Vyšlo v týdeníku CHIPweek č. 17/98, 21. dubna 1998
Vytištěno z adresy: http://www.earchiv.cz/a98/a817k400.php3

USB, Firewire a Device Bay

Jedním z velmi zajímavých trendů letošního CeBITu byl masový nástup dvou sériových rozhraní, USB a FireWire, pro připojování periferií k osobním počítačům. Jestliže v loňském roce zde bylo k vidění několik prvních vlaštovek, letos se s periferiemi s tímto rozhraním doslova roztrhnul pytel.

Když na samém počátku osmdesátých let vznikala architektura počítačů IBM PC, její autoři zřejmě netušili, co všechno budou lidé k jejich výtvorům chtít připojovat - jaké rozličné druhy periferií, a také v jakém počtu! Vznikající počítač PC proto vybavili jen poměrně skromnou výbavou, pokud jde o vnější rozhraní: dvěma sériovými porty, fungujícími podle standardu RS-232-C, a jedním paralelním portem, s rozhraním Centronics. Také programovou obsluhu těchto rozhraní (zejména sériových) v původním DOSu realizovali tak nešťastným způsobem, že nad tím dodnes zůstává rozum stát - výsledkem byl fakt, že snad každý program musel doslova odstavit DOS i BIOS od sériových portů a obsluhovat si je sám. Správné nastavení sériových portů bylo v praxi skutečnou alchymií, a stejně tak připojování nejrůznějších rozšiřujících karet, u kterých bylo nutné doslova experimentovat s nejrůznějším nastavením vstupně/výstupních adres, přerušení a DMA kanálů. Situaci nezlepšilo ani zavedení sběrnice SCSI, určené zejména pro připojování rychlých disků a jiných periferií "paměťového" typu - také na sběrnici SCSI je nutné dbát na správné zakončení, na ruční nastavení identifikátorů na této sběrnici, na nesoučasný "rozjezd" připojených periferií apod. Výsledkem je opět alchymie, která od laického uživatele očekává znalosti zkušeného servisního technika, a má skutečně velmi daleko ke kýženému stavu "plug and play".

Kam míří USB?

Situace by se mohla zlepšit s nástupem nového typu sériového rozhraní, které dostalo název USB (od: Universal Serial Bus). Jeho návrh pochází od firem Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC a Northern Telecom, a jeho cíle nejsou nijak skromné - přívlastek "universal" v jeho názvu je uveden zřejmě proto, že by toto rozhraní mohlo nahradit i mnohá další specifická rozhraní, kterými jsou dnešní osobní počítače vybavovány: specifické rozhraní pro klávesnici, specifické rozhraním pro monitor, rozhraní pro myš atd., stejně tak jako specifická rozhraní periferií (např. scannerů), které s oblibou vyžadují ještě instalaci své vlastní rozšiřující karty do osobního počítače. Myšlenka rozhraní USB je taková, že všechny takovéto periferie (klávesnice, monitory, tiskárny, myši, scannery, různé snímače karet, čidla, modemy apod.) vystačí s tímto jediným rozhraním, ke kterému budou připojovány. Jak už název rozhraní USB naznačuje, půjde přitom o sériový přenos (proto "serial bus"), a to jak v asynchronním režimu (jak fungují dnešní sériové porty PC), tak i v režimu synchronním, s možností plně duplexní komunikace (tj. oběma směry současně). Samozřejmostí je dokonalá "blbovzdornost" - všechno bude možné připojovat i odpojovat dokonce i za chodu, a vůbec nic se nebude nastavovat (žádné identifikátory zařízení, žádné nastavení přerušení, DMA apod.). Mnoha "menším" periferiím dokonce odpadne i vlastní napájení (a tím i vlastní síťové adaptéry, s jejich stále překážejícími šňůrami atd.). Rozhraní USB totiž bude schopné poskytovat těmto periferiím napájení až do celkového součtu 0,5 ampéru.

Podpora USB

Pokud jde o nezbytnou programovou podporu, nejnovější verze Windows 95 (tj. OSR 2.1) ji má již zabudovanou, a samozřejmostí bude zabudovaná podpora rozhraní USB i v nových Windows 98. Avizována je i podpora USB na dalších platformách - v roce 1998 by se měla objevit na počítačích od firem Apple a Sun. Pokud jde o faktickou implementaci rozhraní USB na počítačích i periferiích, také zde se zdá, že vše postupuje vpřed rychlými kroky - podle údajů, které byly na letošním CeBITu prezentovány, je dnes na trhu celkem 55 různých periferií uzpůsobených právě pro připojení skrz rozhraní USB, a podle odhadu dalších 155 zařízení je těsně před uvedením na trh. Také vybavování osobních počítačů USB porty (typicky dvěma) je na dobré cestě - již v loňském roce začaly být tyto porty masově zabudovávány do stolních počítačů. Pro rok 1998 společnost Dataquest odhaduje jejich plně 100-procentní rozšíření na nově vyrobených stolních počítačích, a 80-procentní na přenosných počítačích. K tak masovému rozšíření jistě přispívá i fakt, že rozhraní USB je poměrně nenáročné na svou implementaci, a cenu produktů v zásadě nijak nezvyšuje.

V čem je háček?

Nástup rozhraní USB by mohl připomínat doslovnou idylku. Jde tedy skutečně o ideální řešení, které jednou provždy vyřeší všechny problémy s připojováním periferií k osobním počítačům? Skeptici mají v ruce jeden dosti silný argument: rozhraní USB pracuje s přenosovou rychlostí 12 Mbps (a nemá možnost zvýšení této rychlosti). To je jen o málo více než u klasického desetimegabitového Ethernetu, jehož rychlost je dnes už považována za ne vždy zcela postačující. Faktem je, že "pomalé" až "středně rychlé" periferie typu myší, klávesnic či modemů s touto rychlostí zřejmě dlouho vystačí, zatímco nároky jiných periferií (např. digitálních kamer, rychlých tiskáren, monitorů apod.) rychle rostou. Podstatný je i sdílený charakter nominální přenosové rychlosti 12 Mbps - rozhraní USB umožňuje připojit až 127 periferií, které všechny sdílí přenosovou kapacitu, odpovídající oněm 12 Mbps.

IEEE-1394, alias Firewire

Alternativou k USB je podobně koncipované rozhraní, definované standardem společnosti IEEE číslo 1394 (a známější spíše pod marketingovým jménem FireWire). Kromě své sériové podstaty je podobné USB i v tom, že usiluje o zcela bezproblémové připojování a odpojování (za chodu, bez nutnosti jakéhokoli nastavování). Spíše technickou odlišností je konkrétní způsob připojování - zatímco v případě USB je zapotřebí vhodný rozbočovač (USB hub, který může být přímo zabudován do některé USB periferie, např. monitoru), a k tomuto rozbočovači se ostatní periferie zapojují hvězdicově, v případě FireWire jde o kaskádní zapojení (tzv. daisy chain), kdy se jednotlivé periferie zapojují postupně jedna na druhou a vytváří řetězec.

Hlavní odlišností je ale celková propustnost - zatímco USB je jednou provždy fixováno na 12 Mbps, FireWire začíná na 400 Mbps (tj. dnešní verze FireWire pracují na 400 Mbps, ale je počítáno s možností zvyšování této rychlosti, a již dnes se uvažuje o rychlostech v řádu gigabitů). Z tohoto faktu je pak také zřejmé, kam FireWire míří: k rychlejším a na přenosovou kapacitu náročnějším periferiím. Není jistě náhodou, že rozhraním Firewire jsou již dnes vybavovány první digitální kamery (spíše profesionálního typu), či rychlé disky i jiné periferie paměťového typu (které se dosud spoléhaly nejčastěji na sběrnici SCSI).

Nástup rozhraní FireWire (které nepopírá svou původní inspiraci rozhraním hrací konzole GameBoy) je ale přeci jen poněkud pomalejší než nástup rozhraní USB (náskok USB lze odhadnout nejméně na jeden rok) - s masovějším nástupem rozhraní FireWire se počítá až pro roky 1999 a 2000. Programová podpora pro FireWire by však měla být standardní součástí nových Windows 98.

Obě rozhraní USB i Firewire si sice v mnohém konkurují, ale do budoucna lze zřejmě očekávat spíše jejich soužití - nové počítače budou nejspíše vybavovány oběma těmito rozhraními současně.

Za dveřmi je Device Bay

Letošní CeBIT posloužil také pro představení další technologie, která je ale zatím teprve připravována, a na její faktický nástup si zřejmě ještě chvilku počkáme. Jde o standard jménem Device Bay, který by měl řešit modularitu nejrůznějších komponent osobních počítačů - například u výměnných disků, disketových mechanik, mechanik CD ROM, DVD apod. bude definovat jejich fyzické rozměry i všechny další parametry, potřebné k tomu, aby příslušný modul bylo možné zasunout v zásadě kamkoli (do libovolné "šachty" pro takováto zařízení, odsud označení "device bay"), samozřejmě za chodu, a bez nutnosti cokoli nastavovat.

Připravovaný standard Device Bay by měl sám využívat rozhraní USB a FireWire, protože předpokládá že "zasouvatelné" periferie budou po svém zasunutí do standardizované šachty komunikovat s počítačem právě prostřednictvím rozhraní USB či Firewire.

Podrobnější informace lze získat na adresách:
http://www.usb.org (USB Group)
http://www.1394ta.org (1394 Trade Assocation)