно в то время начались разговоры о необходимости создания нового поколения архитектур внутренних шин передачи данных. Шина – это канал, по которому различные данные могут передаваться между компонентами компьютера, а внутренняя шина нужна картам расширения, таким, как научные инструменты или выделенная обработка графики.
Институт инженеров электротехники и электроники (IEEE) быстро уловил появление новых попыток создания трёх несовместимых стандартов — VME, NuBus 2 и Futurebus. Организация презрительно относилась к подобным инициативам. Вместо этого они предложили всем – почему бы не поработать вместе?
Тинера назначили председателем нового проекта по объединению индустрии вокруг единой архитектуры последовательной шины. Последовательная – значит, передача осуществляется по биту за раз, а не по нескольку бит одновременно – параллельная передача быстрее при той же частоте, но у неё выше накладные расходы, и при увеличении частот возникают проблемы с эффективностью.
«Довольно быстро появились люди – включая товарища по имени Дэвид Джеймс, в то время работавшего в архитектурной лаборатории Hewlett-Packard – говорившие: ‘Да, нам тоже нужна последовательная шина’, — рассказал Тинер. – ‘Но мы хотим, чтобы от неё были отводы для соединений с низкоскоростными периферийными устройствами’, типа дисководов для гибких дисков или клавиатур с мышами, и всякого такого».
Входит Apple
Тинер устроился в Apple в 1988-м. Вскоре после этого компания начала поиски преемника Apple Desktop Bus, ADB, использовавшейся для низкоскоростных устройств типа клавиатур и мышей. Apple нужно было, чтобы следующая версия поддерживала и передачу аудиосигналов. А у Тинера было как раз то, что нужно.
Но ранний прототип FireWire оказался слишком медленным. Самые первые варианты предлагали скорость в 12 мегабит в секунду (1,5 Мб/с); Apple хотела 50. Компания боялась, что придётся переходить на дорогую оптику.
Чтобы решить проблему смешанного использования, Тинер и Джеймс – также пришедший в Apple – изобрели изохронный метод передачи – то есть, передачу через регулярные интервалы. Это гарантировало время прибытия данных. Гарантированное время означает, что устройство может более эффективно обрабатывать сигналы с высоким битрейтом, и что в устройстве не будет переменных задержек – задержка в те несколько миллисекунд, что требуются на прохождения интерфейса, всегда будет одной и той же, вне зависимости от обстоятельств. Это делает изохронную передачу идеальной для мультимедиа – для профессиональной работы с аудио и видео, для которой ранее требовалось специальное железо.
Apple назначила в группу аналоговых инженеров Роджера ван Бранта и Флорин Опреску для разработки физического уровня – проводов и идущих по ним электрических сигналов – и для внедрения технологии в ускоренный интерфейс. Ван Брант понял, что можно избежать использования оптики, а вместо неё взять скрученные провода. Дополнительная скорость обошлась без увеличения стоимости.
«Примерно в то же время кто-то в IBM (вот уж удивительно) занимался поисками замены SCSI, — вспоминает Тинер. – И поскольку мы тоже использовали SCSI, мы подумали – может, нам использовать нашу идею для её замены. Мы объединили усилия. Но им хотелось уже скорости в 100 Мбит/с».
Чтобы добиться увеличения пропускной способности, команда обратилась к компании STMicroelectronics. Эти ребята владели трюком, способным удвоить пропускную способность кабеля при помощи хронометрирования (проще говоря, координации поведения разных элементов в контуре) под названием DS-кодирование.
Теперь им был нужен коннектор. «У нас был приказ сделать его уникальным, чтобы любой мог посмотреть на него и сразу понять, что это», – вспоминает Тинер. У Маков того времени было три разных круглых коннектора. У ПК тоже была кучка похожих друг на друга коннекторов.
Они спросили местного эксперта из Apple, какой коннектор им взять. Он отметил, что кабель для Nintendo Game Boy отличался уникальным видом, и они могут сделать его уникальным для своего проекта, поменяв контакты местами. Коннектор сможет использовать ровно ту же технологию, те же штырьки и прочее, но при этом выглядеть по-другому. Что ещё лучше, кабель для Game Boy был первым из популярных, перенёсших хрупкие штырьки внутрь кабеля. Таким образом, когда штырьки изнашивались, можно было просто купить новый кабель, а не заменять и не чинить устройство.
Итоговая спецификация растянулась на 300 страниц – сложная технология с элегантной функциональностью. Её приняли в 1995 году как IEEE 1394, она допускала скорость работы до 400 мегабит (50 Мб) в секунду, одновременно в обоих направлениях по кабелям длиной до 4,5 м. Кабели могли питать подсоединённые устройства током до 1,5 А (и до 30 В). На одной шине могли разместиться до 63 устройств, и все они позволяли подключение и отключение на лету. Всё настраивалось автоматически после подключения, вам не нужно было думать о терминаторах сети или адресах устройств. И у FireWire был свой микроконтроллер, так что он не зависел о флуктуаций в загрузке CPU.
Что в имени?
Первое рабочее название FireWire, ChefCat, было взято из мультика, персонаж которого был на любимой кружке Тинера. Но накануне Comdex ’93, крупной торговой выставки компьютерной индустрии, инженеры предложили в качестве возможного официального названия «Firewire». Маркетингу оно понравилось, хотя они сказали, что «w» нужно сделать заглавной. Так на выставке его формально и представили.
Кроме Texas Instruments, называвшей его Lynx, американские и европейские производители оставили такое название. В Японии всё было по-другому [как всегда]. Sony решила использовать название i.LINK и «DV-input», и заставила большую часть индустрии потребительской электроники делать то же самое. «Официально это было сделано из-за того, что японцы боятся огня, – говорит Тинер. – У них было много пожаров и много сгоревших домов».
Это казалось глупым. Однажды он после работы напоил своих друзей из Sony, и те раскрыли ему настоящую причину, скрывавшуюся в ценности названия. «Sony когда-то не хотела использовать марку Dolby, потому что Dolby звучало лучше, чем Sony, – рассказывает Тинер. – Не как технология, а просто как имя». И с FireWire получилось так же. «Они сравнили FireWire и Sony, и решили, что FireWire звучит круто, а Sony – скучно».
Sony всех спасает
Sony, возможно, и усложнила, и запутала рынок своим i.LINK и своим дурацким четырёхштырьковым коннектором (созданным, к досаде Тинера, без консультации с другими участниками консорциума). Но японский электронный гигант заслуживает похвалы за вывод технологии на рынок.
Большую часть 1990-х в Apple царил беспорядок. Эрик Сиркин, директор Macintosh OEM в New Media Division, рассказал, что ситуация была похожей на маниакально-депрессивный психоз. «Один год компания пыталась соревноваться по ценам с ПК, поскольку совет директоров считал, что она теряет долю рынка», – сказал он. Компания удвоила ставку на потребительское железо и эффективность продукции для снижения стоимости. «В следующем году, – продолжает Сиркин, – после того, как они отвоевали долю рынка, они поняли, что у них нет инноваций. Так что они метнулись в другую сторону».
Инновации FireWire как технологии привлекали внимание технопрессы. Журнал Byte дал ей награду «самая важная технология». Но в Apple, как вспоминает Тинер, для поддержания проекта на плаву требовалось поддерживать заговор между совместно работавшими сотрудниками из Apple и IBM. Каждая из половин команды говорила своим маркетологам, что эту технологию собираются использовать другие компании.
Индустриальный отдел Sony увидел потенциал в FireWire. Команда пыталась завоевать новый рынок цифрового видео, располагавшийся чуть ниже профессионального, и они разрабатывали новый стандарт DV. Вскоре индустриальный отдел Sony пригласил поучаствовать Philips и некоторые другие японские компании. «Они пригласили и Apple, – сказал Сиркин, – из-за FireWire». Через год первые DV-камеры уже готовили для рынка – с поддержкой соединения по FireWire.
«А затем Apple начала просыпаться, – вспоминает Сиркин. – Компьютерщики говорили: О боже мой, оно становится стандартом». А требования IEEE гласили, что все стандарты необходимо предоставлять по лицензии с оплатой формальной стоимостьи.
Intel присоединилась к проекту в 1996-м. Она повлияла на комитет Open Host Standards Committee (OHSC), разработавший стандарт реализации FireWire на компьютерном железе. Intel приготовилась добавить его в свои чипсеты, что означало бы, что FireWire мог бы присутствовать практически во всех новых компьютерах.
Большая часть команды FireWire ушла из Apple примерно в это время, из продолжавшегося внутреннего хаоса. Сиркин попытался организовать стартап на основе FireWire. «Мне это не удалось, и я прекратил попытки и занялся чем-то другим», – рассказал он нам. Тинер и ещё несколько инженеров сформировали компанию Zayante, работавшую по контракту с Intel над реализацией FireWire, а с Hewlett-Packard над созданием принтеров с поддержкой FireWire.
Будущее казалось радужным. FireWire был быстрее и разностороннее другого нового стандарта, USB, с пустяковой максимальной скоростью в 12 Мбит/с, зависевшей от нагрузки CPU (что означало, что реальная скорость передачи была меньшей). Технология получила хорошую прессу. Она даже выиграла Emmy. Казалось, что в следующие пару лет она появится в каждом новом компьютере, и ею будут пользоваться профессионалы из мира аудио и видео. Изготовители жёстких дисков начали переход с SCSI на FireWire для внешних устройств. Уже велись разговоры о размещении технологии в машинах, аэрокосмических аппаратах, домашних сетях, цифровых телевизорах и практически везде, где сегодня можно найти USB.
И в январе 1999 даже Apple, наконец, начала встраивать FireWire в Маки. До этого вам нужно было приобретать PCI-карту расширения.
Начало конца
Индустрия потребительской электроники пришла в ярость. Все посчитали это неподходящим и несправедливым. Intel отправляла своего генерального технического директора к Джобсу на переговоры, но встреча закончилась плохо. Intel решила отказаться от поддержки FireWire, завершить попытки встраивания интерфейса в чипсеты, и поддержать USB 2.0, максимальная скорость которого должна была составить 480 мбит/с (на практике она была около 280, то есть порядка 30-40 Мб/с).
Сиркин считает, что Microsoft могла переломить новую политику лицензирования, процитировав предварительно заключённое соглашение. «Должно быть, Microsoft его выкинула», – предположил он, поскольку «оно бы остановило Apple».
«Они могли бы сказать: Смотрите, вот на что ваша команда соглашалась, а теперь вы нарушаете это соглашение».
Через месяц Apple снизила плату до 25 центов на одну систему, с распределением денег между всеми обладателями патентов. Но было поздно – Intel возвращаться не собиралась.
Не смогли спасти положение и более быстрые и улучшенные версии технологии (более эффективной была версия FireWire 400, за которой последовала FireWire 800, появившаяся в Маках, а затем FireWire 1600 и 3200, которые там уже не появлялись). Не смогла этого сделать и Apple, использовавшая FireWire в первом поколении iPod. Технология исчезла с ПК в течение 2000-х.
Тинер пытался уговорить торговую ассоциацию 1394 перенести FireWire на технологию Ethernet/IEEE 802, поскольку Apple – купившая его проблемную компанию – хотела от неё работы на больших расстояниях. «Ответом было оглушительное молчание, – рассказал он нам. – Они не хотели этим заниматься». Тинер уверен, что причиной всему то, что никто не «хотел быть первым и выйти из зоны комфорта» без секретной поддержки со стороны Apple.
Элегия умершей технологии
Сегодня FireWire исчезает. Её место в верхнем сегменте рынка занял Thunderbolt. На другом конце, где больше объёмы, USB 2.0 уступила место более быстрой USB 3.0, которую сейчас заменяет USB-C – стандарт, поддерживаемый и защищаемый Apple. У него небольшие, более простые коннекторы, которые можно подсоединять вверх ногами, и вдвое большая теоретическая скорость (10 Гбит/с), а также большее разнообразие, чем у USB 3.0. Она может питать HDMI и DisplayPort через адаптер, а также поддерживает всю толпу USB устройств, от 1.0 до 3.1.
Скорости в сетях всех размеров так велики, что потребности в чём-то вроде FireWire уже нет. «Пакеты могут прибыть быстрее, чем они будут востребованы, настолько всё быстро работает, – отмечает Сиркин. – Поэтому о синхронизации беспокоиться уже не нужно». И всё же интересно думать о том, как близко FireWire подошёл к повсеместности – и всё провалилось из-за близоруких действий самой инновационной компании в области вычислений и потребительской электроники.
«Apple создала образ, который невозможно было изменить на рынке – образ лидера и инноватора, – рассказал нам Сиркин. – Стив Джобс помог его создавать. Но в начале 90-х она уже не была инноватором. Она просто выкручивала рукоятку до упора. Немного улучшала процессоры, немного улучшала экраны. Улучшала софт».
«Я думаю, что суть истории в том, что FireWire отражает состояние Apple той эпохи», – продолжал он. Apple перестала видеть себя в роли инноватора. «И появилась очень инновационная технология, которую она просто отказалась использовать в своих компьютерах. Apple лишь нашла другую компанию, в этом случае, Sony, ухватившуюся за эту идею. И после того, как она понравилась Sony, за неё ухватилась и Apple».
Интерфейс FireWire (IEEE 1394) — почему не конкурент usb?
Что такое FireWire?
FireWire представляет собой стандарт высокоскоростной шины последовательного типа. Он необходим для передачи цифрового контента между компьютерными устройствами и различной электроникой. Данный стандарт на сегодня является устаревшим, а использовали его такие крупные бренды как Sony, Apple, Creative, Yamaha и др.
История создания интерфейса
Комитет по микрокомпьютерным стандартам решился на очень важный шаг. Так, в 1986 году осуществилось объединение сразу нескольких вариаций последовательной шины. Это делалось в первую очередь в угоду универсализму, чтобы такие шины все-таки развивались в плане технологий по единому варианту.
При этом непосредственной разработкой FireWire с самого начала занялась именно корпорация Apple. Это произошло в 1992 году, а вот сам стандарт IEEE 1394 был официально принят в 1995 году. Что касается данной технологии, то она создавалась длительное время, но разработка окончилась гораздо раньше.
В самом конце 20 века технологические гиганты стали повсеместно придерживаться идеи внедрения в своих устройствах IEEE 1394. Причем речь шла не только о внешнем, но и внутреннем расположении интерфейса в корпусе компьютера. В свое время для этих целей планировалось выпускать специальные карты контроллеров, в которых присутствовал особый разъем с внутренним направлением. И уже тогда бурно развивалась концепция Device Bay с функцией «горячей» замены.
К сожалению (или к счастью), подобного рода планы в результате не осуществились. Крупные корпорации во главе с Microsoft хоть и пытались вытеснить с рынка интерфейс ATA, но у них практически ничего не получилось. Ключевую роль в таком развитии событий сыграла жесткая позиция Apple в отношении лицензирования и отчислений. «Яблочная» компания настаивала, чтобы покупатели оплачивали не партию или лицензию, а каждый отдельный чип IEEE 1394.
Поэтому с 2010 года стандарт FireWire практически перестал применяться в материнских платах. Его еще можно кое-где встретить, например, в премиальном сегменте IT. Но массовый рынок интерфейс так и не захватил.
Особенности интерфейса FireWire
Если рассматривать кабель, то он состоит из двух витых пар, распаянных разным образом с двух сторон. В плане топологии предельная длина пути достигает 16, а количество устройств может составлять 64. Важной особенностью топологии является древовидная структура. Что касается разъемов, то их может быть максимум 4.
Шина каждый раз сбрасывается, если соединять и отключать устройства. Причем одновременно происходит выбор главенствующего устройства. Отсюда зависит и логическая направленность. После этого может происходить раздача конкретных номеров с последующим исполнением обращений. Одновременно шина передает пакетный трафик с определенным числом портов. Среди остальной передающейся информации нужно отметить предельную скорость нескольких портов и дистанции, а еще ориентацию всех портов. При этом IEEE 1394 «забирает» входящие пакеты данных. Затем вступает в дело стек драйверов, чтобы связать устройства между собой, а также определить единую скорость.
Данная шина осуществляет не только асинхронные, но и изохронные операции. Асинхронные — атомарные операции, чтение и запись 32-битных слов. Применяются номера 16 бит для каждого устройства, а также адреса 24 бит. Имеется поддержка 2-фазных исполнений с получением промежуточного и финального ответа. А вот изохронные операции представляются более четкими и строгими, так как привязаны к частоте 8 КГц, передаваясь в едином ритме. Тут применяются адреса вплоть до 31. И подтверждений здесь нет, поэтому поток данных односторонний.
Скоростные возможности FireWire
Такой интерфейс демонстрирует очень хорошие показатели скорости передачи информации. Речь идет о 400 Мбит/с и выше. Если измерять скорость в мегабайтах, то это от 50 и до 400 (в самых поздних версиях). Этого хватает, чтобы без проблем транслировать мультимедиа контент.
FireWire 400, 800, S800T, S3200
Сразу стоит заметить, что именно так могут обозначаться версии стандарта. Причем эти цифры говорят о максимальной пропускной способности шины. Самые простые и одновременно первые интерфейсы FireWire 400 (IEEE 1394, IEEE 1394a) обеспечивают скорость передачи данных до 400 мегабит в секунду. FireWire 800 (IEEE 1394b) дает возможность наслаждаться транслированием контента до 800 мегабит в секунду.
FireWire S800T (IEEE 1394c) — предельный скоростной показатель достигает 800 мегабит в секунду. И самый продвинутый на сегодня FireWire S3200 (beta mode 8B10B) обеспечивает фантастическую скорость до 3,2 Гбит/с.
Почему FireWire ещё называют IEEE 1394, в чем разница?
По своей сути FireWire и есть IEEE 1394. При этом FireWire является стандартом относительно высокоскоростной шины IEEE 1394. Интересно, что интерфейс FireWire больше связывают все же с продукцией Apple, ведь эта корпорация и занималась основной разработкой стандарта. А в остальных случаях это IEEE 1394, потому что так изначально называлась последовательная шина высокой скорости.
Разъемы подключения, виды IEEE 1394
На данный момент известно о следующих разновидностях разъемов, которые относятся к FireWire:
IEEE 1394 появился в 1995 году для передачи видеопотоков. В дальнейшем использовался и во внешних накопителях благодаря отличной пропускной способности (до 400 Мбит/с). Его доработанная версия IEEE 1394а оказалась утверждена в 2000 году. Совместимость была существенно улучшена, а также повысилась надежность и безопасность соединения.
Более существенные изменения коснулись стандарта IEEE 1394b, который стал актуальным с 2002 года. В результате была повышена максимальность скорость до 800 Мбит/с (в некоторых случаях и до 1600 Мбит/с). Здесь для существенных расстояний предусмотрено использование кабеля волоконно-оптического типа. Более того, в 2007 году появилась на свет спецификация S3200, скорость которой достигает невероятных 3,2 Гбит/с, а кабель может быть 100-метровой длины.
Что касается интерфейса IEEE 1394.1, то он оказался утвержден в 2004 году, чтобы строить гигантские сети с невероятным количеством устройств. А вот IEEE 1394c был принят в 2006 году в качестве основного стандарта для подключения Ethernet-сетей и витопарного кабеля.
Как и где используют FireWire?
Сфер использования FireWire достаточно много. В основном интерфейс применяется для реализации компьютерных и интернет сетей. Также шину широко используют производители RAID-массивов и жестких дисков. С помощью стандарта осуществляется подключение как видео, так и аудио техники. Офисное оборудование (сканеры, принтеры) тоже активно использует IEEE 1394.
Чаще всего стандарт применяется в качестве эффективного инструмента захвата видео и фильмов с MiniDV-видеокамеры. FireWire известен и благодаря подключению компьютерных устройств к корпусам с внешними накопителями. Контроллеры IEEE 1394 часто выполняют роль отладчиков при помощи повышенной пропускной способности.
Звуковые карты и FireWire
Музыкальный бизнес активно использует звуковые карты с интерфейсом FireWire. И здесь причин несколько. Во-первых, благодаря стандарту звукорежиссеры и диджеи могут устанавливать сразу несколько и более звуковых карт на единой шине. Во-вторых, ширины канала хватает, чтобы свободно осуществлять мультиканальную запись, либо же соответствующее воспроизведение музыки. Особое внимание заслуживают звуковые карты от именитых брендов APOGEE, RME и др.
Преимущества и недостатки FireWire
Стандарт имеет много плюсов, но и некоторые минусы.
Переходники и конвертеры FireWire
Сегодня можно отыскать самые разные переходники, которые позволяют подключать практически любое оборудование с использованием FireWire. Особой популярностью пользуются конвертеры с FireWire на USB. Но во многих случаях присутствуют некоторые проблемы, связанные с увеличенными задержками передачи сигнала. Могут возникать и разнообразные ошибки. Поэтому данные переходники подойдут для непритязательных пользователей и новичков, нежели для профессионалов.
Конкуренты FireWire
Пожалуй, главным конкурентом FireWire является интерфейс USB. На протяжении длительного периода времени стандарт USB вел ожесточенную борьбу с детищем Apple. И если вначале FireWire выигрывал за счет быстроты передачи сигнала, то в дальнейшем ситуация изменилась.
С появлением USB 2.0, а потом и USB 3.0, интерфейс IEEE 1394 начал уходить на задний план.
Почему FireWire уже не актуален?
К сожалению, FireWire на данный момент является устаревшим. Его активное производство и внедрение завершилось в 2013 году. При этом на смену ему пришел аппаратный интерфейс нового поколения Thunderboll от все той же Apple. Примечательно, что данный стандарт разрабатывался совместно с Intel. И этот передовой интерфейс смог достаточно уверенно и быстро заменить FireWire практически во всех сферах. Thunderbolt обеспечивает скорость до 20 Гбит/с, комбинируя интерфейсы DisplayPort и PCI Express.
Так почему же «не взлетел» FireWire? Одной из основных причин считается жадность со стороны Apple. Американский гигант желал иметь прибыль буквально с каждого чипа в контроллере интерфейса. Это сразу же сделало стандарт непривлекательным как для производителей «железа», так и для конечных потребителей, которым приходилось существенно переплачивать. Также с появлением USB 2.0 и USB 3.0 многие «козыри» FireWire были уничтожены.
Прямо сейчас будет сложно найти в свободной продаже компьютер или другое оборудование с FireWire на борту. Однако многие профи из мира музыки и звука до сих пор высоко ценят данную шину, ведь с ее помощью легко проводить прямые трансляции, передавая изображение и звучание оригинального качества. Более того, многие видеокамеры можно подключить напрямую друг к другу только с помощью FireWire.