1394 / Firewire / i.Link im Detail

20.03.2000 von Michael Eckert
Bei Apple-Computern und Sony-Notebooks ist 1394 alias Firewire oder i.Link längst Standard. Jetzt setzt die schnelle serielle Schnittstelle auch im PC-Bereich zum Überholen an. tecChannel hat die1394-Schnittstelle analysiert und nennt Ihnen die Vor- und Nachteile sowie die Unterschiede der diversen Implementierungen.

Von gestern und doch hochaktuell - 1394 ist ein schnelles Interface, das alle anderen Peripherie- und Massenspeicher-Schnittstellen verdrängen soll. Dabei hat Apple mit der Entwicklung dieses seriellen Anschlusses schon 1986 begonnen. Die Ingenieure übernahmen den seriellen Bus IEEE 1394. Dieser war zu der Zeit noch nicht als endgültiger Standard verabschiedet und ursprünglich nur als Diagnosebus in parallelen Backplane-Bussen gedacht. 1993 demonstrierte Apple die Weiterentwicklung unter dem Namen Firewire, die später als IEEE 1394-1995 standardisiert wurde.

1394 ist bereits der Standard in der digitalen Videobearbeitung im Consumer-Bereich. Sowohl Hersteller von Videoschnittkarten wie Fast oder Pinnacle, als auch Großkonzerne wie Sony, JVC und Panasonic setzen bei ihrer Unterhaltungselektronik auf den seriellen Bus. Bei Apple ist Firewire seit Anfang 1999 in den Desktop-Computern serienmäßig, Sony ist im PC-Bereich der Vorreiter. Die Hersteller von Druckern, Festplatten und anderen Peripheriegeräten ziehen allmählich nach.

Ein Blick auf Bild 1 zeigt schnell, warum 1394 neben der einfachen Handhabung so interessant ist. IEEE 1394-1995 ermöglicht theoretisch eine Datentransferrate von bis zu 50 MByte/s, mit IEEE 1395b sind für die Zukunft sogar 400 MByte/s angedacht.

1394-Spezifikationen

Wer sich eingehend mit 1394 beschäftigt, hat die Wahl aus über 70 verschiedenen Spezifikationen. IEEE 1394-1995, IEEE P1394a, IEEE P1394b sind nur einige Beispiele, die gleichzeitig auch als Schnittstellenbezeichnung verwendet werden. Dazu kommen noch die Marketingbezeichnungen Firewire von Apple, i.Link von Sony und Lynx von Texas Instruments.

Prinzipiell sind Firewire, IEEE 1394-1995, i.Link und Lynx kompatibel zueinander oder nur andere Bezeichnungen für die selbe Sache. Allerdings unterscheidet sich i.Link schon äußerlich durch den kleineren vierpoligen Steckverbinder von den sechspoligen IEEE- und Firewire-Originalen. Der Unterschied: i.Link bietet keine Spannungsversorgung für externe Geräte über das 1394-Kabel.

Im weiteren Verlauf des Artikels verwenden wir "1394" als Oberbegriff für die Schnittstelle im Allgemeinen und die jeweilige korrekte Spezifikationsbezeichnung im Speziellen. Nachfolgend die wichtigsten Spezifikationen:

Das "P" in der IEEE-Bezeichnung kennzeichnet ein Projekt, das noch nicht als Standard verabschiedet ist.

1394 im Überblick

IEEE 1394 ist ein internationaler Standard für eine kostengünstige digitale Schnittstelle. Sie wurde konzipiert für den Einsatz in Geräten der Unterhaltungselektronik, Kommunikation und Computertechnik und bietet folgende Eigenschaften:

Anschluss der Geräte

Prinzipiell ist 1394 eine simple Sache. Ein oder mehrere Geräte mit dem seriellen Kabel an den PC/Controller anschließen und fertig. Abgesehen von den Unwägbarkeiten eines Plug&Play-Betriebssystems, gibt es noch einige Einschränkungen. Die Geräte sind seriell hintereinander geschaltet wie in einer Kette. Bei Geräten mit zwei oder mehr 1394-Ports sind Verzweigungen möglich.

Grundsätzlich dürfen aber nur 16 Kabelstücke mit je maximal 4,5 Meter Länge in einer Kette sein, gleich von welchem Punkt des Netzwerks aus gezählt wird. Schleifen innerhalb und zwischen den verschiedenen Strängen sind streng verboten. Jedes Gerät muss für saubere Signale an seinen Ausgängen sorgen und sie entsprechend "auffrischen". Bild 3 demonstriert eine gültige Verschaltung. Unabhängig vom Startpunkt ergeben sich dabei maximal 17 Geräte hintereinander.

Automatische Konfiguration

Das 1394-Netzwerk konfiguriert sich komplett selbst. Es sind keine IDs an den Geräten einzustellen, keine Terminierwiderstände zu setzen und kein Master oder Slave zu bestimmen. Das 1394-Protokoll definiert einen Autokonfigurations-Prozess, der aus verschiedenen Stufen besteht, die nacheinander ablaufen:

Wenn sich die physikalische Struktur des 1394-Systems ändert, also beispielsweise ein Gerät dazukommt oder abgeschaltet wird, erfolgt der komplette Autokonfigurations-Prozess erneut. Dabei können sich der Root Node und die IDs der Geräte ändern.

1394 verwendet ein flexibles Busmanagement, das in drei Servicegruppen unterteilt ist:

Schichtenmodell

Das 1394-Protokoll ist in drei Schichten organisiert, die als Transaction, Link und Physical Layer bezeichnet werden:

Transfermodi

1394 kennt zwei verschiedene Transfermodi, die für die Fähigkeiten und Eignung der Schnittstelle für bestimme Anwendungsgebiete entscheidend sind. Daten können bei 1394 entweder im asynchronen (asychronous) oder im isochronen (isochronous) Modus übertragen werden. Besonders der isochrone Modus ist für die Multimediaeignung von 1394 wichtig, denn er erlaubt Transfer in "Echtzeit".

Im asynchronen Modus werden die Daten in Paketen mit ECC übertragen. Jedes Paket wird vom empfangenden Gerät bestätigt und es sind Wiederholversuche möglich.

Für zeitkritische Anwendungen ist eine garantierte Übertragungsbandbreite notwendig, die der isochrone Modus ermöglicht. Für den isochronen Betrieb sind bis zu 80 Prozent der Busbandbreite verfügbar. Insgesamt können also von den 125 Mikrosekunden pro Zyklus für isochrone Transfer bis 100 Mikrosekunden verwendet werden. Bei isochronem Transfer gibt es allerdings keine ECC oder Wiederholversuche.

OHCI und SBP-2

Für den Käufer von 1394-Periherie und Controllern gilt es einen entscheidenden Punkt zu beachten. Wer Massenspeicher wie Festplatten oder Wechsellaufwerke anschließen möchte, sollte sich unbedingt einen OHCI-fähigen Controller zulegen.

OHCI ist aus der Überlegung heraus entstanden, dass man die Treiberprogrammierung für die unterschiedlichen Controllerbausteine vereinfachen wollte. Das trifft nicht nur auf 1394 zu, sondern auch auf andere Bereiche wie USB. OHCI stellt besondere Anforderungen an die 1394-Hardware:

Serienmäßig ist OHCI-Unterstützung in Windows 98 SE und Windows 2000 integriert. Im Windows-Devicedriver-Modell ist dazu ein OHCI-Minidriver definiert. Auf diesen Classdriver setzt dann eine weitere Treiberschicht auf. Im Beispiel von Bild 7 ist dies der SBP-2 -Port-Treiber für Massenspeicher. Bei zeitkritischen DV-Anwendungen liegt beispielsweise ein Streaming-Class-Treiber über dem OHCI-Minitreiber. Ist eine 1394-Controllerkarte nicht OHCI-fähig, dann muss deren Hersteller selbst mit eigenen Treibern für die Integration in Windows sorgen.

Fazit

Im Prinzip bietet 1394 derzeit die gleiche Leistung wie die Massenspeicher-Schnittstellen UltraDMA/66 und Ultra SCSI. Zwar mögen es je nach Fall ein paar MByte/s mehr oder weniger sein, aber die meisten Festplatten nutzen das Potenzial selbst mit der besten Schnittstelle noch nicht voll aus. Für Wechselmedien und ihre geringeren Transferraten genügt 1394 sowieso. Und bei digitalem Videoequipment reicht die gebotene Leistung schon seit langem. Durch die Autokonfiguration ist die Inbetriebnahme eines 1394-Systems außerdem sehr einfach. Zwar gibt es auch hier Hürden wie Microsofts Plug and Play, aber die grundsätzliche Kombination verschiedener 1394-Geräte zu einem System dürfte jeder Laie begreifen, der auch eine HiFi-Anlage zusammenstecken kann.

Trotzdem wird es 1394 schwer haben. Für Verunsicherung sorgen die verschiedenen Marketing-Namen Firewire oder i.Link. Dazu kommen noch unterschiedliche Steckverbinder. Das Ärgernis mit den nicht OHCI-fähigen Kontrollerkarten dürfte viele Käufer weiter verunsichern. Diese Karten werden von Windows 98 und Windows 2000 nicht serienmäßig unterstützt und bieten damit keinen Massenspeicher-Support.

Schließlich konnten die externen Festplatten im tecChannel-Test nicht überzeugen. Die Datentransferrate ist auf 12,5 MByte/s beschränkt, weil das in der Apple-Welt einfacher zu handhaben ist. Folglich muss man in Zukunft beim Kauf von 1394-Peripherie fragen, ob Sie am PC auch die volle Leistung bringt.

Außerdem kritisch im PC-Bereich: Bei Intel ist im Gegensatz zu VIA in den Roadmaps nichts mehr von Chipsätzen mit integrierter 1394-Funktionalität zu sehen. 1394 kommt auch ohne PC aus, während USB selbst in der Version 2.0 immer einen Computer als Host benötigt. Das mag ein Grund für Intels Zurückhaltung in Sachen 1394 sein. (mec)