USB 2.0 и FireWire -- пока еще не соперники
8 апрель, 2003 - 23:00Владимир МарчукДо выхода спецификации USB 2.0 интерфейс FireWire был своего рода "элитой" последовательных внешних шин, обеспечивая недостижимую производительность. Но сегодня, рассматривая растущий как на дрожжах рынок USB 2.0-совместимых устройств, сложно сказать, какой из них станет преобладать в недалеком будущем, да и станет ли.
Если хочешь, ты меня полюби,
С FireWire или USB.
Может быть, мы сразу
друг друга поймем,
Если у нас один и тот же разъем...
Борис Гребенщиков
Итак, прошло чуть больше года с момента выхода номера, посвященного новой на
то время шине USB 2.0 ("Компьютерное Обозрение", # 9, 2002, www.itc.ua/9255,
www.itc.ua/9254). Как показала
практика, по скорости она действительно радикально превосходит USB 1.x и практически
равна более дорогой FireWire. Среди производителей внешних устройств поддержка
USB 2.0 стала не просто популярной, но даже "модной", сегодня почти
в каждой новой модели компьютерной периферии заявляется если не работа интерфейса
на скорости USB 2.0, то хотя бы совместимость с ним (что совсем не сложно, учитывая
требования обратной совместимости, заложенные в спецификации USB 2.0). Соответствующие
контроллеры интегрированы во все новые чипсеты, а для модернизации старых компьютеров
доступно множество плат расширения.
| Сравнительные
характеристики интерфейсов USB и FireWire |
| Характеристики
USB 2.0 и FireWire PCI-карт |
Однако и FireWire не грозит забвение. По теоретической производительности
он находится почти на одном уровне с новичком, большой парк компьютеров Apple
поддерживает постоянный спрос на FireWire-устройства, а подавляющее количество
цифровых камкодеров оснащены именно этим интерфейсом. Последнее обстоятельство
привело к повышенному спросу на FireWire-контроллеры для модернизации PC-компьютеров,
и вот уже массово выпускаются недорогие платы расширения, а в двух новейших
чипсетах материнских плат поддержка FireWire интегрирована в южный мост.
О текущем состоянии дел на ниве универсальных последовательных шин и устройств,
предназначенных для подключения к ним, можно прочитать в данном материале. В
большинстве случаев мы не ставили целью сравнить два интерфейса между собой,
однако провести обзор устройств и решений, использующих USB 2.0 и FireWire,
а иногда и обе эти шины, было довольно интересно.
USB 2.0 и FireWire PCI-карты
|
| Adaptec DuoConnect (AUA-3020)
|
|
| Belkin USB 2.0/ FireWire (F5U508) |
|
| IOGEAR GUH203C USB 2.0 + 3-port
MiniHub |
|
| IOGEAR GUF3121 USB 2.0/FireWire |
Основные (только они, пожалуй, и интересны
рядовому пользователю) характеристики данных продуктов мы привели для краткости
в сравнительной таблице. В тексте же мы не будем подробно описывать эти карты,
ибо отличаются они, по сути, только размерами и количеством портов. Поэтому
лучше поговорим о тенденциях развития рынка данных устройств.
Легко заметить, что карт с контроллерами USB 2.0 гораздо больше, чем с FireWire.
Это отражает вполне объективную для платформы x86 тенденцию, где USB, как-никак,
"родная" шина, а FireWire -- "пришлая". Однако следует все
же четко понимать и другую тенденцию -- до тех пор пока в большинстве системных
наборов микросхем не появится поддержка FireWire, спрос на эти карты расширения
будет оставаться более или менее постоянным. В то же время адаптеры PCI-to-USB
2.0 (это можно утверждать с уверенностью) "как класс" обречены на
весьма недолгую жизнь -- ведь на всех без исключения системных платах последнего
поколения порты USB 2.0 присутствуют и так, за счет поддержки этой шины чипсетами.
Относительно самих карт можно сказать следующее: фактически стандартное решение
представляет собой, как и во многих других случаях, кусок текстолита с разъемом
PCI, на котором расположено определенное количество чипов-контроллеров и которое
имеет несколько внешних или внутренних разъемов. Стандартное решение -- стандартная
функциональность. Хотелось бы только заметить, что полезность "внутренних"
портов все-таки стоит под большим вопросом -- устройств, предназначенных для
установки внутрь корпуса и поддерживающих шины USB или FireWire, не так
уж и много. Правда, в последнее время коннекторы USB в "породистых"
корпусах выносят на переднюю панель, и в этом случае встроенный порт можно "оправдать"
возможностью их подключения к карте.
Из "экзотики" отметим наличие на некоторых картах разъема для подключения
внешнего (дополнительно к обеспечиваемому разъемом PCI) питания, причем присутcтвует
он только на картах с FireWire. Причина, в общем-то, понятна -- носимый жесткий
диск, к примеру -- довольно "прожорливое" в плане питания устройство.
Странно только, что не нашлось ни одной подобной платы с интерфейсом USB 2.0
-- вроде бы проблематика там полностью аналогичная...
|
USB и FireWire: многообразие разъемов Для полноты картины предлагаем небольшой "иллюстрированный справочник" по разъемам USB и FireWire, которых насчитывается более десятка. На фотографиях для этих двух интерфейсов запечатлены пары разъемов, используемые сегодня в компьютерной и "околокомпьютерной" технике.
|
|||||||||||||||||||||||
Внешние накопители
|
| Воистину -- от мала до велика.
Корпуса Mapower: начиная от "карманов" для установки 5-дюймовых устройств,
снабженных встроенным блоком питания и вентиляторами, и заканчивая "малышами",
предназначенными для 2,5-дюймовых винчестеров... |
|
| Teac CD-224PUK -- для внешних
накопителей важна не только функциональность, но и дизайн |
Внешние устройства хранения данных с интерфейсами USB и FireWire можно "разложить" на несколько классов:
- жесткие диски;
- пишущие оптические приводы;
- флэш-накопители;
- различные "карманы" для установки CD-RW либо HDD.
Применительно к оптическим накопителям имеет смысл говорить только о USB-интерфейсе, так как FireWire-приводов на рынке представлено ничтожно малое количество. Объяснение этому простое -- для х86-систем более актуальны USB-устройства, а на платформе Apple внешние оптические приводы редко применяются, поскольку почти все системы этой компании поставляются с предустановленным комбо-приводом.
Массовый приход на рынок USB 2.0 ознаменовал собой начало "гонки скоростей" и для внешних CD-RW. Если ранее максимальная скорость однократной записи у таких продуктов ограничивалась отметкой 4Х, то сейчас формулой 52Х для USB 2.0 CD-RW никого не удивить...
Но скорость записи -- не основное преимущество новых устройств. При подключении по интерфейсу USB 2.0 на порядок снижается такой показатель, как число "опустошений буфера" при записи дисков. Если для приводов с USB 1.х степень заполненности буфера колеблется в пределах от 100% до 10--15%, то для накопителей с USB 2.0 этот показатель редко опускается ниже 95%. По данному параметру накопители USB 2.0 вплотную приблизились к своим собратьям с IDE-интерфейсом.
Если говорить о USB флэш-дисках, то с появлением на рынке продуктов USB 2.0 этот класс устройств действительно может претендовать не только на роль "убийцы FDD", но и вполне способен заменить обыкновенный CD-RW. При емкости начиная с 512 MB и скорости записи, эквивалентной 50Х CD-RW (отметим, что в отличие от оптических приводов эта скорость для USB 2.0 флэш-карт постоянна, а не достигается лишь на внешних дорожках диска), подобные устройства не только вполне способны составить конкуренцию пишущим оптическим накопителям, но и более того -- с точки зрения конечного пользователя они выглядят более "заманчиво", чем традиционные CD-RW. Отсутствие движущихся частей приводит к очень низкому уровню шума и высокой надежности. Отпадает необходимость приобретать сменные носители информации. Да и скорость работы ощутимо повышается.
Ну и наконец, "карманы", позволяющие превратить практически любой внутренний накопитель во внешний. Конструкция этих устройств предельно проста -- они представляют собой пластиковый либо металлический корпус, внутри которого смонтированы "салазки" для крепления накопителя. Кроме того, внутри кожуха, как правило, установлены дополнительные вентиляторы, обеспечивающие необходимый температурный режим.
Список моделей устройств такого класса достаточно широк и охватывает как продукты, позволяющие инсталлировать полноразмерный CD-RW либо HDD, так и миниатюрные "коробочки" для установки низкопрофильных "ноутбучных" винчестеров. То есть у пользователя появляется шанс собрать своими руками практически те же самые устройства, которые были рассмотрены нами в тесте внешних HDD.
USB и FireWire: сканеры
Среди большого разнообразия моделей на данный момент в производстве находятся
всего три сканера, оснащенных одновременно USB 2.0 и FireWire. Это модели среднего
корпоративного уровня Canon CanoScan 9900f, Epson Perfection 3200 Photo и Microtek
ScanMaker 6800. По информации производителей, такое сочетание выбрано для поддержки
ПК Apple при условии ухода от достаточно дорогого SCSI-интерфейса.Используя предоставленный компанией Wega Distribution сканер Microtek Scanmaker 6800, нам удалось провести серию сканирований для сравнения скорости различных интерфейсов. Как и ожидалось, результаты при работе с USB 2.0 и FireWire были идентичны с точностью до секунды во всех тестах. Отставание шины USB 1.х у этого сканера, очевидно, во многом компенсируется мощным механизмом уплотнения потока информации на участке сканер--компьютер. В итоге в средних разрешениях (до 600 ppi включительно) разница просто отсутствует, в высоких (1200 и 2400 ppi) -- присутствует и с увеличением количества передаваемой информации быстро нарастает. |
Периферия
|
| Canon CanoScan 9900f |
|
| Epson Perfection 3200 Photo |
|
| Microtek Scanmaker 6800 |
|
| 4-портовый USB 2.0-концентратор
Adaptec XHub4 |
Одним из наиболее важных достоинств современных последовательных шин применительно ко внешним устройствам является возможность так называемого "горячего подключения". И это не просто "возможность" -- это штатный режим эксплуатации, поддерживаемый на аппаратном уровне всеми устройствами, даже теми, которые получают питание по кабелю интерфейса. Преимущество подобного свойства, безусловно, оценит тот, кто помнит количество принтеров, сканеров и системных плат в сервис-центрах со сгоревшими LPT-портами.
Наличие линий питания непосредственно в интерфейсном кабеле позволяет разрабатывать периферийные устройства, подключение которых производится только одним шнуром. Это особенно актуально для пользователей мобильных ПК -- ведь не всегда имеется возможность найти розетку питания для принтера, сканера, внешнего жесткого диска... Да и вообще, уменьшение количества проводов, опутывающих рабочее место, -- уже само по себе большое благо, даже для настольной системы. Среди периферии, запитываемой по USB или FireWire, сейчас доступны сканеры и накопители на жестких дисках. В то же время потребление принтеров и CD-приводов пока еще слишком велико (максимальный ток для USB составляет 500 мА или 100 мА в более старых контроллерах, что соответствует мощности не более 2,5 Вт).
Перечисленные свойства делают эксплуатацию внешних устройств удобной и безопасной, но не зря в отношении рассматриваемых интерфейсов применяется термин "скоростной". Пиковая пропускная способность в 400 и 480 Mbps для FireWire и USB 2.0, соответственно, существенно превышает скорость устаревшего USB 1.x (12 Mbps), но будет ли она востребована периферийными устройствами? А если будет, то какими из них и в каких областях применения?
Традиционными представителями компьютерной периферии являются принтеры. Среди персональных струйных или лазерных устройств ни одна модель не дает преимущества от применения "быстроходных" шин, так как ограничителем производительности выступает сам механизм печати. Даже при работе в разрешении 1200 dpi на монохромном принтере разница несущественна, а тем более она не наблюдается у струйных аппаратов, несмотря на разрешения до 5760 dpi в полноцветном режиме -- уж очень медленно происходит перенос чернил на бумагу. Намного более высокие требования к пропускной способности интерфейса предъявляют цветные лазерные, а также монохромные принтеры и многофункциональные аппараты для рабочих групп. Из цветных устройств только в новинке Oki C5100n применяется USB 2.0, остальные производители пока довольствуются устаревшими USB 1.x и/или LPT. Можно ожидать, что по мере расширения предложений персональных цветных лазерных принтеров будет увеличиваться и доля моделей, оборудованных скоростными локальными интерфейсами. Для устройств, обслуживающих многих пользователей, основным режимом является работа с сетью, и поэтому только очень немногие модели оснащаются скоростным локальным подключением (например, FireWire у 22--35-страничных моделей Ricoh и Gestetner).
Следующим классом периферии, для которого предназначены новые интерфейсы, являются сканеры. И хотя по мере распространения бумажного документооборота и цифровой фотографии потребность в них постепенно падает, но, тем не менее, модельные ряды ведущих брэндов регулярно обновляются, и среди применяемых интерфейсов уже практически не находится места для USB 1.x или LPT. Наиболее распространенной шиной становится USB 2.0 как более дешевая и поддерживаемая всеми новыми чипсетами материнских плат. FireWire устанавливается, в основном, для совместимости с компьютерами Apple, в которых он является "родным", тогда как USB если и присутствует, то только в спецификации 1.х. Производительность последней можно назвать удовлетворительной только для работы в разрешениях ниже 600 ppi, при которой "бутылочным горлышком" становятся механизм движения сканирующей каретки и время реакции элементов сенсорной матрицы. В более высоких режимах, особенно при использовании 48-битового цвета, устройства, оснащенные интерфейсом USB 1.х, безнадежно (порой в 2--3 раза) проигрывают по скорости аналогичным, подключаемым по USB 2.0 или FireWire. Стоит учитывать то, что одной из основных областей применения сканеров сегодня является преобразование изображений с фотопленок в цифровой вид, при котором минимально приемлемое разрешение составляет 1200 ppi. В результате можно сделать вывод, что именно высококлассные слайд-сканеры позволяют в полной мере реализовать скоростные возможности FireWire и USB 2.0.
Внешние dial-up-модемы, подключаемые по USB-шине, вряд ли обретут какие-то новые качества при переходе на USB 2.0. Как показывают экспериментальные данные, максимальный поток информации по линии "модем-терминал", который генерирует 56K-модем, не превышает 200 Kbps. Соответственно, даже учитывая то, что некоторые из моделей являются программно-управляемыми, возможности USB 1.x (12 Mbps) полностью обеспечивают требуемую скорость.
В области цифровой фотографии наибольшее распостранение получил USB 1.x. И если для низкоуровневых камер его производительность вполне достаточна, то уже в 5-мегапиксельных фотоаппаратах ощущается явный недостаток пропускной способности USB 1.x. Поэтому вполне логичным выглядит внедрение USB 2.0 именно в этом классе, а как пример аппаратной реализации можно привести 5-мегапиксельную камеру Sony Cybershot DSC-F717.
Среди цифровых видеокамер стандартным интерфейсом передачи видеоданных является FireWire (в этих устройствах он часто обозначается как DV). При сопоставимой с USB 2.0 максимальной скорости передачи он обладает неоспоримым преимуществом в виде большого числа выпущенных устройств с его поддержкой. Кроме того, именно для видеокамер существенным фактором является гарантированная полоса пропускания, которую обеспечивает FireWire и не обеспечивает USB 1.x/2.0. Однако в новейших камерах, позволяющих сохранять видео в формате MPEG-2 на 8-сантиметровые диски DVD-R и DVD-RW (например, серия Sony DCR-DVD), поддерживается USB 2.0.
Очевидно, что многочисленные низкоскоростные периферийные устройства ввода (клавиатуры, манипуляторы, планшеты...) не получат существенного преимущества от подключения посредством быстрого интерфейса. Но учитывая то, что все новые чипсеты поддерживают USB 2.0, можно предположить в недалеком будущем появление джойстиков и мышек с гордым логотипом "USB 2.0 high speed compatible!".
|
USB 2.0 и FireWire в чипсетах и системных платах Как мы уже не единожды писали, уровень распространенности той или иной шины проще всего выяснять с помощью элементарного теста, дающего всегда почти 100%-но правильный результат. Хотите узнать, насколько популярна шина, -- поинтересуйтесь, каким количеством чипсетов она поддерживается. Весьма интересна, с этой точки зрения, ситуация "USB 2.0 vs FireWire".Intel. Контроллер USB 2.0 компания интегрировала в свой новый "мэйнстримовый" южный мост ICH4, который работает в паре с северными мостами всей 845-й серии, а также E7205. На самом деле это означает "полномасштабное признание" USB 2.0 в качестве стандарта, так как платформа Intel -- это более чем две трети всего рынка x86-систем. Однако если посмотреть внимательнее на спецификацию южного моста, то становится видно, что "признание" оказалось на редкость прагматичным -- ведь контроллер именно USB 2.0 в ICH4 всего один! Для сравнения -- контроллеров USB 1.2 в этой же микросхеме три. Интеллектуальный механизм, встроенный в чип, позволяет получить "честный USB 2.0" на любом из шести портов, контроллер переключится на него автоматически, но... фактически можно сказать, что, с точки зрения Intel, в конкретный момент времени на "среднем" компьютере работает, как правило, не более одного высокоскоростного USB-устройства. Ну а "для мышей и клавиатур" -- контроллеров USB 1.2 целых три, так что шанс подобных устройств "заполучить" свой собственный, эксклюзивный контроллер -- довольно велик. Что же касается интеграции в южный мост контроллера FireWire, то, насколько нам известно, этого у Intel нет даже в планах. VIA Technologies. Как ни странно, VIA о "готовности к будущему" системных плат на своих современных чипсетах заботится даже больше, чем признанный "гранд" -- Intel. Так, два самых распространенных на сегодняшний день южных моста -- VIA VT8233 и VT8235 -- поддерживают шесть портов, в каждый из которых может быть установлено устройство с интерфейсом USB 2.0. Отличаются эти микросхемы только количеством самих контроллеров -- в VT8235 их три (и три встроенных разветвителя на два порта каждый), а в VT8233 (заметьте -- при том же количестве внешних портов!) контроллеров всего два и два разветвителя, но на три порта каждый. При этом все контроллеры в южных мостах VIA VT8233/8235 являются "честными" контроллерами USB 2.0, совместимость их с USB 1.x-устройствами достигается за счет обратной совместимости спецификаций шин. Таким образом, даже если к системе с южным мостом VT8235 подключить три высокоскоростных устройства -- любое из них может "получить" свой собственный контроллер. Остается только выяснить, является ли такая впечатляющая возможность реально востребованной... Что же касается FireWire, то тут VIA занимает более гибкую позицию: "Нам нетрудно это сделать хоть завтра, но пока мы не видим, чтобы рынок этого требовал. Потому и не делаем". Silicon Integrated Systems. SiS в последнее время является вовсе не той "золушкой", какой была еще полтора-два года назад, и по количеству инноваций в чипсетах она даже превосходит более именитых соперников. Учитывая такое приятное дополнение, как традиционная дешевизна решений от SiS, мы исследовали "USB/FireWire-начинку" ее чипсетов с большим интересом... Однако, как оказалось, по USB-части ничего особенно интересного в современных южных мостах SiS нет. Фактически полностью повторена схема Intel: шесть портов, три контроллера USB 1.1 (OHCI) и один USB 2.0 (EHCI) с динамическим "подсоединением" к любому порту в зависимости от версии шины, поддерживаемой подключенным к нему устройством. Более интересно то, что данная компания единственная из всех производителей x86-чипсетов интегрировала в свои южные мосты (SiS 962/963) контроллер FireWire (1394a, OHCI 1.1, поддержка до трех устройств, необходимость внешнего PHY, пропускные способности -- 400/200/100 Mbps). Правда, советуем обратить внимание на "мелким шрифтом" указанную потребность во внешнем PHY. По сути это означает, что "подпаять разъем FireWire к ножкам чипсета", как в случае с USB, нам не удастся -- необходимо устанавливать на плату еще одну (пусть маленькую и дешевую) микросхему. Также следует заметить, что для недорогих решений у этого чипмейкера имеются модели южных мостов SiS 962L/963L, отличающиеся как раз отсутствием контроллера FireWire. NVidia. Поддержка USB 2.0 в новом чипсете (nForce2 + MCP-T) присутствует, равно как и FireWire, поэтому правильнее всего сравнивать наборы микросхем этой компании с чипсетами SiS. И действительно, сходство довольно большое. Остановимся на различиях: во-первых, контроллеров USB в чипсете всего три -- два OHCI/USB 1.1 и один EHCI/USB 2.0. При этом никакого "динамического перераспределения" между портами в nForce2, судя по всему, нет (хотя однозначного ответа на этот вопрос документация и не дает, но отсутствие упоминания данной функции мы приравняли к отсутствию ее самой). Таким образом, четыре порта у плат на nForce2 являются "чистыми USB 1.1", а два (все корневые разветвители чипсета рассчитаны на два порта) подключены именно к контроллеру USB 2.0. В общем-то, рассмотренная схема, очевидно, менее гибка, хотя, с другой стороны, как уже было сказано выше, реальная необходимость этой самой "гибкости" также находится под вопросом. Что же касается FireWire, то реализация поддержки этой шины по техническим характеристикам полностью повторяет SiS 962/963, включая необходимость внешнего PHY. |
Мозаика
|
| Стильная штучка: Dicota Spot
Notebook-Light |
|
| USB Bluetooth-адаптер Mitsumi
WML-52APR |
|
| Устройство для захвата видео
Belkin Hi-Speed USB 2.0 DVD Creator |
|
| 6-портовый FireWire повторитель
Hama |
Весьма полезной может оказаться простая масштабируемость последовательных интерфейсов. С помощью дешевых концентраторов легко увеличить в 4--5 раз количество встроенных в ПК или ноутбук портов. В таком случае подсоединение USB-клавиатуры, мышки, принтера, сканера, фотоаппарата, считывателя flash-карт не составит особых проблем. Ведь не всегда допустимо жертвовать одним подключенным устройством ради работы с другим. Посредством концентраторов можно "на лету" организовывать локальную сеть из нескольких ПК. Как правило, внешние концентраторы имеют собственный блок питания и разгружают силовые линии интерфейса компьютера. Помимо всего прочего, концентраторы могут выполнять и функции репитеров, что позволяет как минимум вдвое удлинять коммуникации по сравнению с однокабельным соединением.
Радикально увеличивают дальность связи Bluetooth-ключи, получившие широкое распространение в конструктиве для подключения к USB-шине. В настоящее время Bluetooth-адаптеры производятся только с интерфейсом USB 1.x, так как даже теоретическая пропускная способность радиоинтерфейса не превышает 12 Mbps, предельных для USB 1.x. Соответственно, выигрыш от перехода на скоростной USB 2.0 будет иллюзорным.
Высокие скорости современных последовательных шин дают возможность создавать довольно экзотические, но полезные вещи. Пример -- High Speed USB 2.0 DVD Creator от компании Belkin. Это устройство позволяет делать то, что еще недавно было доступно только на дорогих видеокартах с видеовходом или на еще более дорогих платах для видеозахвата: производить оцифровку видеосигнала "на лету". Преобразование выполняется в небольшой "коробочке", которая подключается к ПК по шине USB 2.0. Основная прелесть данного видеокодера в том, что с его помощью можно при необходимости модернизировать любой компьютер, оснащенный USB 2.0, и необязательно предусматривать данную возможность на этапе покупки системного блока. А тем более такое расширение функциональности будет полезным для ноутбуков, в которых оборудование для видеозахвата практически никогда не устанавливается. Минимальные габариты DVD Creator позволяют свободно разместить его со всеми сопутствующими видео- и аудиошнурами в кармане пиджака (еще один плюс для мобильных пользователей) или в сумке рядом с видеокамерой, для того чтобы иметь возможность немедленно оцифровать отснятый материал.
Совершенно экзотичным выглядит использование только питающих линий USB-шины лампой подсветки клавиатуры ноутбуков Dicota Spot Notebook-Light. Стильная и полезная штучка, против этого сложно возразить. Хотя применение в качестве источника света обычной лампы накаливания не представляется гуманным по отношению к батарее портативного ПК. Намного более экономичным, надежным и долговечным было бы решение на базе светодиодной или люминисцентной технологий.
Устройства предоставлены компаниями:
| Adaptec | Adaptec | www.adaptec.com |
| Belkin | Belkin | www.belkin.com |
| Dicota, Mitsumi, Teac | "Юнитрейд" | (044) 461-8887 |
| HAMA | BIG IT | (044) 248-6603 |
| Mapower, ST Lab | OKTA | (044) 517-3256 |
| Microtek | WEGA Distribution | (044) 461-9284 |