IEEE 1394 (FireWire) – sarjaväylä tiedonsiirtoon ja ulkoislaitteisiin
IEEE 1394 (FireWire) – nopea sarjaväylä tiedonsiirtoon ja ulkoislaitteisiin. Tutustu standardiin, käytä kiintolevyissä, kameroissa ja autojen järjestelmissä.
IEEE 1394 on nimi standardien joukolle, jotka määrittelevät korkean suorituskyvyn sarjaväylän käytettäväksi laitteiden väliseen tiedonsiirtoon. Muita standardin kaupallisia nimiä ovat FireWire, i.Link ja Lynx. Standardia käytettiin laajasti tietokoneen liittämiseen ulkoisiin laitteisiin, kuten kiintolevyihin ja digitaalisiin videokameroihin, ja sitä on sovellettu myös autoissa ja muissa ajoneuvoissa sekä ilmailu- ja teollisuusympäristöissä. Se muistuttaa nykyistä USB:tä, mutta tarjoaa joitakin etuja erityisesti reaaliaikaisessa audiovideo- ja suurten jatkuvien tiedonsiirtojen käsittelyssä. FireWire korvasi monissa sovelluksissa aiempia väyliä, kuten SCSI:n, ja kaapeleiden käsittely oli usein yksinkertaisempaa kuin SCSI:n kohdalla.
Nopeudet ja versiot
IEEE 1394:stä on olemassa useita versioita. Alkuperäiset toteutukset tarjosivat siirtonopeuksia satoja megabittejä sekunnissa (esimerkiksi 100–400 Mbit/s), ja myöhemmät 1394b-versiot nostivat nopeudet 800 Mbit/s:iin ja sitäkin korkeammalle (tietyt jatkokehitykset tukevat 1,6–3,2 Gbit/s -tasoa). Eri versiot ovat suunniteltu taaksepäin yhteensopiviksi, ja 1394b (FireWire 800) pystyi käyttämään myös väylämuunnoksia ja adaptereita, jotta vanhemmat laitteet toimivat yhdessä.
Liittimet, kaapelit ja virransyöttö
FireWire-laitteissa käytettiin erilaisia liittimiä: kuluttajalaitteissa yleisiä 4-pinnisiä liittimiä (ei virtaa), tietokoneissa usein 6-pinnisiä (sisältävät myös virransyötön) ja 1394b:ssä uusi 9-pinninen liitin korkeammille nopeuksille. Kuparikaapelit rajoittuvat tyypillisesti muutamiin metreihin, mutta yhteyksiä voi pidentää toistimilla, kytkimillä tai käyttämällä kuituversioita pidempiin etäisyyksiin. Joissakin toteutuksissa väylä voi toimittaa virtaa laitteille, joten pienet ulkoiset kiintolevyt ja muut oheislaitteet voivat toimia ilman erillistä virtalähdettä.
Ominaisuudet ja edut
- Isochronous-tuki: IEEE 1394 tarjoaa ajoitettua (isochronous) tiedonsiirtoa, joka sopii reaaliaikaisille audio- ja videotiedonsiirroille ilman katkoksia.
- Vertaisverkko (peer-to-peer): laitteet voivat kommunikoida suoraan keskenään ilman keskitettyä isäntälaitetta, mikä on hyödyllistä esimerkiksi kameralta tallennuslaitteelle siirrettäessä.
- Pienempi järjestelmän kuormitus: FireWire pystyi usein käsittelemään jatkuvia suuria siirtoja pienemmällä prosessorikuormituksella kuin aikaisemmat liitännät.
- Hot-plug ja kuuman kytkennän tuki: laitteita voi liittää ja irrottaa järjestelmän käydessä.
Käyttökohteet ja historia
IEEE 1394 kehitettiin 1990-luvulla, ja Apple oli yksi sen varhaisista kannattajista kuluttajalaitteissa. Yksi näkyvimmistä käyttötapauksista oli DV-videokameroiden ja tietokoneiden välinen suora digitaalinen yhteys videon siirtoa varten. Ammattimaisissa audio- ja videolaitteissa FireWire:llä oli vahva asema, koska se tarjosi luotettavan ja ajoitetun siirron. Lisäksi sitä käytettiin ulkoisissa kiintolevyissä, videonauhurien, äänikorttien ja joidenkin teollisuuslaitteiden liitännöissä.
Nykytilanne
Vaikka IEEE 1394 oli tärkeä askel nopeassa sarjasiirrossa, sen suosio kuluttajahaitarilla laski USB:n (erityisesti USB 2.0 ja sitä nopeammat versiot) sekä uusien väylien, kuten Thunderboltin, yleistyessä. Kuitenkin tietyissä ammattikäytön sovelluksissa — etenkin vanhemmassa audiovisuaalisessa laitteistossa ja joissain studiokäytössä — FireWire-yhteydet ovat edelleen käytössä ja niille löytyy adaptereita ja kortteja. Kun työstetään vanhoja DV-tallenteita tai ammattilaitteiden integraatiota, IEEE 1394 voi edelleen olla kätevä ja luotettava vaihtoehto.
Yhteenvetona: IEEE 1394 (FireWire/i.Link/Lynx) on sarjaväylästandardi, joka suunniteltiin erityisesti korkean suorituskyvyn ja reaaliaikaisen tiedonsiirron tarpeisiin. Se tarjosi useita teknisiä etuja, minkä vuoksi se levisi laajasti audio- ja videokäytössä, vaikka markkinoiden kehitys on sittemmin ohjannut kuluttajia muihin liitäntävaihtoehtoihin.
6-nastainen ja 4-nastainen Firewire-liitin
Edut
FireWire on suosittu teollisissa järjestelmissä konenäköä ja ammattikäyttöön tarkoitettuja audiojärjestelmiä varten. Sitä suositaan yleisempään USB:hen verrattuna, koska sen tehollinen nopeus ja virranjakeluominaisuudet ovat suuremmat ja koska se ei tarvitse tietokoneen isäntää. Ehkä vielä tärkeämpää on, että FireWire hyödyntää kaikkia SCSI-ominaisuuksia (vanhempi liitäntämahdollisuus). USB 2.0:aan verrattuna sen tiedonsiirtonopeus on yleensä suurempi. Tämä ominaisuus on tärkeä audio- ja videoeditoreille. Myös monissa koti- tai ammattikäyttöön tarkoitetuissa tietokoneissa on sisäänrakennetut FireWire-portit, kuten kaikissa Apple Inc:n ja Sonyn kannettavissa tietokoneissa sekä useimmissa Dellin ja Hewlett-Packardin nykyisin valmistamissa malleissa. Se on saatavana suurelle yleisölle USB:n ohella myös tee-se-itse-tietokoneiden emolevyissä. FireWireä valmistetaan langattomana, valokuitu- ja koaksiaalikaapeliversiona. FireWiren käyttäjiltä vaaditut tekijänoikeusmaksut ja sen käyttöönoton edellyttämät kalliimmat laitteistot ovat kuitenkin estäneet FireWireä syrjäyttämästä USB:tä massamarkkinoilla, joilla tuotteen hinta on ratkaiseva.
Historia ja kehitys
FireWire on Apple Inc:n nimi IEEE 1394 High Speed Serial Bus -standardille. Applen tarkoituksena oli, että FireWire korvaa rinnakkaisen SCSI-väylän (Small Computer System Interface) ja tarjoaa samalla liitännät digitaalisille audio- ja videolaitteille. Applen alkuperäisen IEEE 1394:n kehitys saatiin päätökseen vuonna 1995, ja sitä seurasi useita muutoksia: IEEE Std. 1394a-2000, IEEE Std. 1394b-2002 ja IEEE Std. 1394c-2006. Nykyisen työn tavoitteena on sisällyttää kaikki nämä neljä asiakirjaa standardin 1394 uuteen tarkistukseen. Sonyn versio järjestelmästä tunnetaan nimellä i.LINK, ja siinä käytetään vain neljää signaalinastaa, eikä siinä käytetä kahta nastaa, jotka syöttävät laitteelle virtaa, koska Sonyn i.LINK-tuotteissa on erillinen virtaliitin.
Versiot
FireWire 400 (IEEE 1394)
FireWire 400 voi siirtää tietoja laitteiden välillä 100, 200 tai 400 Mbit/s tiedonsiirtonopeudella. 6-nastainen liitin on yleisesti pöytätietokoneissa, ja se voi syöttää liitettyyn laitteeseen virtaa. Tyypillisesti laite voi vetää liitännästä noin 7-8 wattia; jännite vaihtelee kuitenkin huomattavasti eri laitteiden välillä.
Parannukset (IEEE 1394a)
Muutos IEEE 1394a julkaistiin vuonna 2000. Siinä standardoitiin jo laajalti käytössä oleva 4-nastainen liitin. Nelinapaista versiota käytetään monissa kuluttajalaitteissa, kuten videokameroissa, joissakin kannettavissa tietokoneissa ja muissa pienissä FireWire-laitteissa. Se on täysin yhteensopiva 6-napaisten liitäntöjen kanssa.
FireWire 800 (IEEE 1394b)
Apple Inc. toi 9-nastaisen FireWire 800 -liitännän kaupalliseen käyttöön vuonna 2003. Tämä uudempi spesifikaatio (1394b) ja vastaavat tuotteet mahdollistavat 786,432 Mbit/s siirtonopeuden. Se on taaksepäin yhteensopiva FireWire 400:n hitaamman siirtonopeuden ja 6-nastaisen liittimen kanssa. Vaikka IEEE 1394a ja IEEE 1394b -standardit ovat yhteensopivia, liittimet ovat kuitenkin erilaisia, joten aiemmissa versioissa käytetyt kaapelit ovat yhteensopimattomia.
FireWire S3200
Joulukuussa 2007 1394 Trade Association ilmoitti, että tuotteet ovat pian saatavilla S3200-tilassa. Siinä käytetään samoja 9-nastaisia liittimiä kuin nykyisessä FireWire 800:ssa, ja se on täysin yhteensopiva nykyisten S400- ja S800-laitteiden kanssa. Tulevien tuotteiden on tarkoitus kilpailla USB 3.0:n kanssa.
Tekninen kuvaus
Nopeudet
FireWire- tai S-merkin jälkeen annetut numerot ilmoittavat likimääräisen nopeuden MBit/s, pyöristettynä ylöspäin seuraavaan sataan. Ensimmäinen versio voi siirtää 98 304 000 bittiä/s eli 12 288 000 tavua/s. Myöhemmin tulleet versiot pystyvät tähän nopeuteen ja sen moninkertaisiin arvoihin. SI-etuliitettä käytettäessä tämä on täsmälleen 98,304 kBit/s, binääri-etuliitettä käytettäessä 96,000 kiBit/s. Sekaannusten välttämiseksi se pyöristetään lähimpään sataan. Näin S3200 ei siirrä 3,200 MBit/s eikä 3,200 MiBit/s, vaan 3,145,728 Mbit/s tai 3,000 MiBit/s. Tämä on noin 2,93 Gibit/s.
Osoitteiden ja väylien hallinta
Toisin kuin USB:ssä, väylää ei hallinnoi koko ajan yksi laite. Jokainen laite voi hallita väylää. Kun uusi laite kytketään, laitteiden välillä neuvotellaan siitä, mikä niistä hoitaa väylän hallinnan.
Osoitteiden pituus on 64 bittiä. Näistä 10:tä käytetään segmenttien tunnistamiseen (verkon osana), 6:ta käytetään solmujen tunnistamiseen ja 48:aa on vapaasti käytettävissä. Useiden segmenttien yhdistämiseen käytettävää standardia ei ole vielä ratifioitu. Tästä syystä kaikki Firewire-verkot käyttävät tällä hetkellä vain yhtä segmenttiä.
Turvallisuuskysymykset
FireWire-väylässä olevat laitteet voivat kommunikoida suoraan muistiin. Suoralla muistin käyttöoikeudella (DMA) laite voi käyttää laitteistoa sisäisen muistin liittämiseksi FireWiren "fyysiseen muistialueeseen". FireWire-levyasemien käyttämä SBP-2 (Serial Bus Protocol 2) käyttää tätä ominaisuutta keskeytysten ja puskurikopioiden minimoimiseksi. SBP-2:ssa aloittaja (ohjaava laite) lähettää pyynnön kirjoittamalla komennon etäyhteydellä määritettyyn alueeseen kohteen FireWire-osoiteavaruudessa. Tämä komento sisältää yleensä puskuriosoitteita aloittajan FireWire-"fyysisessä osoiteavaruudessa". Kohteen on tarkoitus käyttää tätä tilaa I/O-tietojen siirtämiseen aloittajalle ja aloittajalta.
Monet toteutukset käyttävät laitteistoa FireWire-"fyysisen muistialueen" ja laitteen fyysisen muistin väliseen yhdistämiseen. Näihin kuuluvat PC- ja Mac-tietokoneiden käyttämät laitteet, erityisesti OHCI:tä käyttävät laitteet. Tällöin käyttöjärjestelmä ei osallistu siirtoon. Tämä mahdollistaa nopeat siirrot pienellä viiveellä ja estää tietojen tarpeettoman kopioinnin. Se voi kuitenkin olla turvallisuusriski, jos väylään liitetään laitteita, joihin ei luoteta. Siksi asennuksissa, joissa turvallisuus on ongelma, käytetään joko uudempia laitteistoja, jotka käyttävät virtuaalimuistia Firewiren fyysisen muistitilan kartoittamiseen, tai OHCI:n tekemä kartoitus poistetaan käytöstä. Ne voivat myös poistaa koko Firewire-alijärjestelmän käytöstä tai olla käyttämättä Firewireä lainkaan.
Tämä toiminto voi olla hyödyllinen esimerkiksi silloin, kun koneen käyttöjärjestelmä on kaatunut. Joissakin järjestelmissä sitä voidaan käyttää etäkonsolin tarjoamiseen. FreeBSD:ssä dcons-ajuri tarjoaa molempia käyttämällä gdb:tä debuggerina. Linuxissa on olemassa firescope ja fireproxy.
Aiheeseen liittyvät sivut
- USB
- SCSI
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mikä on IEEE 1394?
V: IEEE 1394 on nimi standardeille, jotka määrittelevät sarjaväylän, jota voidaan käyttää tiedonsiirtoon.
K: Mitä muita nimiä IEEE 1394:lle on olemassa?
V: IEEE 1394:n muita nimiä ovat Firewire, i.Link ja Lynx.
K: Mikä on IEEE 1394:n tarkoitus?
V: Standardia käytetään usein tietokoneen liittämiseen ulkoiseen laitteeseen, kuten kiintolevyyn tai digitaaliseen videokameraan. Sitä käytetään myös tiedonsiirtoon autoissa ja lentokoneissa.
K: Miten IEEE 1394 vertautuu USB:hen?
V: Se muistuttaa nykyistä USB:tä.
K: Mitä Firewire korvasi?
V: Firewire korvasi aikaisemman SCSI:n monissa sovelluksissa.
K: Miksi laitteen saaminen ymmärtämään Firewireä on helpompaa kuin sen saaminen ymmärtämään SCSI:tä?
V: Laitteen saaminen ymmärtämään Firewireä on helpompaa kuin sen saaminen ymmärtämään SCSI:tä, koska Firewire-kaapeleiden käsittely on myös paljon helpompaa kuin SCSI-kaapeloinnin.
K: Mitä etuja on Firewiren käyttämisestä SCSI:n sijasta?
V: Firewiren käyttämisen etuja SCSI:n sijasta ovat muun muassa kaapeleiden helpompi käsittely ja laitteen helpompi ymmärtäminen.
Etsiä