|
Pecety do szeregu! |
||||
| Dariusz Ha│as | ||||
Charakterystyczne dla komputer≤w PC jest to, ┐e stanowi▒ one swego rodzaju hybrydy sk│adaj▒ce siΩ z najnowszej technologii, a zarazem rozwi▒za± maj▒cych - wedle kalendarium komputerowego - wrΩcz prehistoryczne pochodzenie. Tak bowiem inaczej wyt│umaczyµ fakt, ┐e ci▒gle w naszych komputerach znajduje siΩ magistrala ISA, port szeregowy oparty na standardzie RS-232C itp. Specyfikacja komputera PC 99 przedstawiona na naszych │amach miesi▒c temu likwiduje sporo tego typu "nalot≤w przesz│o╢ci" w budowie domowego komputera. Tym razem skupimy siΩ na jednym konkretnym rozwi▒zaniu, kt≤re, gdy bΩdzie wprowadzone na szerok▒ skalΩ, znacznie upro╢ci u┐ytkownikom obs│ugΩ ich narzΩdzia pracy - mianowicie na uniwersalnej magistrali szeregowej, czyli USB (Universal Serial Bus).
Na pocz▒tku 1996 roku grupa potentat≤w na rynku komputerowym, w tym firmy takie jak: Compaq, DEC, IBM, Microsoft, NEC oraz Northern Telecom, opublikowa│a specyfikacjΩ magistrali szeregowej nowego typu. G│≤wnymi cechami charakterystycznymi USB s▒: mo┐liwo╢µ obs│ugi do 127 urz▒dze± pod│▒czonych do magistrali jednocze╢nie, wbudowanie w port USB zasilania +5V, dziΩki kt≤remu urz▒dzenia zewnΩtrzne mog▒ byµ zasilane bezpo╢rednio przez magistralΩ (bez ┐adnych zewnΩtrznych zasilaczy) oraz najwa┐niejsze - zapewnienie przepustowo╢ci magistrali do 12 Mb/s. Sam pomys│ stworzenia jednolitego interfejsu szeregowego dla wielu urz▒dze± nie jest pomys│em nowym. W pewnym sensie protoplastami USB by│y takie rozwi▒zania, jak np. znany z komputer≤w Apple'a ADB (Apple Desktop Bus) - magistrala szeregowa │▒cz▒ca klawiaturΩ, mysz i inne urz▒dzenia typu HID (Human Interface Devices).
Architektura USB
Jedn▒ z najbardziej istotnych mo┐liwo╢ci USB jest wyeliminowanie "rΩcznej" konfiguracji urz▒dzenia pod│▒czonego do tej magistrali. W USB w pe│ni zastosowano technikΩ Plug&Play. DziΩki kontrolerowi u┐ytkownicy pod│▒czaj▒c nowe urz▒dzenie wykorzystuj▒ce USB do magistrali nie musz▒ go ju┐ konfigurowaµ. Koniec z wszelkimi akrobacjami w ustawieniach prze│▒cznik≤w, zworek czy przydzielania przerwa± IRQ, kana│≤w DMA, adres≤w I/O itp. Praktycznie wszystkie peryferia wykorzystuj▒ce USB s▒ urz▒dzeniami zewnΩtrznymi (wyj▒tek stanowi▒ wspomniane karty rozszerze± dodaj▒ce komputerowi mo┐liwo╢µ obs│ugi USB). DziΩki temu u┐ytkownik nie musi rozkrΩcaµ komputera. Ponadto magistrala USB charakteryzuje siΩ jeszcze jedn▒, bardzo przydatn▒ dla u┐ytkownik≤w, cech▒ - mianowicie pod│▒czenie czy od│▒czenie jakiegokolwiek urz▒dzenia wykorzystuj▒cego USB odbywa siΩ natychmiastowo, bez potrzeby wy│▒czania komputera, gdy┐ kontroler na bie┐▒co ╢ledzi stan magistrali i w wypadku od│▒czenia b▒d╝ przy│▒czenia danego urz▒dzenia automatycznie zajmuje siΩ alokacj▒ zasob≤w i energii. Kolejn▒ grupΩ urz▒dze± stanowi▒ koncentratory USB. Pozwalaj▒ one na przy│▒czenie dodatkowych peryferi≤w do magistrali, gdy┐ maj▒ dodatkow▒ liczbΩ port≤w do wykorzystania. Ponadto koncentrator USB wyrΩcza czΩ╢ciowo uk│ad steruj▒cy (kontroler) informuj▒c o fakcie od│▒czenia b▒d╝ przy│▒czenia danego urz▒dzenia. W taki spos≤b, stosuj▒c odpowiedni▒ liczbΩ koncentrator≤w, teoretycznie mo┐na dodaµ do komputera a┐ 127 urz▒dze± zewnΩtrznych (w tym samych koncentrator≤w), a wszystkie te urz▒dzenia po│▒czone │a±cuchowo │▒czy z komputerem tylko jeden kabelek.
Niekt≤re koncentratory USB spe│niaj▒ jeszcze jedn▒ istotn▒ rolΩ w magistrali USB. W praktyce, mimo ┐e urz▒dzenia zewnΩtrzne mog▒ byµ zasilane bezpo╢rednio z portu USB, zasilanie mo┐e okazaµ siΩ niewystarczaj▒ce dla zbyt wielu urz▒dze± pod│▒czonych jednocze╢nie (zbyt wiele oznacza praktycznie 4). Rozwi▒zaniem jest w│a╢nie zastosowanie koncentrator≤w z samodzielnym zasilaniem, kt≤re zwiΩkszaj▒ mo┐liwo╢ci energetyczne magistrali, gdy┐ mog▒ dystrybuowaµ energiΩ pod│▒czanym do± peryferiom.
Na szczΩ╢cie problem niedoboru energii w magistrali USB zosta│ rozwi▒zany przez producent≤w urz▒dze± USB w do╢µ prosty spos≤b. Koncentrator - choµ mo┐e stanowiµ oddzielny modu│ - jest najczΩ╢ciej wbudowany w inne urz▒dzenie zewnΩtrzne (np. monitor).
Co mo┐emy pod│▒czyµ? Do trzeciej - najliczniejszej - grupy urz▒dze± wykorzystuj▒cych USB nale┐▒ r≤┐nego typu akcesoria, zwykle pod│▒czane do komputera przez port szeregowy RS-232C lub port r≤wnoleg│y. W╢r≤d urz▒dze± zewnΩtrznych korzystaj▒cych z dobrodziejstw USB mo┐emy znale╝µ klawiatury, myszki, manipulatory do gier, joysticki, skanery, cyfrowe aparaty fotograficzne, modemy, a tak┐e monitory, g│o╢niki czy proste kamery CCD.
W przypadku monitor≤w nale┐y siΩ kilka s│≤w wyja╢nienia. Magistrala USB nie zast▒pi portu VGA znajduj▒cego siΩ na karcie graficznej - pod│▒czenie monitora do magistrali USB pozwala jedynie na sterowanie parametrami obrazu poprzez USB. Dodatkow▒ zalet▒ wbudowania w monitor obs│ugi USB jest to, ┐e jako urz▒dzenie z w│asnym zasilaniem (pob≤r mocy przez monitor stanowczo przekracza mo┐liwo╢ci USB) jest wykorzystywany jako koncentrator USB. Tym samym monitor bΩd▒c urz▒dzeniem niezbΩdnym do pracy z komputerem u│atwia zarazem rozbudowΩ komputera o dodatkowe urz▒dzenia USB.
Brak problem≤w? Choµ USB ma wiele zalet, nale┐y pamiΩtaµ, ┐e k│opoty z u┐ywaniem urz▒dze± zgodnych ze standardem USB znikn▒ dopiero wtedy, gdy bΩd▒ mia│y wsparcie ze strony naszego systemu operacyjnego. Jak zwykle zreszt▒ w przypadku rozwi▒za± nowych sprawa dotyczy sterownik≤w. Dopiero Windows 95 w wersji OSR2 oraz najnowszy Windows 98 oferuj▒ obs│ugΩ urz▒dze± USB. Nie oznacza to, ┐e nie mo┐na skorzystaµ np. ze skanera pod pierwsz▒ wersj▒ Windows 95, jednak taka sytuacja wymaga, by producent danego urz▒dzenia dostarczy│ specjalne sterowniki do danego systemu operacyjnego.
Problem zosta│ praktycznie rozwi▒zany w przypadku Windows 98, kt≤re dysponuj▒ sterownikami zgodnymi ze standardem WDM (Windows Driver Model), na bazie kt≤rego maj▒ powstawaµ wszystkie sterowniki do urz▒dze± pracuj▒cych pod kontrol▒ system≤w Microsoftu. Ujednolicenie standardu sterownik≤w umo┐liwi bezproblemowe korzystanie z urz▒dze± USB u┐ytkownikom nowszych "okienek", a tak┐e przysz│ej - oznaczonej cyfr▒ 5 - wersji Windows NT, w kt≤rym to systemie obs│uga urz▒dze± oparta jest w│a╢nie na sterownikach WDM.
Co wybraµ?
AplikacjΩ tΩ mo┐na znale╝µ w kategorii "NarzΩdzia" pod nazw▒ "Usbready". Je┐eli nasz system pozwala na pe│ne wykorzystanie mo┐liwo╢ci USB, pamiΩtajmy o tym, by preferowaµ urz▒dzenia bez "╢lepych" ko±c≤wek, czyli takie, kt≤re maj▒ wbudowany wiΩcej ni┐ jeden port USB. Pozwoli to w przysz│o╢ci bez przeszk≤d do│▒czaµ do komputera dodatkowe peryferia. Na koniec warto jeszcze przestrzec potencjalnych u┐ytkownik≤w przed do╢µ dziwnym zachowaniem siΩ systemu Windows 98 podczas pod│▒czania do komputera jakiegokolwiek urz▒dzenia USB. Zwykle w nowoczesnych komputerach PC, w tylnej czΩ╢ci, znajduj▒ siΩ dwa porty USB. W przypadku pod│▒czenia urz▒dzenia do kt≤regokolwiek z nich system natychmiast rozpoznaje urz▒dzenie, instaluje sterownik, po czym ju┐ wszystko dzia│a. Je┐eli jednak podczas pracy od│▒czymy to urz▒dzenie od portu, w kt≤ry by│o pierwotnie wpiΩte, i pod│▒czymy do drugiego z zainstalowanych w komputerze gniazd USB, system, choµ wykrywa poprawnie fakt od│▒czenia urz▒dzenia, nie potrafi zidentyfikowaµ jego obecno╢ci w drugim porcie. Wp│yw na tak▒ - niezbyt prawid│ow▒ sytuacjΩ - ma to, ┐e Windows jednoznacznie identyfikuje urz▒dzenie z danym portem, do kt≤rego zosta│o ono podpiΩte.
Mimo pewnych niedoci▒gniΩµ, przed USB rysuje siΩ ╢wietlana przysz│o╢µ. Je┐eli producenci sprzΩtu zaczn▒ wypuszczaµ na rynek odpowiednie ilo╢ci sprzΩtu wspieraj▒cego ten standard, pozwoli to w nied│ugim czasie ca│kowicie wyeliminowaµ dotychczasowe k│opoty, jakie towarzyszy│y instalacji nowego urz▒dzenia
w naszym komputerze.
WiΩcej o USB
www.usb.org Przepustowo╢µ USB
Urz▒dzenia wykorzystuj▒ce USB maj▒ do dyspozycji dwa pasma przenoszenia danych. Nominalna przepustowo╢µ 12 Mb/s zosta│a praktycznie ograniczona do ok. 7 Mb/s, co i tak jest wielko╢ci▒ wystarczaj▒c▒ w przypadku bardziej wymagaj▒cych urz▒dze±, takich jak aparaty cyfrowe, kamery CCD czy skanery.
Drugie pasmo charakteryzuj▒ce siΩ znacznie ni┐sz▒ przepustowo╢ci▒ - wynosz▒c▒ 1,5 Mb/s - przeznaczone jest dla urz▒dze± wej╢ciowych typu HID (Human Interface Devices), czyli joystick≤w, klawiatur lub myszy. Taka konstrukcja USB u│atwia przydzielanie urz▒dzeniom zewnΩtrznym odpowiedniego dla nich transferu.
FireWire - nastΩpca USB?
Dziedziny zastosowa± FireWire Pocz▒tki FireWire przypadaj▒ na rok... 1986, kiedy to firma Apple Computer w porozumieniu z ameryka±skim instytutem normalizacji - IEEE (US Institute of Electrical and Electronic Engineers) - stworzy│a podwaliny nowego interfejsu szeregowego zwanego FireWire. W za│o┐eniach tw≤rc≤w g│≤wnymi cechami tego interfejsu mia│y byµ: prostota pod│▒czenia, niski koszt oraz du┐a przepustowo╢µ, a tym samym szybka transmisja danych. Specyfikacja tego standardu po kolejnych przeobra┐eniach w roku 1995 zosta│a adaptowana pod nazw▒ IEEE 1394 do po│▒czenia komputera z urz▒dzeniami cyfrowymi, takimi jak: kamery wideo, zestawy audio, VCR, TV, drukarki itp. FireWire dysponuje kilkoma pasmami, ka┐dym o innej przepustowo╢ci, wynosz▒cej odpowiednio 100, 200 lub 400 Mb/s. Je┐eli dodamy do tego, ┐e obecnie trwaj▒ prace nad zwiΩkszeniem przepustowo╢ci do kilku Gb/s, to mo┐na stwierdziµ, ┐e za│o┐enia tw≤rc≤w dotycz▒ce odpowiednio du┐ej przepustowo╢ci uda│o siΩ w pe│ni zrealizowaµ. Podobie±stwo specyfikacji USB i FireWire polega niew▒tpliwie na r≤wnie prostej obs│udze. W FireWire wyeliminowano tak┐e mn≤stwo niedogodno╢ci w postaci np. terminator≤w (element≤w zako±czenia linii) czy specjalnego adresowania urz▒dze± i skomplikowanych program≤w konfiguruj▒cych. FireWire, podobnie jak USB, umo┐liwia pod│▒czanie kolejnych urz▒dze± bez potrzeby restartu systemu. R≤┐nica miΩdzy obydwoma standardami tkwi natomiast g│≤wnie w tym, ┐e FireWire mo┐e byµ wykorzystywany do tworzenia d│ugodystansowych linii transmisyjnych o du┐ej przepustowo╢ci na bazie interfejsu UTP-MIC (Unshielded Twisted Pair - Media Interface Connector) wraz z wykorzystaniem ╢wiat│owod≤w. W przypadku USB odleg│o╢µ miΩdzy ╝r≤d│ami zasilania, czyli w praktyce miΩdzy portem USB w komputerze a ko±cem │a±cucha urz▒dze± (je╢li nie stosujemy urz▒dze± z w│asnym zasilaniem), nie mo┐e byµ wiΩksza ni┐ 5 m. Ju┐ dzi╢ mo┐emy spotkaµ na rynku sporo urz▒dze± wykorzystuj▒cych FireWire. Nale┐▒ do nich g│≤wnie profesjonalne systemy do cyfrowej edycji wideo i d╝wiΩku, a tak┐e kamery cyfrowe. Ze wzglΩdu na cenΩ tych urz▒dze± (od ok. kilku tys. z│) trudno m≤wiµ o FireWire jako o taniej technologii, jest ona jednak doskona│▒ alternatyw▒ dla du┐o dro┐szych - konwencjonalnych system≤w edycji audio i wideo. Ponadto uniwersalno╢µ IEEE 1394 predystynuje go do roli standardu w dziedzinie szybkich pamiΩci masowych, mog▒cych staµ siΩ nastΩpc▒ obecnych urz▒dze± SCSI.
Warto przy okazji wspomnieµ o ciekawej propozycji, jak▒ zaoferowa│a firma Yamaha. Japo±ski potentat w dziedzinie cyfrowych urz▒dze± audio pracuje nad wprowadzeniem protoko│u 1394mLAN - opartego w│a╢nie na FireWire - kt≤rego g│≤wnymi zadaniami bΩd▒ transmisja i sterowanie nowymi urz▒dzeniami audio wykorzystuj▒cymi dotychczas interfejs MIDI (Musical Instrument Digital Interface). Da to w konsekwecji mo┐liwo╢µ sterowania 32-kana│owym d╝wiΩkiem przez jeden kabel. (MW) (c) Copyright LUPUS |
