Vatra u kablu

Ivan Todorović

Razvoj Firewire tehnologije započeo je Apple, daleke 1986. godine. 1991. je podnet zahtev IEEE-u za usvajanje standarda, da bi nakon četiri godine Firewire bio ozvaničen, a potom dobio i drugo ime, IEEE-1394 High Perfomance Serial Bus. Treće, i nadamo se poslednje ime, dobio je iz zaslugom ljudi iz marketinga korporacije Sony, kojima se nije dopalo što je Apple zaštitio ime Firewire, pa su ga nazvali i.Link. Ova tri naziva su sinonimi, pa ćemo koristiti skraćenicu koja je najčešće u upotrebi - 1394.

Sony "probija led"

Sam Apple nije primenio tehnologiju koju je osmislio (zlobnici bi rekli, kao i obično) - 1394 port se standardno ne ugrađuje ni u njihove najjače mašine. Ko zna šta bi bilo sa 1394 standardom da Sony nije još 1996. u digitalne kamkordere ugradio 1394 priključak i tako "naterao" PC industriju da uhvati korak. Najbrži je bio Adaptec koji je napravio PCI 1394 kontroler, prvo u verziji bez, a posle i sa SCSI interfejsom. Te kontrolere su brojne firme nadogradile u zasebne proizvode, ali sve to ne bi bilo dovoljno da se nisu uključili Intel i Microsoft.
Intel se na svojim Web stranama "kune" u Firewire - odavno je najavio priključke na pločama, ali se na ispunjenje tog obećanja i uklanjanja potrebe za dodatnim kontrolerima još čeka. Ovih dana se na 1394 listama stalno sreću Intel-ovi inženjeri koji traže razne Firewire uređaje, što znači da je sve u fazi testiranja, tako da ćemo verovatno sačekati još koju generaciju ploča pre nego što Firewire port postane uobičajena stvar, kao što je sada USB port.
Microsoft je gromoglasno najavio punu podršku za 1394 u Windows 98 i NT 5. U slučaju Windows-a 98, dobili smo kernel komponentu IEEE 1394 bus class driver. U okviru WDM (Win32 Driver Model) DDK Beta 2 je fajl Sonydcam.sys, WDM mini drajver za Sony-jevu desktop kameru, koju je Microsoft proglasio hardverski kompatibilnom sa Windows-om 98. Pošto su nam potrebni drajveri za korisnije sprave od te Sony-jeve "igračke", u okviru pomenutog DDK-a se nalazi izvorni kod tog mini drajvera, za koji Microsoft kaže da treba da bude model na osnovu koga proizvođači mogu da napišu drajvere za ostale 1394 uređaje. Isti WDM drajver će raditi i pod Windows-om 98 i pod NT 5.
Ima i onih kojima se još više žuri da istrče na 1394 teren nego Microsoft-u i Intel-u - Compaq je prvi pustio u prodaju Presario 5635, koji podržava 1394 na matičnoj ploči. Izgleda da je Compaq otkupio rešenje od Adaptec-a i da je ugrađeni set čipova potpuno kompatibilan sa Adaptec 894x čipsetom. I prateći drajveri su Adaptec-ovi, kao i aplikacije DV Deck i Digital Video Producer. Videćemo da li će drugi proizvođači izbaciti slične modele, ili će sačekati da Intel uvede podršku na matičnim pločama.

Kako funkcioniše

Vreme je da vidimo kako 1394 funkcioniše. 1394 magistralu čine bus bridge-vi i nodovi. Adresiranje je 16-bitno, tako da je teoretski moguće da postoje preko 64000 nodova na istoj magistrali. Deset bita čine Bus_ID, a šest bita Node_ID: na jednoj 1394 magistrali mogu da postoje maksimalno 1023 bridge-a, a da na svakom bridge-u budu po 63 noda. To limitira broj uređaja na vezanih na jednu tipičnu PCI adapter karticu sa 1394_to_PCI bridge-om na 63.
Svaki nod po standardu može da ima maksimalno 27 ravnopravnih konektora. Najčešće se stavljaju tri konektora po nodu, što omugućava da se 1394 uređaji vezuju jedan na drugi "u seriju" (daisy-chained). Dozvoljeno je maksimalno 16 hop-ova; maksimalna dužina kabla je 4.5 m, pa je najveća udaljenost dva uređaja koja su povezani 1394 vezom 72 m. Naravno, već se razvijaju kablovi boljih, nestandardnih, performansi koji će prevazići ovo ograničenje.
Fizičko dodeljivanje adresa svakom nodu vrši se pri svakom priključenju uređaja na njega, a takođe i posle svakog eventualnog prekida napajanja uređaja. Ovakva struktura ukinula je potrebu za device_ID switch-evima i omogućila da se na 1394 magistralu uključuju i isključuju čitave grane, bez uticaja na rad i performanse sistema. Detalji strukture Firewire bus protokola prikazani su na slici 1; deklarisane brzine transfera su 100, 200 ili 400 Mbps (12.5, 25 ili 50 MBps), ali su po 1394b poboljšanoj verziji standarda predviđene još brzine od 800 Mbps, 1.6 Gbps i čak 3.2 Gbps.
Firewire protokol se implementira pomoću dva čipa: Physical (PHY) layer i Link layer chip. PHY čipove koji se danas koriste proizvode uglavnom Texas Instruments i IBM, dok je za LINK čipove izbor nešto širi. Još jedan od velikih proizvođača koji su ušli u komercijalnu proizvodnju samog čipseta je i Lucent (AT&T). U uređajima se kombinuju ne samo čipovi različitih proizvođača, već i različitih brzina. Na primer, najrasprostranjeniji Adaptec-ovi PCI kontroleri koriste IBM-ov 200 Mbps PHY čip i sopstveni 400 Mbps LINK čip, dok se u Sony-jevim uređajima koriste Texas Instruments-ovi 200 bps PHY i 400 bps Link čipovi.
Pošto se pri definisanju standarda jako insistiralo na tome da svi uređaji mogu da se uključuju bez obzira na stanje njihovog napajanja, posebna pažnja je posvećena definisanju kabla i konektora. Neko se dosetio da se za konektor iskoristi dizajn priključka koji se koristi u Nintendo GameBoy-u, računajući da ako takav konektor izdržava da ga deca uključuju, izdržaće (valjda?) i "ozbiljnije" korisnike.
Moram da priznam da mi nije bilo svejedno kada sam prvi put probao kako to sve u praksi funkcioniše. Na jednom kraju kabla je trebalo da bude PC, a na drugom (preskupa) Sony-jeva profesionalna kamera, oba uređaja već pod punim napajanjem. Stare navike se teško menjaju, pa sam očekivao svašta posle ovakvog "bogohulnog" postupka, ali je konektor samo napravio prijatan klik i... Kroz koju sekundu kamera se odazvala na komande sa tastature, bez ikakve inicijalizacije. Što se nisu ranije ovoga setili? Na slici 2 vidite izgled Firewire kabla i konektora.

Prenos podataka

Veza se ostvaruje preko dve upredene parice (STP), dok su dodatne dve žice opcione i koriste se za napajanje eksternog uređaja. Osim šestoigličnog konektora, Sony je uveo i četvoroiglični konektor po 1394.1 proširenju standarda. Postoje, dakle, tri vrste kabla, u zavisnosti od broja iglica u konektorima na kraju, 4-4, 4-6 i 6-6. Najčešće se na strani prema kompjuteru koristi šestoiglični priključak, dok skoro svi Firewire uređaji imaju na sebi samo četvoroiglični konektor, dakle koristi se 4-6 kabl. Ovo sve, naravno, ne utiče na slobodno povezivanje uređaja sa različitim konektorima - treba samo uzeti odgovarajući kabl.
Prenos podataka na magistrali može da bude asinhroni ili sinhroni. Asinhroni transfer se koristi za komandovanje i kontrolu eksternim uređajima, dok se sami podaci šalju sinhrono, da bi se maksimalno iskoristili garantovana širina kanala 1394 veze. 20% ukupnog propusnog opsega je uvek rezervisano za asinhroni saobraćaj, tako da ne može sa se desi da jedan uređaj "zaguši" magistralu. Kada priključenom nodu zatreba određena širinu kanala za sinhroni transfer, on od resource manager-a zatraži chanel_ID (0-63) kao i željenu širinu kanala, zavisno koliko je podataka u stanju sinhrono da šalje. Ako tražena širina trenutno nije dostupna, od uređaja se očekuje da svoj zahtev periodično ponavlja, a takođe i da oslobodi kanal, odnosno njegov ID, nakon završenog transfera.
Zahvaljujući ovakvoj organizaciji, nema potrebe za stalnim bus manager-om: svaki uređaj koji priključen na magistralu može da traži da baš on bude resource manager. Još je važnije da svi 1394 uređaji koji su, recimo, priključeni na neki PC mogu da komuniciraju jedan sa drugim čak i ako se povežu direktno, bez računara... naravno, pod uslovom da su uređaji srodni, pa "imaju šta da kažu" jedan drugom.

USB, Firewire i primene

Šta je sa USB (Universal Serial Bus) standardom? Da li je on konkurencija 1394? USB jeste sličan, ali... Manje važna razlika između ta dva standarda je da USB veza ne može da funkcioniše bez host (root) konektora, odnosno uređaji se ne mogu međusobno priključivati. Mnogo je važnija razlika u brzini prenosa: brzina USB veze je 12 mbps ili 1.5 MB/s; ograničenje proizilazi iz činjenice da USB koristi samo jednu paricu za prenos podataka. Ova brzina je dovoljna da se poveže tastatura, miš, odnosno modem, ali već bržim CD čitačima bi predstavljala ograničenje.
Logična je onda Microsoft-ova tvrdnja da su ta dva standarda komplementarna i da svaki ima "svoju" grupu uređaja. To je posebno tačno ako imamo u vidu da nikakva usavršavanja USB standarda nisu čak ni u planu, tako da je 1394 sada "samo" 17 puta brži, dok će najavljena sledeća generacija 1394 čipova razliku povećati za jedan red veličina.
Neki Firewire uređaji već nekoliko godina mogu da se kupe: digitalne kamere visoke rezolucije i rekorderi firmi Panasonic, Canon i Sony. Od opreme koja nema veze sa video industrijom, najpre ćete sresti 1394 hard diskove - probni primerci su već viđeni, pa se očekuje da diskovi uđu u masovnu proizvodnju. 1394 standard teži da zameni SCSI, koji je, i pored stalnih usavršavanja, počeo da biva usko grlo. I pored brojnih prednosti 1394 nad SCSI-jem (veća brzina, nema problema sa terminacijom, duži i daleko tanji i robusniji kabl, priključenje i odstranjivanje diskova dok su i kompjuter i disk pod napajanjem), pitanje je kada će se proizvođači diskova odlučiti da žrtvuju svoja dosadašnja ulaganja u SCSI.
Od primena koja se tek obećavaju, najinteresantnija je sigurno IP_over_1394. U okviru IETF radna grupa je već izdala Internet-Draft, RFC je planiran za treći kvartal ove godine, a u decembru se očekuje objavljivanje zvaničnog standarda. Trebalo bi da je WDM Windows drajver već u izradi, a postoji i grupa koja radi na drajveru za Linux. Ako se sve ovo ostvari, trebalo bi da dobijemo ultra-brzu sobnu mrežu koju mogu da koriste sve Internet aplikacije. Pojaviće se i primene koje do sada nisu bile ostvarive zbog sporosti Ethernet mreža. Ostaje nam da sačekamo kraj godine i vidimo rezultat. U narednim brojevima ćemo predstaviti postojeće PC kartice koje imaju 1394 port na sebi, kao tehnologiju koja prva ozbiljno iskoristila potencijale 1394 veze i koja je pokazala šta sve 1394 može - Digital Video.