Для рішення всіх цих проблем і високошвидкісної передачі даних була розроблена шина IEEE 1394 (Firewire).
IEEE 1394 - високошвидкісна послідовна шина
Стандарт підтримує пропускну здатність шини на рівнях 100, 200 і 400 Мбит/с. У залежності від можливостей підключених пристроїв одна пара пристроїв може обмінюватися сигналами на швидкості 100 Мбит/з, у той час як інша на тій же шині - на швидкості 400 Мбит/с. На початку наступного року будуть реалізовані дві нові швидкості - 800 і 1600 Мбит/з, що в даний час пропонуються як розширення стандарту. Такі високі показники пропускної здатності послідовної шини практично виключають необхідність використання рівнобіжних шин, основною задачею яких стане передача потоків даних, наприклад незжатих відеосигналів, усередині комп'ютера.
Таким чином, Firewire задовольняє всім перерахованим вище вимогам, включаючи:
· Цифровий інтерфейс - дозволяє передавати дані між цифровими пристроями без втрат інформації
· Невеликий розмір - тонкий кабель заміняє купу громіздких проводів
· Простота у використанні - відсутність термінаторів, ідентифікаторів пристроїв або попередньої установки
· Гаряче підключення - можливість переконфігурувати шину без вимикання комп'ютера
· Невелика вартість для кінцевих користувачів
· Різна швидкість передачі даних - 100, 200 і 400 Мбит/з
· Гнучка топологія - рівноправність пристроїв, що допускає різні конфігурації
· Висока швидкість - можливість обробки мультімедіа-сігналу в реальному часі
· Відкрита архітектура - відсутність необхідності використання спеціального програмного забезпечення
Завдяки цьому шина IEEE 1394 може використовуватися з:
· Комп'ютерами
· Аудіо і відео мультімедійними пристроями
· Принтерами і сканерами
· Твердими дисками, масивами RAID
· Цифровими відеокамерами і відеомагнітофонами
Найпростіша система для відеоконференцій, побудована на шині IEEE 1394, що використовує два 15 fps аудіо/відео каналу завантажить усього третю частину 100Mbps інтерфейсу 1394. Але, у принципі, для цієї задачі можливо і використання 400Mbps інтерфейсу.
Шість контактів FireWire приєднані до двох проводів, що йдуть до джерела харчування, і двом крученим парам сигнальних проводів. Кожна кручена пара і весь кабель у цілому екрановані. Проводу харчування розраховані на струм до 1,5 А при напрузі від 8 до 40 В, підтримують роботу всієї шини, навіть коли деякі пристрої виключені. Вони також роблять непотрібними кабелі харчування в багатьох пристроях. Не дуже давно інженери Sony розробили ще більш тонкий чотирьох дротовий кабель, у якому відсутні проводу харчування. (Вони мають намір додати свою розробку до стандарту.) Цей так називане AV-рознімання буде зв'язувати невеликі пристрої, як "листи" з "гілками" 1394.
Гніздо рознімання має невеликі розміри. Ширина його складає 1/10 ширини гнізда рознімання SCSI, у нього лише шість контактів (у SCSI - 25 або 50 рознімань).
До того ж кабель 1394 тонкий - приблизно в три рази тонше, ніж кабель SCSI. Хврет отут простий - адже це послідовна шина. Усі дані посилаються послідовно, а не паралельно по різних проводах, як це робить шина SCSI.
Топологія
Стандарт 1394 визначає загальну структуру шини, а також протокол передачі даних і поділу носія. Деревоподібна структура шини завжди має "кореневе" пристрій, від якого відбувається розгалуження до логічного "вузлам", що знаходяться в інших фізичних пристроях.
Кореневий пристрій відповідає за визначені функції керування. Так, якщо це ПК, він може містити міст між шинами 1394 і PCI і виконувати деякі додаткові функції по керуванню шиною. Кореневий пристрій визначається під час ініціалізації і, будучи один раз обраним, залишається таким на увесь час підключення до шини.
Мережа 1394 може включати до 63 вузлів, кожний з яких має свій 6-розрядний фізичний ідентифікаційний номер. Кілька мереж можуть бути з'єднані між собою мостами. Максимальна кількість з'єднаних шин у системі - 1023. При цьому кожна шина ідентифікується окремим 10-розрядним номером. Таким чином, 16-розрядна адреса дозволяє мати до 64449 вузлів у системі. Оскільки розрядність адрес пристроїв 64 біта, а 16 з них використовуються для специфікації вузлів і мереж, залишається 48 біт для адресного простору, максимальний розмір якого 256 Терабайт (256х10244 байт) для кожного вузла.
Конструкція шини дивно проста. Пристрої можуть підключатися до будь-якого доступного порту (на кожнім пристрої звичайно 1 - 3 порти). Шина допускає "гаряче" підключення - з'єднання або роз'єднання при включеному харчуванні. Немає також необхідності в яких-небудь адресних перемикачах, оскільки відсутні електронні адреси. Щораз, коли вузол додається або вилучається з мережі, топологія шини автоматично переконфігурується відповідно до шинного протоколу.
Однак є кілька обмежень. Між будь-якими двома вузлами може існувати не більше 16 мережних сегментів, а в результаті з'єднання пристроїв не повинні утворюватися петлі. До того ж для підтримки якості сигналів довжина стандартного кабелю, що з'єднує два вузли, не повинний перевищувати 4,5 м.
Протокол
Інтерфейс дозволяє здійснювати два типи передачі даних: синхронний і асинхронний. При асинхронному методі одержувач підтверджує одержання даних, а синхронна передача гарантує доставку даних у необхідному обсязі, що особливо важливо для мультімедійних додатків.
Протокол IEEE 1394 реалізує три нижніх рівні еталонної моделі Міжнародної організації по стандартизації OSI: фізичний, канальний і мережний. Крім того, існує "менеджер шини", якому доступні всі три рівні. На фізичному рівні забезпечується електричне і механічне з'єднання з конектором, на інших рівнях - з'єднання з прикладною програмою.
На фізичному рівні здійснюється передача й одержання даних, виконуються арбітражні функції - для того щоб усі пристрої, підключені до шини Firewire, мали рівні права доступу.
На канальному рівні забезпечується надійна передача даних через фізичний канал, здійснюється обслуговування двох типів доставки пакетів - синхронного й асинхронного.
На мережному рівні підтримується асинхронний протокол запису, читання і блокування команд, забезпечуючи передачу даних від відправника до одержувача і читання отриманих даних. Блокування поєднує функції команд запису/читання і роблять маршрутизацію даних між відправником і одержувачем в обох напрямках.
"Менеджер шини" забезпечує загальне керування її конфігурацією, виконуючи наступні дії: оптимізацію арбітражної синхронізації, керування споживанням електричної енергії пристроями, підключеними до шини, призначення ведучого пристрою в циклі, присвоєння ідентифікатора синхронного каналу і повідомлення про помилки.
Щоб передати дані, пристрій спочатку запитує контроль над фізичним рівнем. При асинхронній передачі в пакеті, крім даних, утримуються адреси відправника й одержувача. Якщо одержувач приймає пакет, то підтвердження повертається відправникові. Для поліпшення продуктивності відправник може здійснювати до 64 транзакцій, не чекаючи обробки. Якщо повернуто негативне підтвердження, то відбувається повторна передача пакета.
У випадку синхронної передачі відправник просить надати синхронний канал, що має смугу частот, що відповідає його потребам. Ідентифікатор синхронного каналу передається разом з даними пакета. Одержувач перевіряє ідентифікатор каналу і приймає тільки ті дані, що мають визначений ідентифікатор. Кількість каналів і смуга частот для кожного залежать від додатка користувача. Може бути організоване до 64 синхронних каналів.
Шина конфігурується таким чином, щоб передача кадру починалася під час інтервалу синхронізації. На початку кадру розташовується індикатор початку і далі послідовно в часі випливають синхронні канали 1, 2... На малюнку зображений кадр із двома синхронними каналами й одним асинхронним
Час, що залишився, у кадрі використовується для асинхронної передачі. У випадку встановлення для кожного синхронного каналу вікна в кадрі шина гарантує необхідну для передачі смугу частот і успішну доставку даних.
Резюме
Таким чином, у швидкому майбутньому, на задній панелі комп'ютера можна буде побачити виходи лише двох послідовних шин: USB для низько швидкісних застосувань і Firewire - для високошвидкісних. Причому шлях у життя в шини IEEE 1394 відбудеться набагато швидше, ніж у USB. У цьому випадку виробники програмних продуктів і апаратури діють спільно. Уже зараз доступні різні види пристроїв із шиною Firewire, підтримка цієї шини буде убудована в операційну систему Windows 98 і в найближчому майбутньому ведучі виробники чипсетів для PC умонтують підтримку цієї шини у свої продукти. Так що 1999 рік стане роком Firewire.
(Intelligent Input/Output)
I2O (Intelligent Input/Output) - специфікація, що визначає стандартну архітектуру інтелектуального введення/висновку, що не залежить від специфічних пристроїв і операційної системи. Специфікація I2O покликана вирішити дві ключові проблеми:
· Зайнятість процесора операціями введення-висновку
· Необхідність у розробці драйверів для кожного пристрою і для кожної операційної системи
Суть архітектури I2O полягає в обробці низькорівневих переривань уведення-висновку, що надходять від пристроїв, не центральним процесором (CPU), а спеціалізованим процесором уведення-висновку (IOP), розробленим спеціально для цієї мети. В даний момент ця задача вирішується застосуванням RISC-процесора i960, що працює на частоті 66 МГц зі своєю власною пам'яттю, обсягом до 64 МБ. За підтримкою обміну повідомленнями між декількома процесорами, архітектура I2O розвантажує центральний процесор і дозволяє виконання задач, що вимагають інтенсивного введення-висновку і широкої смуги пропущення, наприклад відео-додатків або роботи в середовищі клієнт-сервер. Застосування I2O не обмежені і вона може бути використана як в одно-процесорних, так і багатопроцесорних і кластерных системах.