高速串口IEEE1394

来自：中音网

大家都知道电脑上有一个或两个串行口，是连接鼠标器、外置调制解调器等设备用的。多年来电脑各组成部分都有很大的改进，唯独串口一成不变。PC机上的串口沿用电子工业协会（EIA）六十年代制定的RS-232C标准；Macintosh电脑兼容RS-422和RS-232的串口也好不了多少。这么“古老”的串口不能适应短时间内传送大量数据的需要，成了电脑的一个“瓶颈”，现在终于到了革它们命的时候。 电脑传送数据基本上可以分为两种方式。一种称为并行，就如同列队行进时每个横排都有八个、十六个以至更多的人，齐头并进。另一种称为串行，不管多少人，排成一字长蛇阵，鱼贯而行。并行的速度显然要快许多，不过并行传送要用许多电线，比方说八个数据同时送出时，最起码要有八条线。而且并行传送的距离有严格的限制。串行传送要节省得多，一条线就行，传送距离很长，如果配上调制解调器就可以传得更远。许多要求低造价、远距离传送的系统不约而同的选用了串行传送。例如我们熟悉的网络（包括互联网），MIDI等。 苹果公司经常率先搞出些新鲜东西。现在大家已经离不开的鼠标就是苹果公司最先把它接在电脑上的。这场“串口革命”在苹果公司也酝酿已久，他们早就在开发FireWire。FireWire字面意思是火线，是一种高速串口标准，最初有意用它取代SCSI。大家知道SCSI原来是小型机系统接口，并不是微机上的东西。1984年苹果公司推出的Macintosh决定不装备普通的并口，而把SCSI搬到微机上来，从此SCSI成了Macintosh每机必备的并行接口，近年来更成了个人微机高速总线的滥觞。SCSI虽然设计精巧、速度快，但使用当中也有许多不便。举例来说，SCSI很娇气。必须在电脑和外设都关断电源的情况下插、拔，否则可能产生极其严重的后果；它也很“专横”，一条总线除CPU外最多挂7个设备，每个设备须有自己的ID号，不得重复使用，CPU占用的ID其它设备不能用。这么严格的规定真有点封建主义味道，对于经常要把外设插来拔去，很快就要成为老百姓一件“家电”的电脑就不合适。 FireWire是否能取代并口或SCSI还有待讨论，但是用FireWire取代老掉牙的串口已不在话下。电气和电子工程师学会（Institute for Electrical and Electronic Engineers简称IEEE）把苹果公司的FireWire设计交给1394工作组去进一步研究和开发，形成了IEEE 1394规定。对用户来说，FireWire和IEEE 1394是一回事，差不多。只不过FireWire是苹果公司注册了的，他人未经授权不能乱用，而使用IEEE 1394无须授权。它们之间的最大差别也许就在这儿。这是一个比例可变、灵活、易用、低价位、既适用于消费者又能满足高端用户要求的数字接口国际标准。1394有底板布局和电缆点对点连接两种版本，它们的操作速度不同，但能够兼容。 电缆点对点连接最低的带宽是100Mbps，目前最高400Mbps，到2000年预计可达1Gbps。 IEEE 1394最初的应用是附属于电脑的数字摄像机和数字视频，它是一种可以用于音频/视频的廉价数字接口。新的音/视频应用如数字化电视，多媒体光盘，家庭网络将首先是IEEE 1394的市场。我们再来看看1394的好处： ●IEEE 1394允许把63件设备挂在同一条总线上，每件设备之间的距离可达4.5米之多。如果还要伸展距离，就需要使用如中继器（Repeater）这样的硬件，按目前的设计可以达到25米。如果需要挂更多的设备，要用桥接器（Bridges），最多可挂1000件以上。 1394不仅能用于计算机与外围的通讯，而且能象以太网一样用于计算机之间。这显然是对SCSI的改进，因为一条SCSI总线只能容纳一台计算机。 ●1394能把两件外设连在一起，中间并不需要计算机。例如两台摄像机复制节目，只要直接联接就可以。 ●1394设备可以热插拔，连接或断开时不必关断电源。 ●1394只用六根导线做连接，接插件和电缆都能够更小更灵活。 ●1394接口中为外围提供60W功率，有些外围可以省掉自备的电源供应。 ●自动配置，无需用户规定ID号、不用终端器。 ●它是数字接口，能直接工作于数字信号，不用做模数转换。过去视频信号送往电脑都要经过捕获和从模拟到数字的转换，经常要用上视频卡等硬件。现在如果摄像机是数字的，通过1394接口就能直接把信号送进电脑。 1394将很快被用于硬盘、DVD光盘、数字摄像机、数字高清晰度电视、高速网络、扫描仪等甚至有可能取代SCSI。Sony是将这一最新技术用于数字摄像机的厂商之一，与视频相比，音频和MIDI都算不得什么。音乐家们将会发现MIDI、数字音频、数字视频现在可以用同样的电缆连接。 [插图1] IEEE1394支持两种类型的数字传送，一种是非同步（Asynchronous），另一种是等时传送（Isochronous）。前者类同于传统的传送方法，将存储器中的数据按地址发送。后者由于能够严格保持信息中的时间关系，按照用户事先规定的速率传送，所以对音频、视频等多媒体信号特别有用。过去只是依靠庞大的缓冲器才能勉强解决这一问题，而这样的做法必然会大大增加设备的造价。 就象LAN（局域网）和WAN（广域网）那样，1394是由使用它的高级应用程序来定义的接口，而不是简单的物理执行，所以更新的电脑技术将允许使用更高的速度、更长的距离、其它媒介（如光缆等）。 1394电缆内有六条铜线，其中两条是电源线，可以允许直流电压8-40V，最大电流1.5A。其余四条铜线是两对带有屏蔽层的绞线，传送数据信号，这六条铜线外边还有一层屏蔽。 [插图2] 接插件的巧妙设计使人手不能接触到导体部分，它的接触可靠，经久耐用。接插件的外型保证了即使插座位于机器背面，也能很容易地插好。 [插图3] 另有一种1394电缆省去了电源线，只剩下四条信号线。Sony的掌中宝数字摄像机上用的就是这种电缆。 差不多和1394同时出现的USB（Universal Serial Bus）虽然传送速度慢一些，但是造价也更低廉，最适合用在键盘鼠标手写板等输入设备、扫描仪和某些打印机。市场上已经出现了一批装备了USB的电脑和外围设备，北京配套市场上已有USB电缆出售。 搞电脑音乐的朋友能见到一些使用USB的音频加MIDI接口，据一些试用过的朋友们讲，这些设备用起来很方便，MIDI也毫无问题，只是在音频轨数多，满负荷运行时明显有些吃力。同样的工作如果交给1394做，就非常轻松了。 这两种高速串口规定之间不存在竞争，各有各的用处，连创建“火线”的苹果公司也说1394是对USB的补充，而不是竞争。说不定将来的电脑上可能会同时具备这两种串口。 为了对1394的速度有更形象的了解，下面把它与当前常用的各种总线作一对比： ADB（苹果机桌面总线）：10Kbps 标准的串口：230Kbps GeoPort：2Mbps USB：12Mbps SCSI-2：80Mbps Ultra-Wide SCSI：320Mbps FireWire：400Mbps Ultra 2 SCSI：640Mbps 请注意这里的b都是小写，是bit（位）的意思。如果是大写的B，一般认为是Byte，每8个bit为一byte（字节）。 一轨44.1KHz采样率，16bit分解度的数字录音每秒需要传送的数据不过700Kb左右；每秒30帧的640X480，24bit彩色画面也只要求每秒传送221Mb数据。用1394做这些工作真是绰绰有余。 1394已经不是尚处于实验室中的未来科技，仅1998年Conon、JVC、Panasonic、Sharp和Sony等厂家在全世界就销售了6百万台带有1394接口的掌中宝，预计今年可能超过一千万台。 昆腾和Sony已经计划投产用1394连接的AV硬盘，带有1394的打印机、扫描仪和其它外围设备正陆续进入市场。据去年的一份资料，起码有Apple、Compaq、NEC、Sony等四家公司生产的电脑已经备有1394接口。 ATM和1394将在市场上将互相促进。请注意这里所说的ATM不是许多银行储蓄所门前的自动取款机。ATM（Asynchronous Transfer Mode）是一种高标准的音频视频传送方式规定。ATM将在全世界成为音频视频传送的公共网络，但是对于磁盘驱动器、掌中宝摄像机和个人电脑来说ATM造价太高，而1394是最好的补充。牢固立足于低价位的1394必将很快变成消费者的高容量接口。从历史上看，一件电子产品一旦被消费者广泛接受，就将会拥有极大的市场和很长的寿命。但愿1394有这样的好运气。
金毓镇