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IEEE-1394技术详解
原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-05-16 原文发表时间:2007-05-16 人气:3


IEEE-1394技术详解

IEEE-1394总线技术最早是由Apple公司应用,并称之为“FireWire(火线)”,后被国际电工委员会统一为IEEE-1394标准。当PC设备经历了ISA、PCI技术之后,IEEE-1394技术在数字领域的应用前景受到各大厂家的重视,Sony公司在新的数字摄像机产品中为其注册了“i.Link”商标,Texas Instruments公司注册了“Lynx”商标,实质采用的都是同一标准。我们已经习惯于把ISA总线视为一种淘汰技术,也许不久的将来,PCI就有可能重蹈ISA的覆辙,在可以预见的几年中IEEE-1394技术极有可能取代目前的PCI总线成为数字设备的标准接口。

尽管IEEE-1394目前还没有被PC厂商所广泛采用,但是其在数字成像领域内的重要作用已经为世人所关注。作为业界领头羊的Sony身先士卒,在数字相机、数字摄像机、笔记本电脑甚至桌面PC等众多的产品中对IEEE-1394技术提供了全面的支持。作为IEEE-1394标准最早的应用者Apple公司也对其倾注了极大的心血,该公司的iMAC产品将该技术作为标准应用。此外,软件业巨头Microsoft也已经开始了面向IEEE-1394的产品开发。无疑,这些大公司的介入将会大大推动IEEE-1394技术的普及和推广。

作为一种数据传输的开放式技术标准,IEEE-1394可以被应用于众多的领域。当然,目前来说,IEEE-1394技术使用最广的还是在数字成像领域,支持的产品包括数码相机、摄像机等。然而IEEE-1394的潜在市场远非这些,无论是在计算机硬盘还是网络互联等方面都有其广阔的用武之地。最近,Evergreen公司推出的HotDrive硬盘就采用了IEEE-1394技术。

总体上说,IEEE-1394具有以下特点:

廉价 - 占用空间小 - 速度快 - 开放式标准 - 支持热插拔 - 可扩展的数据传输速率 - 拓扑结构灵活多样 - 完全数字兼容 - 可建立对等网络 - 同时支持同步和异步两种数据传输模式。

下面我们就IEEE 1394技术同目前已经广泛应用的技术进行一些性能比较:

IEEE-1394 VS USB

因为IEEE-1394和USB使用的都是串联接口,而且都支持热插拔,所以人们很容易将两者进行对比。其实,两种技术之间还是存在着非常显著的区别,我们不能将其视为简单的竞争关系,它们都有各自的适用领域。

USB支持的最大数据吞吐量为12Mbps,而绝大多数应用的速度实际只能达到1.5Mbps(虽然USB 2.0标准可以支持400Mbps,但目前只有标准没有产品)。而且,USB需要主机CPU对数据传输进行控制,并只支持异步传输模式。与USB不同,IEEE-1394允许每台设备的最大传输速度可以达到400Mbps(今后有望提升到 800Mbps、1.6Gbps,甚至3.2Gbps),不需要任何主机进行控制,可以同时支持同步和异步传输模式。因此,我们可以看出USB的市场定位是那些对数据带宽要求相对较低的产品,例如鼠标和打印机等;而IEEE-1394则更适合于那些数据传输量更大的设备,如视频设备或计算机硬盘等。

IEEE-1394 VS IDE、PCI

虽然IEEE-1394技术从问世到现在已经有好几年的时间,但是仍然没有在PC市场上占据显著位置。这主要是因为对于是否改变接口技术目前存在着很大的阻力。众所周知,IDE是计算机硬盘所普遍支持的接口技术,使用起来非常方便,而且在过去的几年中不断得到改进,正逐步向ATA/66和ATA/100过渡。不过,目前硬盘已经成为整个计算机系统性能的瓶颈,随着CPU和内存速度的不断提升,硬盘的内部传输速率的限制已经越来越让人无法接受。虽然,IEEE-1394技术不能从根本上解决硬盘内部传输速率的问题,但新技术的应用会使传统的硬盘结构发生变化,所以人们仍期望IEEE-1394成为新一代的硬盘接口标准。

ATA/33可以提供264Mbps的传输速率,ATA/66可以提供528Mbps的传输速率,相对于目前可提供速度为400Mbps的IEEE-1394来说,PCI似乎并不处于劣势。对此,目前业界主要有两种观点:支持PCI的一方认为作为一种成熟的技术,PCI使用非常方便,而且即将出台的PCI/64新标准可以提供高达2,128Mbps的传输速率,IEEE-1394即使能够达到1.6Gbps的速度也不免相形见绌;另外一方则对IEEE-1394持乐观态度,认为IEEE-1394与PCI不同,既可以作为内部总线,也可以作为外部总线,而且IEEE-1394支持热插拔,允许设备之间直接进行通信,占用的系统资源更少。

其实,客观地说,PCI标准仍然会在今后较长的一段时间内继续使用,但是随着PC朝着更加大众化方向的发展以及各种新式外设的出现,IEEE-1394将会为人们带来更多的方便。

IEEE-1394 VS 串行总线

也许有人会认为象IDE或PCI这样的并行总线似乎更加可取,因为更多的导线将提供更大的带宽。其实,并行端口非常复杂,相对于串行总线来说需要更多的软件控制,而且系统占用也很大。因此,并行接口不一定能够提供更快的传输速率。此外,价格也是一方面的因素。更多的控制软件和连接导线都会增加技术的实现成本,而且并行导线容易产生信号干扰,解决这一问题同样也需要增加费用。相对于并行总线,串行总线的另外一个优势就是节省空间,串联线体积更小,使用更加方便。

IEEE-1394接口示意图

上图为IEEE-1394串联线的切面示意图。从图中我们可以看出总共有6条铜质导线,其中2条用于设备供电,4条用于数据信号传输。

虽然IEEE-1394可以通过串联线为接驳设备供电,但是对于各种连接设备来说只靠连接线供电还是远远不够的。例如,象硬盘这种对于电量要求较高的设备就很难从所接入的设备中得到充足的电力供应。以Evergreen推出的HotDrive为例,该硬盘如果与PC连接的话,不需要任何的外部电源供应;但是如果与笔记本电脑连接的话,就需要使用一个外接电源。

IEEE-1394支持两种不同的连接器,最常用的一种是直接与6条铜质导线进行连接。不过,Sony推出了一种只包含4条数据线的小型线缆,并专门设计了与之搭配的新型连接器。这种连接器如果要与标准的6导线线缆连接的话,需要使用转换器。因为小型线缆不提供电源线,所以与之连接的设备只能使用外部电源供电。

开放式主控制器接口OHCI

如名所示,IEEE-1394 开放式主控制器接口(OHCI)是向所有准备支持IEEE-1394技术的厂商提供的开放式标准。OHCI由物理层、链路层、交易层和串行总线管理4个部分组成。具体功能如下:

-物理层(Physical Layer)

提供设备和线缆之间的电气和机械连接,处理数据传输和接收,确保所有设备可以正常访问总线。物理层功能由硬件实现。

-链路层(Link Layer)提供同步和异步模式下的数据包接收确认、地址、数据校验以及数据分帧等。链路层功能由硬件实现。

-交易层(Transaction Layer)只处理异步数据包,提供Read、Write和Lock命令。Read命令向命令发出方传回数据;Write命令向接收方发送数据;Lock命令通过生成往返通路实现Read和Write功能。交易层功能由硬件实现。

-串行总线管理(Serial Bus Management)提供全部总线的控制功能,包括向所有总线连接设备的电力供应、优化定时机制、分配同步通道ID,以及处理基本错误提示等。

在实际操作过程中,设备必须首先要求控制物理层。如果进行异步传输,数据发送和接收方互换地址,然后进行数据传输。当接收方收到数据包时,会向发送方传回确认信息。如果接收方没有受到数据包,则启动错误修复机制。

如果进行同步传输,发送方首先要求获得一个特定带宽的数据通道。然后将通道ID附加在所要传输的数据中一起发送。接收方对数据流进行检测,只有当发现具有特定ID号的数据时才进行接收

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