1394 - Ieee 1394 Standard for a High Performance Serial Bus (Стандарт ieee 1394 для высокопроизводительной последовательной шины)

____________

Технология, первоначально разработанная и поддерживаемая компанией Apple для общих сред (кабельных шлейфовых подключений каждого устройства), представляющая собой дуплексную, последовательную, общую шину для периферийных устройств. Она предназ­начена для подключения компьютеров к та­ким бытовым электронным приборам, как записывающая и воспроизводящая видео- и аудиоаппаратура.

Компания Apple присвоила ей торговую марку FireWire (дословно огненный провод), которая соответствует поддерживаемым скоро­стям передачи данных 100 Мбит/с, 200 Мбит/с и 400 Мбит/с. При этом устройства, которые передают данные на разных скоростях, мо­гут быть одновременно подключены к кабе­лю (поскольку пары обменивающихся дан­ными устройств используют для этого одну и ту же скорость). Рекомендуемая макси­мальная длина кабеля между устройствами составляет 4.5 м. К кабелю общей длиной до 72 м может быть одновременно подключено до 63 устройств (называемых узлами — nodes). У каждого устройства есть свой 6-раз­рядный физический идентификационный номер. Для увеличения числа шин вплоть до максимального значения 1023 могут быть ис­пользованы мосты (при этом у каждого уст­ройства есть свой 10-разрядный идентифика­ционный номер шины) — таким образом может быть подключено до 64449 устройств. Каждое устройство обладает 64-разрядным адресом, который включает в себя перечис­ленные выше 6- и 10-разрядный адреса. Ос­тальные 48 разрядов на каждое устройство могут быть использованы для адресации па­мяти — следовательно, каждое устройство может адресовать до 2⁴⁸ байт (256 Тбайт) па­мяти.

Это предоставляет единственному порту компьютера возможность поддерживать мно­жество периферийных устройств. При этом поддерживается изохронная передача дан­ных, поэтому стандарт 1394 вполне подходит для поддержки мультимедийных приложе­ний реального времени.

Эта шина предназначена для домашних компьютеров и высокопроизводительных бытовых приложений, например, для записи и монтажа оцифрованного видеоматери­ала (многие цифровые видеокамеры поддер­живают ее), фотографий, а также интерфей­сов дисковых накопителей (таким образом, она соперничает с шиной SCSI).

Данная шина предполагает наличие кор­невого узла, выполняющего некоторые фун­кции управления. Корневой узел может быть выбран автоматически во время инициализа­ции шины либо его атрибут может быть при­нудительно присвоен конкретному узлу (ско­рее всего ПК). Некорневые узлы являются либо ветвями (если они поддерживают более чем одно активное соединение), либо листь­ями (если они поддерживают только одно активное соединение).

Одной из функций, выполняемых корне­вым узлом, является функция "хозяина " цикла (cycle master), которая получает наивысший приоритет доступа к шине. Она обеспечива­ет общую синхронизацию остальных уст­ройств на шине, а также изохронных сеан­сов передачи данных.

Кроме того, возможно наличие и диспет­чера шины (bus manager). В его обязанности входит управление питанием шины и неко­торые функции оптимизации.

Диспетчер изохронных ресурсов (isochronous resouce manager) распределяет временные интервалы (из пула 64 номеров каналов) для узлов, собирающихся стать пе­редатчиками (talkers). "Хозяин" цикла посы­лает синхронизирующее сообщение о нача­ле цикла (cycle start) через каждые 125 мкс (как правило). В лучшем случае 80% цикла (100 мкс) резервируется для изохронного тра­фика, а остальная часть цикла становится доступной для асинхронного трафика. Сна­чала узлы с изохронными данными для пе­ресылки, а также те узлы, которым был на­значен номер канала, пытаются получить доступ к шине на время передачи (сразу же после каждого сообщения о начале цикла) и узел, который ближе всего находится к кор­невому узлу, первым получит разрешение на передачу данных. Каждый последующий узел с назначенным номером канала и изохрон­ным трафиком для пересылки последова­тельно получает разрешение на передачу дан­ных. Затем пытаются получить доступ к шине и узлы с асинхронным трафиком.

Все функции диспетчера могут выпол­няться одним и тем же либо различными устройствами.

Как правило, устройства имеют по 1-3 порта, причем одно устройство может быть

включено в любое другое устройство (с уче­том ограничений на то, что между любыми двумя устройствами может быть не более 16 пролетов и они не могут быть соединены петлей). Допускается подключение устройств в "горячем" режиме, поэтому устройства могут подключаться и отключаться в любой момент. При подключении устройств адреса назначаются автоматически, поэтому присва­ивать их вручную не придется.

Данной шиной поддерживается два режи­ма передачи данных (каждый из которых использует пакеты переменной длины):

• Асинхронная передача используется для пе­ресылки данных по конкретному адресу, а подтверждения приема используются для обнаружения ошибок. Трафик, кото­рый не требует очень высоких скоростей передачи данных и не чувствителен ко времени доставки, вполне подходит для данного режима (например, для переда­чи некоторой управляющей информа­ции).

• Изохронная передача предполагает пере­сылку данных через равные промежутки времени, причем подтверждения приема не используются. Этот режим предназна­чен для пересылки оцифрованной видео- и аудиоинформации.

Пакеты данных пересылаются порциям, которые имеют кратный 32 битам размер и называются квадлетами (quadlets). При этом пакеты начинаются, по меньшей мере, с двух квадлетов заголовка (с последующим цикли­ческим избыточным кодом CRC для обнару­жения ошибок), после чего следует перемен­ное число квадлетов полезной информации (с последующим циклическим избыточным кодом CRC полезной информации). Длина заголовков асинхронных пакетов составляет, как минимум, 4 квадлета благодаря 64-раз­рядному адресу и наличию других разрядов, например, разрядов четности. У изохронных пакетов может быть заголовок длиной 2 квадлета, поскольку единственным необхо­димым при этом адресом является номер канала.

Для подключения к данной шине исполь­зуется 6-контактный соединитель. Использу­емый при этом кабель имеет круглую форму и содержит:

• Витую пару А (ТРА), использующую красные и зеленые провода и имеющую общий экран. В ней используется симметричное, разностное напряжение (для обеспечения требуемой помехоустойчи­вости), а данные передаются в обоих на­правлениях с помощью схемы кодирова­ния NRZ (без возвращения в нуль). Фактически используемое напряжение составляет 172-265 мВ.

• Витую пару В (ТРВ), использующую си­ние и оранжевые провода, пересылаю­щую стробирующий сигнал, который из­меняет состояние всякий раз, когда два последовательных разряда данных (на другой паре) одинаковы — такой метод называется кодированием данных со стробированием (data-strobe encoding) и гаран­тирует изменение состояния в паре для передачи данных либо стробирующих сигналов по фронту каждого разряда. Эта пара предназначена для передачи стробирующих сигналов и также экранирована.

• Черно-белые провода, обеспечивающие питание небольших устройств. При этом по проводу VP передается ток 1.5 А на­пряжением 8-40 В, а провод VG заземлен. В будущем в данный стандарт может быть введен аудио-визуальный AV-соединитель и кабель, в котором отсутствуют провода питания.

• Общий экран, который изолирован от экранов пар и прикреплен к корпусам соединителей.

Стандарт IEEE 1394 также называют вы­сокоскоростной последовательной шиной, IEC 1883 и Р-1394 (эти наименования использо­вались в процессе разработки данного стан­дарта). К другим компаниям, способствовав­шим разработке данного стандарта, относятся Texas Instruments, Molex, Adaptec, Western Digital и IBM PC Company.

Стандарт поддерживается отраслевой ас­социацией 1394 Trade Association (см. http://www.1394ta.org/), в которую входят компания Apple и изготовители электронных бытовых приборов. Он составит конкуренцию (не только по стоимости) стандарту DCC (кото­рый использует шину ACCESS.bus и поддер­живается производителями мониторов) и стандарту USB (который поддерживается компаниями Intel, Microsoft и основными поставщиками ПК).

Дополнительные сведения можно найти по адресам: http://firewire.org/aboulla/new.html, http://www.ti.com/sc/1394 и http://ftp.symbios.com/pub/standards/io/1394.

Разработка стандарта была начата в 1988 году, а в декабре 1996 года стандарт IEEE 1394 был утвержден. К планирующимся его последующим усовершенствованиям отно­сится поддержка скорости передачи данных 800 и 1600 Мбит/с.

См. BUS, CRC, DDC, DV, ENCODING, EVC, IEC, ISOCHRONOUS, MULTIMEDIA, SCSI1, SERIAL BUS, USB, V.35 и VIDEO.

16550

___________________________

Популярная интегральная микросхема, пред­назначенная для обработки последовательно передаваемых через СОМ-порты ПК данных.

Речь идет о микросхеме National Semi­conductor 16550AFN UART (или ее аналогах), которая содержит 16-байтный буфер приема и предоставляет многозадачным операцион­ным системам (например, Microsoft Windows, в которой более высокий приоритет доступа к дискам предоставляется важным приложе­ниям) и MS-DOS 6 (когда ее утилита кэши­рования диска SMARTDRV сбрасывает на диск данные задержанной записи) возмож­ность надежного приема данных со скорос­тью выше 9600 бит/с. Это означает, что дан­ные буферизуются (временно сохраняются) в устройстве UART (универсального асинхрон­ного приемопередатчика) во время приема символов, но при этом операционная систе­ма не может их прочитать из устройства UART.

Например, модем стандарта V.34 (28800 бит/с) или V.34+ (33600 бит/с), использую­щий сжатие данных по протоколу V.32bis (который, как правило, обеспечивает степень сжатия, достигающую 4:1), должен использо­вать скорость передачи данных через после­довательный порт, равную 115200 бит/с. На этой скорости прием символов осуществля­ется через каждые 86.8 мкс. Если централь­ный процессор занят выполнением других задач в течение гораздо более длительного промежутка времени, чем указанный выше (даже более старая модель микросхем 8250 UART способна принять второй символ, ожидая при этом чтения первого), то симво­лы в буфере устройства UART будут переза­писаны и, следовательно, потеряны.

Коммуникационное программное обес­печение, взаимодействующее с микросхемой 16550, может оказаться более эффективным, чем при взаимодействии с 8250, поскольку первая микросхема может быть запрограм­мирована на прерывание только после получения устройством UART 1, 4, 8 или 14 сим­волов — таким образом уменьшается коли­чество прерываний (за счет чего сокращает­ся время процессора, которое необходимо для поддержки передачи данных, поскольку перед каждым прерыванием считывается больше символов). Однако установка слиш­ком большого числа принимаемых символов требует, чтобы ЦП реагировал на прерыва­ние очень быстро, поскольку иначе в буфе­ре не окажется достаточно места для хране­ния символов, принятых после прерывания. Обычно этот параметр устанавливается пользователем.

Кроме того, 16-байтовый буфер переда­чи дает процессору возможность записывать в порт по несколько байт за каждое преры­вание (устройство UART должно к этому моменту передать почти все накопленные байты).

Программное обеспечение (терминальная программа или операционная система) дол­жно обладать поддержкой свойства буфери­зации, присущего микросхеме 16550 (чтобы сделать возможной эту буферизацию), по­скольку при включении питания микросхе­ма 16650 работает в режиме 8250. Микросхе­ма INS8250 компании National Semiconductor использовалась в первых ПК IBM, что фак­тически сделало ее стандартной.

Микросхема 16450 представляла собой реализацию микросхемы 8250, которая под­держивала более высокие скорости передачи данных — ведь максимальная скорость пере­дачи данных у микросхемы 8250 составляла около 56000 бит/с, а микросхема 16450 мог­ла работать на скорости 115200 бит/с. Одна­ко у обеих микросхем 8250 и 16450 есть лишь 1-байтовый буфер приема и передачи, что делает их бесполезными для приложений, требующих более высоких скоростей обмена данными во время работы под управлением многозадачных операционных систем (что, собственно, и необходимо многим пользова­телям в настоящее время). В большинстве имеющихся в настоящий момент коммуни­кационных программ, а также в ОС Windows 95 и NT есть встроенная поддержка микро­схемы 16550.

В одной микросхеме 16552 интегрирова­но 2 устройства UART.

Для устройств UART в ПК генерируется тактовый сигнал частотой 1843200 Гц, при­чем он делится аппаратным счетчиком для получения более низких частот, которые предоставляются устройствам UART. Затем

с.26

устройства UART делят этот сигнал на 16 для формирования тактовых сигналов скорости передачи в битах — при этом устройствам UART необходимы тактовые сигналы более высокой частоты, чтобы они могли повысить разрешение обнаружения центра каждого бита символа после приема переднего фронта стартового бита. Первоначально аппаратный счетчик ПК делил тактовые сигналы частотой 1843200 Гц на 12 (в результате чего получалась тактовая частота 153600 Гц) для обеспечения скоростей передачи в битах от 110 до 9600 бит/с (за счет деления указанной выше тактовой частоты на коэффициент от 1 до 87). Для обеспечения скоростей передачи данных до 115200 бит/с новейшее программное обеспечение способно устанавливать коэффициент деления аппаратного счетчика равным 1 (вместо 12).

В более новой микросхеме 16650 UART (иногда еще называемой 16С650) есть схема четырехкратного умножения тактовой частоты для получения скоростей передачи данных до 460800 бит/с с помощью стандартного тактового сигнала ПК частотой 1843200 Гц, предназначенного для синхронизации (при установленном в аппаратном счетчике коэффициенте деления, равном 1). Кроме того, в микросхеме 16650 есть 32-байтный буфер, допускающий прием еще большего числа символов до того, как ЦП сможет их прочитать.

В еще более новых микросхемах 16750 UART интегрированы 64-байтные буферы.

См. ESP, EIA/TIA232, IRQ и UART.

[3M –

Minnesota – название штата,

Mining – добывающая промышленность,

Manufacturing – перерабатывающая промышленность. – Луч.]