        .gif)
Александр Чижов, chizh@irk.ru, http://cooler.irk.ru
Всеми портами наружу
Перспективы развития
способов подключения периферийных устройств
|
Итак, обычный IBM PC. Как-то не принято особенно замечать все те окружающие материнскую плату навески типа последовательных и параллельных портов, дисководов, принтеров, мышек, сопроцессоров, да и всяких прочих периферийных устройств, о существовании которых подчас некоторые и не подозревают. Постараюсь перечислить самую обычную конфигурацию: системный таймер (RTC), клавиатура, контроллер прерываний, два последовательных порта, звуковая карта, дисководы, принтер, видеокарта, сетевая карта, мышь PS/2, сопроцессор, два контроллера жестких дисков.
Как все они увязаны друг с другом и, вообще, общаются с процессором? Для этого была придумана шина ISA. В принципе, она неплохо справлялась со своей задачей, пока скорости периферии, да и само качество стандартного набора навешиваемого железа не достигло той критической точки, когда мощности ISA уже стало не хватать. Это стало происходить примерно с тех пор, как появились 486-е. Хотя, конечно, шина ISA сама по себе была утрировано проста и не позволяла например, производить автоконфигурацию (привычное название Ц plug-and-play).
Компания IBM придумала в свое время прогрессивное расширение Ц шину EISA. Эта шина была уже быстрее, чем ISA, к тому же, была как бы обратно совместима с ISA. Но она не прижилась, может быть, потому что не настолько сильно развивала идею расширения, либо не пришлась ко вкусу производителям, либо еще чтоЕ
Тут за дело взялся сам Интел, который в некоторый момент почти монополизировал рынок материнских плат - ему-то это легко, он заранее может разрабатывать чипсеты под новые процессоры.
И надо заметить, что целью, видимо, было не столько получить доход, сколько показать другим производителям материнских плат, что есть два пути - или делать их как Интел хочет, или Интел сделает их сам, так, как он хочет. Кто в доме хозяин было продемонстрировано мягко, но внушительно.
Одновременно с тем, Интел с Майкрософтом разработали план развития платформы PC. План этот разрабатывался для того, чтобы максимально ускорить внедрение самых современных технологий в компьютеры, ибо обоим компаниям это выгодно.
Что же этот план предусматривал? Ну, прежде всего, кажется, разработка этого плана явилась чуть ли не первым случаем, когда на PC посмотрели в целом, как на объект, требующий приведения его в порядок. Задолго до этого было известно, что сделан он, по большей части, очень неважно.
Вот, к примеру, порт клавиатуры. Он ничем не лучше простого последовательного порта и вполне может быть им заменен. Однако, и по сей день у клавиатуры есть собственный контроллер, замысловатый интерфейс и личный разъем на плате. Или мышь PS/2. Тоже непонятно Ц зачем? Только для того, чтобы освободить один, якобы нужный, последовательный порт? LPT Ц еще один очень неудобный как в эргономическом, так и в программном плане порт. Флоппи-дисковод Ц вообще чудо еще то! Подключается чуть ли не аналоговым способом! Для него даже отдельный разъем на материнских платах предусмотрен (и остается таким же еще со времен XT!). А почему бы его не к IDE подлючать, а? НоЕ IDE тоже хорош! Более двух устройств на шлейф не повесишь, да и два устройства не очень дружно на нем живут Ц друг другу мешают частенько. Можно продолжать и дальше, но и так ясно, что все интерфейсы современного компьютера разработаны сами по себе и программируются как Бог на душу положит Ц т.е. бессистемно.
Итак, была создана достаточно быстрая и перспективная шина PCI и введен AGP (расширенный графический порт). Дело в том, что изначально PCI встал именно как заменитель VLBUS (Vesa local Bus). В него втыкали видеокарту или SCSI-контроллер. Потом, по мере удешевления PCI-ного железа и более простые карты стали выходить в PCI-ном варианте, а видео потребовало еще большей производительности. Произошла миграция - обычные карты переехали в PCI, а видео уже встало в AGP. Теперь-то и настала заключительная стадия - вытеснение ISA. Сначала в машине было много ISA-слотов и два-три PCI. Потом - поровну. Теперь Ц больше PCI. А в следующем году ISA станет историей.
Но вот если просто так убрать ISA, то с принтерами будут проблемы. Ведь встроенный LPT-порт, между прочим, тоже ISA-шный. Куда его девать?
Решение проблемы выглядит достаточно красиво Ц создание универсальной шины для подключения разного рода устройств от мышки до монитора, причем, чтобы происходить это могло на ходу, без перезагрузки компьютера. Такая шина и была создана. Называется она USB. Это шина, которая предназначена для низко- и среднескоростной периферии (включая принтеры). На данный момент, когда еще не так широко распространена периферия с USB разъемами, существуют различного рода переходники Ц например, выпускаются конверторы USB в последовательный и параллельный порт.
USB (universal serial bus) Ц "универсальная последовательная шина". Спецификация периферийной шины USB разработана лидерами компьютерной и телекоммуникационной промышленности - Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC и Northern Telecom - для подключения компьютерной периферии вне корпуса машины по стандарту plug'n'play. Персональные компьютеры, имеющие шину USB, позволяют подключать периферийные устройства и осуществляют их автоматическое конфигурирование, как только устройство физически будет присоединено к машине, и при этом нет необходимости перезагружать или выключать компьютер, а так же запускать программы установки и конфигурирования. Шина USB позволяет одновременно подключать последовательно до 127 устройств, таких, как мониторы, клавиатуры, модемы, сканеры и т.п., выполняющие роль дополнительно подключенных компонентов, или хабов (хаб - устройство, через которое подключается еще несколько).
Одним из важных свойств USB является возможность питания периферийного устройства прямо по интерфейсу USB, от компьютера или хаба. Если хаб способен питать подключаемое к нему оборудование самостоятельно - он называется активным. Если же он сам питается от того, к чему подключен, то - пассивным. Например, если подключить к компьютеру (который всегда является активным хабом) пассивный хаб, а к нему - мышь и клавиатуру, то и хаб, и мышь и клавиатура будут получать электропитание от компьютера. И ничего страшного тут, скорее всего, нет. А вот если сунуть в пассивный хаб четыре видеокамеры, то "прокормить" эту ораву компьютер, вероятно, уже не сможет. Отсюда необходимость оценивать энергопотребление USB-периферии и выбирать соответствующий хаб. В теории это способно породить проблему. Накупит пользователь пассивных хабов и жадной до энергии периферии, и все это у него не заработает...
Однако, классическая схема USB-системы предполагает, что в мониторе находится активный хаб на 4 порта, в который втыкается клавиатура, в нее - мышь, а в остальные 3 порта - что еще найдется. Джойстики, камеры, модемы... второй порт на спине компьютера тоже способен питать включаемое в него устройство, так что кроме клавиатуры и мыши еще 4 устройства без своих источников питания могут быть воткнуты без проблем. А если у пользователя такой зоопарк, что этих портов не хватает, то это уже не самая тривиальная ситуация, и при покупке хаба стоит проконсультироваться или, не думая, брать активный - это гарантия отсутствия проблем. Кстати, в составе принтера тоже может быть USB-хаб, а поскольку принтер все равно требует питания от сети, хаб явно получится активным. Так что еще на 3 активных порта больше. Питание по USB различной периферии удобно еще вот в каком плане Ц в настоящее время необходимо держать включенными в сеть блоки питания колонок, модема (если внешний), популярного сегодня накопителя Iomega Zip, а при подключении к USB надобность в таком раздельном питании отпадает.
А общая цель введения нового интерфейса - сделать PC совсем иным. У него не должно вообще быть слотов - ни ISA, ни PCI. И ничего внутри, что нужно ставить или снимать. Все только через USB.
Когда появится достаточное количество USB устройств, отпадет надобность в COM-портах, принтерных портах, клавиатурных, мышиных, джойстиковых, SCSI для медленных внешних устройств (сканер, например) и т.д. В настоящий момент достигнута ситуация, когда USB есть во всех новых машинах. Когда USB устройств станет много, начнется спад в производстве устройств с не-USB подключением, как сейчас наблюдается спад производства ISA-шных карт. После этого порты, которые заменила USB, будут исключены из компьютера полностью.
Что со звуком: даже низкоскоростной стандарт USB подразумевает 1.5 Мбит/с, то есть порядка 192 Кбайт/с. Ц значит для звука хватает. А высокоскоростной стандарт подразумевает 12 Мбит/с, чего хватает уже даже для видеопотока. Микширование звука выполняется в цифровом виде достаточно несложным образом, да и качественнее к тому же, чем в аналоговом. Грубо говоря, элементарным сложением. Цифровой выход есть у всех современных CD-проигрывателей. Называется он EIDE или SCSI. Напомним, что звук хранится на компакт-дисках в цифровом виде, что примерно аналогично Wav-файлам. Таким образом, их достаточно считать в цифровом виде и отправить в USB-порт, адресовав колонкам.
Колонки, разумеется, должны содержать ЦАП (цифро-аналоговый преобразователь), что с одной стороны, несколько дороже, но зато позволяет покупателю самому выбрать производителя по вкусу и качеству этого самого ЦАП, а не ограничиваться одной лишь звуковой картой.
Материнские платы, выпускающиеся в последнее время, как правило, уже содержат наружный USB-соединитель или переходник и выглядит вот так
USB кабель
На данный момент с интерфейсом USB можно купить следующие периферийные устройства:
- Хаб. Делает из одного USB-порта четыре согласно стандарту. Можно втыкать хаб в хаб, согласно ему же. Можно подключить к хабу блок питания, и он поделится электричеством с включаемыми в него устройствами.
- Мышь. От Microsoft и от Genius. С колесами, и без.
- Конвертор "USB - параллельный порт", позволяющий, в теории, подключить к PC до 127 принтеров. (Потребуется, конечно, 127 конвертеров, но какова идея!)
- Конвертор "USB - 4 последовательных порта".
- Видеокамеры. Connectix QuickCam VC, Kodak DVC323, Intel Create and Share Camera Pack, Quetech SmartVue USB port Camera, Xirlink Digital Video Camera.
- Мониторы. Liberty 12.1" LCD Multimedia Display - втыкается в VGA и USB, кроме того, являет собой и USB-хаб на 4 порта. Diamond Pro 1010e 21 дюйм. Несколько моделей мониторов от IBM.
- Колонки. Достаточно разновидностей (Philips, Yamaha и др.). ЦАП и усилитель вынесены из компьютера и, поэтому, не подвержены наводкам от него.
- Игровые приставки. Microsoft SideWinder 3D Pro. Это такое многофункциональное игровое устройство для услады геймеров. Джойстик и геймпад от Genius.
- Сканеры. Storm Technology PageScan USB переносной сканер.
- Клавиатура. Cherry USB keyboard. Один из вариантов включает пассивный (не имеющий своего питания) USB-хаб. Второй - просто оконечное USB-устройство. BTC keyboard. Microsoft USB Natural Keyboard.
- Модемы. USR 56K Voice Faxmodem.
- Сеть. Специальные адаптеры (могут быть встроены прямо в кабель или разъем) для соединения двух компьютеров между собой по USB.
- Микрофон. Выдает сигнал прямо в USB-порт в цифровлм виде (!).
В общем и целом следует полагать, что USB из эксклюзивной редкости постепенно становится популярной вещью.
IEEE 1394, FireWire - интерфейс, предназначенный для подключения к компьютеру высокоскоростных устройств - винчестеров, CD-ROM-ов, видеокамер, серьезной звуковой аппаратуры. В настоящее время, увы, не слишком распространен и чаще всего встречается в бытовых и профессиональных цифровых видеокамерах. Поддерживает скорость до 400 Мбит/с, разрабатываются и более производительные варианты.
Необходимо сразу оговорить вот что: USB пока подходит только для тех устройств, где не требуется высокая скорость передачи данных. Для высокоскоростных устройств хорошо подходит новая спецификация "общей шины" Ц FireWire (огненный шнур) или 1394. Сторонники этого интерфейса, надо признаться, смотрели до последнего времени на USB несколько снисходительно Ц все-таки 12 Мбит/сек у USB - маловато по сравнению с 400 Мбит/сек у FireWire. Да еще у 1394 нет централизации, т.е. можно напрямую, без компьютера связать принтер и видеокамеру (правда такие случаи не так часто нужны).
Но теперь положение несколько изменилось. Дело в том, что изначально планировалось, что в компьютерах будут два "общих" интерфейса - USB для среднескоростных устройств и 1394 - для остальных, включая винчестеры. Но с течением времени как-то случилось, что Intel охладел к 1394. Если USB уже попала в чипсеты и сегодня ее разъемы торчат "на спине" у каждой машины, то FireWire и поныне малоизвестен и весьма дорог относительно дешевой USB. Да еще Apple, который контролирует этот стандарт, захотел иметь ровно один доллар с каждого порта каждого устройства (!), сделанного на 1394. Intel как-то напрягся, помолчал некоторое время и сказал, что мы еще посмотрим, как там будет с 1394, а что высокоскоростную версию USB (USB 2.0) будем делать - так это факт. Итого намечается противостояние. Apple правда сделал попытку снизить цену с одного доллара до 25 центов, но все равно это мало кого заинтересовало и выглядело попыткой сделать хорошую мину при плохой игре.
Прекрасное будущее предрекалось 1394 по нескольким причинам. Высокая пропускная способность делает его незаменимым в качестве средства передачи видеопотока в цифре - это раз, а два - индустрии светило отказаться от надоевшего и старого IDE и, не переключаясь на SCSI, перейти сразу на FireWire в качестве стандартного интерфейса дисковых накопителей. Причем, производители винчестеров заимели бы лишнюю возможность наступить на хвост Zip-у и Jazz-у, а такое удовольствие кто ж упустит-то!?
Вначале модель выглядела так: убираем из компьютера IDE, LPT, клавиатурный и мышиный интерфейсы, COM-порты, а взамен ставим USB 1.1 и 1394. На 1394 соответственно, "садятся" винчестеры, CD-ROM, видеокамеры. USB, следовательно, берет на себя груз всей остальной периферии - принтера, мышки, модемы, цифровые колонки, MIDI Ц ну просто все не слишком шустрое.
Однако, с появлением USB 2.0 все изменяется в лучшую (для конечного пользователя) сторону. Дело вот в чем. Интелу показалось, что внедрение 1394 идет слишком медленно. Цифровые видеокамеры дешеветь не торопятся, с лицензированием у 1394 тоже не все гладко, иЕ в общем, Интелу надоело ждать. Кроме того, не нашлось причины отказаться от развития USB - кому, спрашивается, будет хуже, если появится высокоскоростная версия USB? Пользователю - лучше. Интелу - лучше. Тем, кто рассчитывал, что 1394 вытеснит USB - хуже, но обратного, вроде, пока тоже не планируется, так что никуда "огненный шнур" не денется. Конечно, скоростная USB (120-240 Mбит/сек) оттяпает у FireWire (и который все равно будет вдвое быстрее) какую-то часть рынка, но убить - не убьет. Тот же Интел подчеркивает, что для цифрового видео даже USB 2.0 будет слабовата. Как и для подключения винчестеров. Но на это уже есть высокоскоростной интерфейс ATA-66, а он полагает сокрость обмена порядка гигабита в секунду. Впрочем, опять же, это только внутренний интерфейс.
Короче, Интел отказался поддержать FireWire в своих чипсетах, мотивировав это низкой распространенностью технологии. И не хочет платить Эпплу даже 25 центов за каждый порт FireWire. (Тем не менее, материнские платы с FireWire производятся, винчестеры делаются, определенный спрос на это дело есть, так что о смерти 1394 говорить рановато).
Небольшое резюме по USB
Самое основное Ц как это связано в настоящее время с программным обеспечением? И как это будет поддерживаться операционными системами?
Операционная система Windows 95 (начиная с версии OSR 2.1, выпущенной 29 октября 1996 г.) поставляется уже со встроенными драйверами, которые позволяет Вашему персональному компьютеру распознавать USB периферию. В результате, Вам не нужно покупать или инсталлировать дополнительное программное обеспеченте для каждого нового периферийного устройства. Тем не менее, вместе с новой USB периферией вы получите дискету с новыми драйверами.
Что дает новый интерфейс USB?
- Совместимость USB строится на основе технологически целостной и открытой спецификации (а это значит, что любой, кто пожелает делать устройства на основе USB, может не покупать никаких лицензий у разработчиков).
- USB может снизить риск возможной несовместимости периферийного и программного обеспечения, поставляемого с компьютерами.
- USB-совместимая периферия может предложить покупателям больший выбор оборудования, без страха снижения функциональных возможностей аппаратных средств.
- Реселлеры получают большую гибкость в подборе аппаратуры и готовых систем, для стимуляции покупательского спроса, за счет возможности комбинирования комплектов поставляемой периферии, без опасений, что что-то с чем-то не будет работать в паре.
Обобщая все вышесказанное, USB интерфейс позволит унифицировать большую часть периферии в плане обмена данными между собой посредством некой единой центральной системы.
Таблица сравнения скоростей интерфейсов
|
Порт |
Скорость в Мбит/с |
Скорость в Мбайт/с |
|
Последовательный |
0,115 |
0,014 |
|
Стандартный параллельный |
1,2 |
0.150 |
|
USB 1.1 |
12 |
1,5 |
|
Параллельный ECP/EPP |
24 |
3 |
|
IDE |
26,4 - 133,6 |
3,3 - 16,7 |
|
SCSI Ц 1 |
40 |
5 |
|
SCSI - 2 (Fast SCSI) |
80 |
10 |
|
USB 2.0 |
120 Ц 240 |
15 Ц 30 |
|
Fast Wide SCSI |
160 |
20 |
|
SCSI - 3 (Ultra SCSI) |
160 |
20 |
|
Ultra IDE |
264 |
33 |
|
Wide Ultra SCSI |
320 |
40 |
|
Ultra 2 SCSI |
320 |
40 |
|
FireWire (1394) |
400 |
50 |
|
Wide Ultra 2 SCSI |
640 |
80 |
Для тех, у кого есть Интернет и кого заинтересовала информация о продуктах для интерфейса 1394 Ц есть полезный сайт по этой теме: http://www.1394showcase.com/.
|
|