4 Интерфейс ieee 1394
IEEE 1394 — последовательный интерфейс, позволяющий объединять устройства в древовидную структуру. Концентраторы, повторители и мосты являются служебными устройствами. Концентраторы позволяют объединять несколько ветвей в один узел. Повторители служат для усиления сигнала при передаче на расстояние более 4,5 м. Обычно повторитель встраивается в каждое устройство. Внутри одного дерева допускается переход сигнала между любыми двумя узлами не более чем через 16 промежуточных. Петли не допускаются (отсюда и термин «дерево»). Мосты объединяют несколько деревьев в одну сеть. Примечательно, что ведущее устройство в дереве не обязательно расположено в корне. Более того, ведущим может быть любое устройство, а в процессе работы допускается смена ведущего. Несмотря на то, что внешне интерфейс напоминает сеть, для работы устройств с ним достаточно уровня интеллекта, присущего видеоплейеру или камере.
Соединительные кабели шестижильные: по двум жилам подается питание на устройства, не имеющие собственного источника питания, а остальные четыре жилы образуют две экранированные витые пары, каждая в собственном экране. В видеоплейерах и других стационарных видеоустройствах часто используется четырехпроводной кабель, в котором отсутствуют жилы питания. Максимальная длина стандартного кабеля составляет 4,5 м. Напряжение питания нормировано не строго и может колебаться согласно спецификациям стандарта от 7,5 до 33 В.
Скорость передачи составляет 98,304, 196,608, и 393,216 Мбит/с, что повсеместно округляется до 100, 200 и 400 Мбит/с соответственно. Стандартом предусмотрена совместная работа устройств с разной скоростью. При этом общая скорость не устанавливается равной минимальной, а поддерживается на том уровне, на который способно каждое из устройств. Таким образом, на периферии могут подключаться устройства со скоростью передачи 100 Мбит/с, а ближе к центру (корню) — 200 и 400 Мбит/с без потери производительности.
Наиболее замечательным свойством интерфейса IEEE 1394 является способ адресации устройств. Она производится не по адресу устройства, а согласно страничной модели памяти. Адрес пакета имеет ширину 64 бита; из них десять бит выделено на адрес сети, шесть — на адрес устройства, а остальные 48 — на адрес внутри устройства.
Таким образом, воедино может быть связано 1024 сети по 63 устройства (адресация от 0 до 62, адрес 63 зарезервирован) с 281 Тбайт памяти в каждом. С точки зрения процессора имеется нечто вроде прямого доступа к памяти, поделенной на страницы.
Временная диаграмма обычной работы интерфейса разбита на интервалы длиной 125 микросекунд, называемые фреймами, которые обозначаются специальными времязадающими сигналами. Внутри фреймов располагаются пакеты с данными, размещаемые согласно правилам арбитража. Для доступа к интерфейсу каждому устройству во время инициализации выделяется один или несколько каналов. Одному физическому устройству с одним разъемом может соответствовать несколько логических каналов различных типов.
При обработке определенных типов информации (видео, звук) требуется не только передавать значительные объемы данных, но и гарантировать определенную постоянную скорость передачи для обеспечения плавного, без «заиканий», представления. Для этой цели в спецификациях стандарта IEEE 1394 предусмотрены изохронные каналы передачи (по-гречески «изо» — «равный», «хроно» — «время»). Для передачи по изохронным каналам в каждом фрейме отведена его начальная часть. Всего для одного интерфейса может быть отведено до 64 изохронных каналов — по максимальному числу устройств. При инициализации интерфейса после сброса, происходящего при включении питания, подсоединении или отсоединении устройств, каждое из устройств, которому требуется гарантированная полоса передачи, запрашивает необходимое количество единиц времени из общей длины фрейма. Затем, во время нормального функционирования, устройство занимает запрошенное количество времени из каждого фрейма, обеспечивая таким образом непрерывную и равномерную доставку данных. Асинхронные данные передаются в остатке фрейма. При изохронной передаче доставка данных не гарантирована, и подтверждение получения адресатом не высылается.
Передача асинхронной информации (команды, файлы и т. д.) осуществляется по мере наличия свободного времени, оставшегося во фрейме после передачи по изохронным каналам. Пакет, состоящий из адресов приемника, передатчика и собственно информации, поступает на приемник, который высылает пакет, подтверждающий прием. При длинных пересылках возможна отправка одного подтверждения на группу принятых пакетов (до 64 пакетов в группе). При отсутствии подтверждения или наличия сигнала об ошибке происходит повторная передача. Таким образом, по асинхронному каналу обеспечивается гарантированная доставка пакетов.
Автоматическая конфигурация производится каждый раз после включения электропитания, подключения или отсоединения устройства. Тот узел, который обнаружил изменение конфигурации, подает сигнал сброса. Для гарантированного обнаружения этот сигнал имеет длительность 1б7 мкс — это больше длины фрейма. После сброса следует фаза идентификации дерева, во время которой устанавливается топология дерева, образованного устройствами; она продолжается примерно 10 мкс, и за ней следует фаза самоидентификации длиной около 1 мкс, служащая для выделения номеров узлам и выделения каналов. По окончании автоконфигурации начинается режим нормального арбитража, то есть стационарной работы, продолжающийся до следующего сброса.
С точки зрения конструкции материнской платы замена параллельного интерфейса на последовательный может показаться весьма привлекательной, так как позволяет значительно уменьшить количество печатных проводников и упростить их разводку.
Интерфейс IEEE 1394 положен в основу концепции Home Network (Домашняя сеть). Предполагается объединить все информационные устройства в доме (компьютер, кабельный модем, приемник спутникового телевидения, цифровой видеомагнитофон, телевизор, DVD RAM и т д.) в единую сеть, причем из-за способности к самоконфигурированию интерфейса включенные по мере необходимости устройства будут самостоятельно взаимодействовать друг с другом.