2 апреля 2004 года

Авторы:
Патрик Шмид (Patrick Schmid)
Рейнер Пабст (Rainer Pabst)

Краткое изложение:

Интерфейс USB 2.0 часто не удовлетворят повышенным требованиям ряда приложений по скорости передачи. Для таких приложений, как высокоскоростное резервное копирование на жесткие диски производители начали продвигать интерфейс FireWire 800. В данной статье рассматривается надежность и производительность использования FireWire в качестве сетевого протокола, а также его будущее с точки зрения передачи данных.

Потенциальные возможности высокоскоростной передачи данных с использованием FireWire

Несмотря на максимальную скорость 400 Мбит/с для FireWire (S400) и до 480 Мбит/с для USB 2.0, USB в этой гонке отстает. Почему? Это несоответствие возникло в силу того, что некоторые приложения для FireWire предлагают обеспечивают надежную передачу данных по сравнению с USB.

Протокол USB может установить соответствие только одного внешнего устройства одному порту компьютера. Именно поэтому компьютеры старших моделей имеют именно восемь USB-портов. Кроме того, используя концентратор USB можно создавать дополнительные порты USB для подключения большего количества устройств. Производительность в этом случае может изменяться в очень широких пределах.

Совсем по-другому обстоят дела с интерфейсом FireWire. Все устройства в этом случае подключаются последовательно, образуя одноранговую логическую цепочку. Кроме того, этот протокол допускает физическое ветвление. Благодаря этому методу, может еще больше увеличить протяженность цепочек. Однако если потребуется снять одно из устройств, придется разрывать подключение всех входящих в цепочку устройств. Кроме того, существует аспект, который изменить в протоколе FireWire уже невозможно – все устройства должны поддерживать существующую полосу пропускания.

На 400 Мбит/с развитие не остановилось. Так уже в мае 2002 года был одобрен стандарт IEEE 1394b, предусматривающий скорости передачи данных 800 и 1600 Мбит/с (S800 и S1600). Мы протестировали исходную конфигурацию.

FireWire – история до настоящего момента

FireWire был впервые утвержден в 1995 году, как стандарт IEEE 1394. В то время этот порт со скоростью до 400 Мбит/с (известный также под названием i.LINK от Sony или Lynx от TI) значительно превосходил все существующие тогда  протоколы. Кроме того, он предлагал возможность установки и разрыва соединения во время работы (“горячее подключение”).

Стандарт 1394 является протоколом шины, позволяющим подключить до 63 устройств. В отличие от сетей BNC или SCSI эти устройства не обязательно должны быть физически подключены последовательно, но могут быть организованны в виде структуры в ветвлением. Более того, сигнальный кабель не должен завершаться сопротивлением, и адреса устройства назначаются динамически в фоновом режиме.

В последние годы FireWire стал также стандартным аксессуаром любой материнской платы высокого класса. Texas Instruments, VIA и все остальные предлагают сегодня весьма недорогие чипы контроллеров FireWire.

Более того, не смотря на теоретически более низкую скорость передачи по сравнению с USB 2.0, IEEE1394 реально обеспечивает более высокие скорости передачи, а, при использовании высококачественных чипов FireWire, нагрузка на центральный процессор ниже.

Технические основы FireWire

Этот кабель используется также для подключения старых устройств FireWire к контроллеру 1394b.

Основу интерфейса составляет 6-контактный разъем, использующий две витые пары проводов для передачи данных и два провода для подачи питания. Эта схема позволяет работать с напряжениями от 8 до 30 при токе до 1,5 А.

Максимальная длина кабеля между устройствами составляет 4,5 м при полной мощности. При этом последовательно можно подключить не более 17 устройств. Также не допускается замыкание цепи. На практике обычно используется подключение от 1 до 3 устройств.

Также невозможно недооценить еще одно преимущество FireWire. По сравнению с USB 2.0 устройства FireWire обычно без проблем работают под операционными системами Linux и Mac OS.

FireWire i.Link для ноутбуков

В ноутбуках вместо 6-контактного разъема FireWire используется 4-контактный i.LINK. Вопрос, насколько вообще это полезно для мобильного использования, постоянно дискутируется. Некоторые пользователи всегда предпочитают иметь возможность использовать устройства FireWire, тогда как другие хотели бы по-возможности избежать этого, чтобы не сажать батарею. Здесь следует напомнить, что в разъеме i.LINK отсутствуют провода для подачи питания.

FireWire как сетевое решение

FireWire действительно представляет собой альтернативу для объединения в сеть небольшого количества компьютеров, поскольку при скорости 400 Мбит/с даже старые адаптеры FireWire превосходят лучшие сетевые карты 100 BaseT при выполнении простых заданий по передаче данных (см. раздел с результатами тестирования).

Многие пользователи просто не догадываются, что можно использовать порты FireWire для организации небольших сетей. Имея два компьютера, для организации сети достаточно по одному порту FireWire на систему. Однако для сети из трех и более компьютеров нужно уже по два порта FireWire на систему. Точно также потребуется два порта для систем, внутри цепочек из устройств FireWire (один на входе и один на выходе), разве что последнему компьютеру достаточно одного порта.

USB 2.0 также можно использовать для создания небольших сетей, хотя в этом случае потребуются специальные кабели.

Создание сети на основе USB or FireWire является настоящим вызовом для операционных систем. Сети FireWire без проблем работают под Linux и Mac OS. Однако под Windows в этом случае передачу IP-данных обеспечивает только один протокол IPv4 для 1394.

Маловероятно, чтобы IP-адрес, необходимый для работы сети, был доступен для FireWire через DHCP, поскольку на сегодняшний день для этого еще не создан ни один сервер. Это все же небольшая проблема, поскольку в небольших сетях нетрудно назначить IP-адрес вручную.

Однако FireWire представляет огромную угрозу безопасности. Данные, проходящие через компьютеры по цепочке сети FireWire, могут легко контролироваться и извлекаться при каждой пересылке. В свою очередь, Ethernet с коммутаторами не позволяет контролировать поток данных между двумя компьютерами, если только не используется управляемый коммутатор с функцией зеркального отражения трафика портов. Для всех, кто этого не боится, FireWire предлагает сетевое решение, совершенно достаточное для домашнего использования. И производительность в этом случае гораздо лучше, чем у Ethernet с его 100 Мбит/с.

Кандидат №1 на тестирование: Century Global 1394b V1

Для этого теста мы использовали карты производства Century Global. Карта 1394b, известная как V1, сделана на основе TSB82AA2 от Texas Instruments, и Windows мгновенно опознает ее как OHCI-совместимое устройство 1394. К сожалению, непросто понять, какой здесь работает режим. Драйверы или утилиты производитель не поставляет.

Каждый из адаптеров оборудован тремя портами 1394b, которые могут работать в любой конфигурации – как с тремя терминалами, так и с сетью FireWire с одним дополнительным терминалом.

Разработчики Century Global заложили замечательные возможности, оборудовав карту 64-битным интерфейсом PCI. Имея быстродействие 800 Мбит/с (или 100 Мбайт/с), достигает примерно верхнего предела производительности, на которую способна обычная 32-битная шина при 33 МГц. Теоретически это значение должно быть около 132 Мбайт/с. Однако на практике оно меньше, поскольку шина равным образом используется всеми подключенными к ней устройствами. Звуковая карта, контроллер USB (мышь, клавиатура, веб-камера, принтер, сканер), карта TV и видео монтажа, - все они подсаживают пропускную способность. Теоретическая максимальная скорость достигает только в редких случаях.

Три подключения позволяют работать в сети даже в режиме “концентратора FireWire”.

Благодаря 64-битному интерфейсу PCI, контролер не имеет никаких ограничений по пропускной способности.

Кандидат №2 на тестирование: WiebeTech Fire800

Одно из главных применений 1394b – это работа с высокоскоростными внешними жесткими дисками. Fire800 представляет собой удобный корпус для 3,5-дюймового жесткого диска с интерфейсом UltraATA, и уже оборудован интерфейсом FireWire 800.

В стандартную комплектацию входят обычный интерфейс FireWire (1394a) и порт USB 2.0, что значительно повышает связность.

Небольшая алюминиевая стойка позволяет устанавливать Fire800 вертикально.

При тестировании мы использовали Western Digital WD2500JB с частотой вращения шпинделя 7200 об/мин и 8-мегабайтным КЭШем – один из самых быстрых современных жестких дисков.

По сравнению с другими корпусами для внешних жестких дисков Fire800 выглядит очень компактно.

Испытательный стенд

В этот раз мы использовали два испытательных стенда, поскольку мы хотели сравнить скорость передачи данных 1394b с 100 BaseT Ethernet. Кроме испытательного стенда с накопителем данных (система 1) мы использовали также второй компьютер с близкой производительностью. Оба из них были оборудованы картой3COM 3C905TX и контроллером Century Global 1394b V1.

Результаты тестирования

Заключение

Интерфейс FireWire 800, или IEEE 1394b, при подключении к нему внешнего жесткого диска позволяет передавать данные со скоростью до 54 Мбайт/с, что совсем ненамного опережает другие варианты, которые мы тестировали ранее. Кроме того, при работе в качестве сетевого адаптера, 1394b обеспечивает пропускную способность до 400 Мбит/с. При передаче файлов объемом в несколько сотен мегабайт каждый типичное зарегистрированное нами значение скорости передачи составляло около 30 Мбайт/с, что значительно превышало возможности 100-мегабитного интерфейса Ethernet (см. результаты тестирования).

Firewire не идеально удовлетворяет условиям сетевого трафика. Слабым место использования FireWire в качестве сетевого интерфейса является то, что он должен быть совместим с многочисленными приложениями. Кроме того, протокол IPv4 для 1394, похоже, не оптимизирован на максимальную производительностью. Более того, сетевая реализация Windows имеет подмоченную репутацию, на фоне того, как обе системы Unix/Linux предлагают значительно более высокие скорости передачи данных.

Как уже упоминалось, FireWire представляет также угрозу безопасности, в то время как соединение двух компьютеров через интерфейс FireWire обеспечивает значительно более высокие скорости передачи данных, чем обычные системы Ethernet. Сетевое соединение трех и более компьютеров увеличит трафик и уменьшит сетевую производительность FireWire. Поэтому трудно сказать однозначно, начиная с какого количества компьютеров, и в каких случаях, имеет смысл переходить на решения Ethernet.

Не смотря на недостатки контроллеры 1394b, похоже, скоро станут в чести у производителей системных плат, как дополнительный высокоскоростной интерфейс. А пользователи, в свою очередь, должны быть готовы к подорожанию материнских плат.

В конечном счете, устройства FireWire представляют собой полезное приложение для шины PCI Express, т.к. со своей пропускной способностью 250 Мбайт/с она позволит в будущем подключать адаптеры FireWire, не вызывая проблем трафика.

Источник: по материалам Tom's Hardware Guide.