Идентификация дерева

Подробности

Родительская категория: Шина IEEE 1394 — FireWire

Категория: Основная информация

Изначально (по включению питания или сбросу) шина (совокупность соединенных узлов) имеет плоскую (неоформленную) структуру (рисунок а). В ходе инициализации первым делом автоматически (взаимодействием только уровней PHY) выполняется идентификация дерева (tree identification), в результате чего шина обретает форму перевернутого дерева (рисунок б). В этом дереве имеется:

• корень (root), являющийся «верховным арбитром». Корень выбирается автоматически в зависимости от топологии шины; при необходимости стать корнем программно можно заставить любой узел;
• листья (leaf) — конечные узлы, подключенные к шине только одним портом;
• ветки (branch) — узлы, подключенные несколькими портами и находящиеся в иерархии между корнем и листьями.

И корень и ветки являются промежуточными узлами, обеспечивающими трансляцию трафика. В первоначальной (плоской) структуре все порты узлов равноправны. После идентификации дерева порты дифференцируются в зависимости от их направленности в дереве:

• «родительский», или p-порт (parent port), направлен в сторону корня (вверх);
• «дочерний», или c-порт (child port), направлен в сторону листьев (вниз).

Родительским может быть только один из портов узла. Если на шине присутствуют только два узла, то одно из них (определяемое случайным образом) станет корнем с c-портом, другое — листом с p-портом. В процессе идентификации дерева участвуют только те порты, к которым подключены другие узлы (физический уровень способен определить состояние подключения).

Тип порта влияет только на распространение сигналов арбитража. Данные, принимаемые по одному порту, узел транслирует на все остальные порты, к которым подключены узлы-соседи, но с учетом скорости: высокоскоростные пакеты данных не транслируются на те порты, для которых установлена более низкая скорость работы. Данные, исходящие из узла, транслируются на все его порты, к которым подключены устройства и которые способны работать на скорости передачи данного пакета.

Самоидентификация узлов

После идентификации дерева выполняется самоидентификация узлов (Self Identification), в результате которой все узлы шины получают уникальные адреса — физические идентификаторы (phy_ID). В процессе самоидентификации с помощью арбитража каждый узел последовательно получает право на передачу широковещательного пакета самоидентификации. В этом пакете содержится идентификатор узла, число его портов, их состояние и назначение, скоростные возможности устройства и некоторые другие параметры. Устройство назначает себе идентификатор само, исходя из числа ранее «услышанных» им пакетов самоидентификации от других устройств. Первое устройство, которому предоставили право на передачу, получает phy_ID = 0; последним самоидентифицируется корень — у него будет максимальное значение phy_ID (не превышающее 62). После посылки пакета самоидентификации узел обменивается со своим партнером-«родителем» сигналами, идентифицирующими максимальную скорость работы. Это позволяет непосредственным партнерам попарно согласовать свои скоростные возможности.

По информации, собранной из всех пакетов самоидентификации, любой узел может построить карту топологии сети (topology map), а на ее основе и карту достижимых скоростей обмена (speed map) между любой парой узлов. Эти карты должен строить и публиковать узел-диспетчер (менеджер) шины, предоставляя доступ к ним любым узлам. Кроме того, информация пакетов самоидентификации используется для управления питанием от шины и оптимизации трафика.

Спецификации IEEE 1394

Подробности

Родительская категория: Шина IEEE 1394 — FireWire

Категория: Основная информация

Стандарт для высокопроизводительной последовательной шины (High Performance Serial Bus), получивший официальное название IEEE 1394, был принят в 1995 году. Стандарт основан на шине FireWire, используемой фирмой Apple Computer еще с 1986 года в качестве дешевой альтернативы SCSI в своих компьютерах. Название FireWire («огненный провод») теперь применяется и к реализациям IEEE 1394, оно сосуществует с кратким обозначением: «1394». Другое название того же интерфейса — iLink, а иногда и Digital Link — используется фирмой Sony применительно к устройствам бытовой электроники. MultiMedia Connection — имя, используемое в логотипе 1394 High Performance Serial Bus Trade Association (1394TA).

К устройствам с интерфейсом IEEE 1394 относится большое количество спецификаций, описывающих не только собственно интерфейс последовательной шины, но и использование этой шины для транспортировки прикладных данных разного назначения, наборы команд и форматы данных. Основной источник информации по технологии, стандартам и продуктам — сайт ассоциации High Performance Serial Bus Trade Association (http://www.1394ta.org). Спецификация IEEE 1394 официально доступна через http://www.ieee.org (платно).

Документ IEEE 1394-1995 Standard for a High Performance Serial Bus определяет архитектуру шины, основанную на трехуровневой модели, и протоколы, обеспечивающие автоматическое конфигурирование, арбитраж и передачу изохронного и асинхронного трафика. В стандарте определены три возможные скорости передачи сигналов по кабелям: 98,304, 196,608 и 393,216 Мбит/с, которые округляют до 100, 200 и 400 Мбит/с и обозначаются как S100, S200 и S400 соответственно. Стандартизованы кабель и 6-контактный разъем, позволяющий передавать сигналы и питание.

В дополнении IEEE 1394a-2000 IEEE Standard for a High Performance Serial bus (Supplement) введен ряд усовершенствований:

• приняты меры для сокращения потерь времени при подключении устройств;
• введены механизмы ускоренного арбитража;
• разрешена конкатенация (соединение) пакетов, передаваемых на разных скоростях;
• расширены средства управления энергопотреблением и введена возможность приостановки и запрета портов;
• введена возможность общения с регистрами PHY удаленного узла;
• введен миниатюрный 4-контактный разъем (без питающих линий);
• утвержден стандартный интерфейс PHY-LINK и возможная схема гальванической развязки в этом интерфейсе;
• уточнены исходные спецификации ради обеспечения более высокого уровня совместимости реализаций стандарта.

Новых скоростей в этом стандарте не появилось; изменения вводились с учетом обеспечения обратной совместимости с устройствами, отвечающими исходному стандарту.

Дополнения IEEE 1394b (2002 год) в основном касаются повышения скорости и дальности передачи:

• введены скорости S800, S1600 и архитектурная поддержка S3200;
• введен новый (для 1394) метод сигнализации и соответствующий бета-режим работы портов. Для передачи используется пара встречных однонаправленных линий и кодирование 8B/10B, широко используемое в современных коммуникационных технологиях;
• введен новый метод арбитража (BOSS), повышающий эффективность использования пропускной способности шины за счет исключения простоев шины (зазоров арбитража);
• введены новые типы среды передачи для бета-режима:

1. пара пластиковых или стеклянных оптических волокон для расстояний до 50 или до 100 м;
2. кабель UTP-5 (используются 2 пары) с разъемами RJ-45 для расстояний до 100 м с трансформаторной гальванической развязкой.

• Введен миниатюрный 9-контактный разъем для коротких дистанций, позволяющий передавать данные со скоростью до 3,2 Гбит/с и подавать питание по шине.

Совместимость с 1394 и 1394a обеспечивается «двуязычными» уровнями PHY, способными работать с разными методами сигнализации на своих разных портах. При этом возможно построение гибридной шины, состоящей из одного или нескольких «облаков» узлов с бета-сигнализацией, связанных друг с другом фрагментами с традиционной сигнализацией.

Проект стандарта P1394.1 относится к сетям, состоящим из нескольких шин IEEE 1394. Основа построения сети — двухпортовый мост, способный передавать трафик между соединяемыми шинами. При этом мост для процессов сброса и автоконфигурирования, прерывающих передачу полезного трафика на длительное время, изолирует шины друг от друга. Возможны и многопортовые мосты, которые с протокольной точки зрения являются комбинацией двухпортовых.

В основу IEEE 1394 положен протокол запросов-ответов архитектуры регистров управления и состояния для микрокомпьютерных шин, описанной в стандарте ISO/IEC 13213:1994 Control and Status Register Architecture for Microcomputer Busses (CSR-архитектура). Ревизия этого стандарта предполагается в проекте P1212r.

Ревизия касается возможностей бесконфликтного расширения форматов содержимого памяти конфигурации, а также регистров CSR. Планируется привести спецификацию CSR в соответствие с практикой ее использования.

К управлению энергопотреблением IEEE 1394 относится спецификация 1394 TA Power Spec, состоящая из трех частей:

• Part 1: Cable Power Distribution — описание механизма подачи питания через кабельную шину, форматы структур данных и регистров, описывающих потребности в питании и возможности поставки питания на шину;
• Part 2: Suspend/Resume — описание механизмов приостановки и возобновления работы отдельных портов и частей кабельной шины;
• Part 3: Power State Management — описание четырех возможных уровней потребления узла и его блоков и механизмов управления сменой уровней.