Grundseminar: USB vs. Firewire - Fachgebiet
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Fachgebiet: Busse & Netze
Reihe: Ergänzungsbroschüren
Grundseminar: USB vs. Firewire
Folgeseminar:
Seminarthema: Wichtige Standardschnittstellen auf Kupferleitungsbasis
für PC & MacPeripheriegeräte
letzte Aktualisierung: Mai 2008
Autor: Dipl.Ing. J. Rudolf
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Inhaltsverzeichnis
1Kurz zur Geschichte.............................................................................................................3
2Architekturen, Funktionsweisen, Vorteile, Nachteile............................................................4
2.1USB...............................................................................................................................4
2.1.1USB 1.0/1.1.............................................................................................................8
2.1.2USB 2.0..................................................................................................................8
2.2Firewire.........................................................................................................................9
2.2.1Firewire_Original..................................................................................................10
2.2.2i.Link.....................................................................................................................10
3Tabellarischer Überblick.....................................................................................................11
Anhang_Quellen............................................................................12
Glossar...........................................................................................13
Bitte beachten Sie, dass diese Seminarunterlage keinen Anspruch auf Vollständigkeit oder Richtigkeit
erhebt! Informationsaufnahme, Speicherung und Wiedergabe erfolgen auf eigenes Risiko!
Nichtsdestotrotz habe ich nach bestem Wissen und Gewissen diese Broschüre für meine Kunden und
Freunde erstellt, frei zugänglich gemacht und hoffe, ihnen damit geholfen zu haben.
Nuthetal, 2008 Seite 2 Dipl.Ing. J. Rudolf
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1 Kurz zur Geschichte
Mit Beginn der Rechentechnik kennen wir verschiedenste kupferleitungsbasierte Schnitt
stellen zwischen den PC's und deren peripheren Geräten. N und BNCStecker mit Koa
xialkabeln, Klinkenstecker & buchsen mit MiniKoaxialkabeln, RJ45 und IVS mit Twisted
PairLeitungen, diverse DSubVarianten, Centronics und Telco mit einfachen Parallel
drahtleitungen oder ADo8 und TAE mit paarigleichtverdrillten Telefonleitungen – um nur
einige zu nennen.
Die zunehmende Zahl von zusätzlichen externen Geräten, die an einen Heimrechner (PC)
angeschlossen werden sollten, brachte die Notwendigkeit einer externen Universalschnitt
stelle mit hoher Übertragungsgeschwindigkeit. Es gingen u.a. an den Start:
– Apple 1995 mit Firewire (kopiert/implementiert von Sony 1997 mit i.Link) sowie
– Intel 1996 mit USB.
und wurden erfolgreich.
USB Firewire
Tabelle 1.1: Die Logos im Vergleich
Die Schnittstellen haben viel gemeinsam und sind doch sehr unterschiedlich. Beide wer
den gebraucht und als Standardschnittstellen für externe Peripheriegeräte benutzt.
Nuthetal, 2008 Seite 3 Dipl.Ing. J. Rudolf
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2 Architekturen, Funktionsweisen, Vorteile, Nachteile
= Beide Schnittstellen haben vieles gemeinsam. So können die Geräte bei laufendem
Betrieb an bzw. eingesteckt werden. Das Ziehen der Stecker stellt im wesentlichen
auch kein Problem dar. Sofern es jedoch Geräte sind, auf die Daten zurückge
schrieben werden (z.B. externe Festplatten), ist ein ordentliches „Verabschieden“ und
„Abmelden“ unbedingt durchzuführen. Abhängig vom Betriebssystem wird dieser Vor
gang „Aushängen“, „Sicher entfernen“, „Hardware sicher entfernen“ o.ä. genannt.
>< Beide Schnittstellen unterscheiden sich am gravierendsten bei der Gerätezuordnung.
Während USB vorrangig für Geräte benutzt wird, die keine 'Eigenständigkeit' haben,
verbindet Firewire Geräte, die auch ohne den PC ihre Funktion schon erfüllen. Bsp.:
Die Maus 'braucht' den PC, um als Maus wirksam werden zu können >> USB.
Die digitale Videokamera dagegen nimmt auf, speichert, zeigt an usw. arbeitet also
schon als Videokamera, ohne mit dem PC verbunden worden zu sein >> Firewire.
Nun, die Videokamera mit FirewireAnschluss braucht nicht einmal einen PC – die di
rekte Verbindung zu einem anderen FirewireGerät (z.B. den DVDBrenner) ist mög
lich. ... Die Übergänge der Zuordnung zwischen USB und Firewire sind fließend; bspw.
gibt es externe Festplatten und digitale Kameras sowohl mit USB als auch mit Firewi
reAnschlüssen.
2.1 USB
USB – universal serial bus; entwickelt 1996 von Intel;
technische Daten s.a. Punkt „3 Tabellarischer Überblick“;
USBAnschlüsse sind aktuell an folgenden Geräten zu finden:
– Tastaturen, Mäuse,
– Joysticks, Gameports,
– Drucker, Scanner,
– Digitalkameras,
– Modems, ISDNAdapter,
– Wechselplatten, CDROM,
– Audio und MIDIGeräte,
– KopierschutzAdapter,
– Kopfhörer, Headsets u.v.a.
Nuthetal, 2008 Seite 4 Dipl.Ing. J. Rudolf
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Die maximal 127 Einzelgeräte werden in einer Baumstruktur angeschlossen. Abbil
dung 2.1 zeigt die Architektur – Abbildung 2.2 dazu ein reales Beispiel, wie sie sich umset
zen kann. Die Verteilung erfolgt durch Hubs.
Abbildung 2.1: USBArchitektur
Abbildung 2.2: Umsetzung der USBArchitektur an einem Beispiel
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Standardmäßig werden Steckertypen
A und B benutzt – siehe Abbildung 2.3.
Steckertyp A dient der Verbindung zum
Hub oder PC – Steckertyp B befindet sich
mit der zugehörigen Buchse am Endgerät.
Da insbesondere die SteckerATypen von
außen symmetrisch erscheinen und die
Wahrscheinlichkeit des falschherum
Steckens nach Murphey sicher weit über
50% liegt, hier ein Tipp: Das USBSymbol
auf dem Stecker markiert die „Oben“Seite.
Abbildung 2.3: USBStandardStecker und Buchsen
Nuthetal, 2008 Seite 6 Dipl.Ing. J. Rudolf
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Viele neue mobile Geräte (Handheld, PDA, MP3Player, Kartenlesegeräte, Kamera
...) bieten physikalisch keinen Platz für die großen Standardstecker, deshalb wurden Mini
USBStecker und Buchsen entwickelt und genormt. Abbildung 2.4 zeigt sie im Überblick.
Sofern der Hersteller sich an die Norm hält, ist an der Farbe des Innenteils zu erkennen,
um welchen Typ es sich
handelt:
– Weiß MiniA
– Schwarz MiniB
– Grau MiniAB
Abbildung 2.4: USBMiniStecker und Buchsen
Über die o.g. Stecker/ Buchsen sowie
die Kabel – siehe Abbildung 2.5 – wird die
Stromversorgung bis 500 mA an 5 V vom
Host mitgeliefert. Wenn nun ein PC mit 8
USBAnschlüssen ausgestattet ist, sollte
nicht einfach hochgerechnet werden. Die
theoretischen 8 x 0,5 A = 4 A müssen vom
Netzteil des Rechners quasi zusätzlich zur
Versorgung des Mainboards erbracht wer
den und sind selten in voller Höhe einge
plant – der PC sollte ja beim Kauf möglichst
billig sein ... Eine Vollauslastung mit USB
Kaffeemaschinen, USBArbeitsplatzbe
leuchtung, USBFestplatten usw. kann somit
zum Ausfall des Rechners führen. Abhilfe
schafft ein USBHub. Das kann schon ein
zusätzlicher USBAnschluss am Drucker
Abbildung 2.5: USBKabelquerschnitt
oder Scanner sein, sofern dieser mit eige
ner Stromversorgung arbeitet.
Nuthetal, 2008 Seite 7 Dipl.Ing. J. Rudolf
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USB kennt verschiedene Geschwindigkeiten.
2.1.1 USB 1.0/1.1
Mit maximal 1,5 Mbit/s für Lowspeed Peripherals wie Mäuse und Tastaturen oder 12 Mbit/s
für so genannte Fullspeed Peripherals wie Drucker und Scanner begann USB. Videoüber
tragung war damit jedoch nicht möglich.
2.1.2 USB 2.0
Mit bis zu 40facher Geschwindigkeit arbeitet der neuere USBStandard 2.0. Damit ist
Videoübertragung möglich. USB 2.0 ist abwärtskompatibel, d.h. an den USB 2.0An
schluss (480 Mbit/s) kann die Maus mit ihrer USB 1.1Geschwindigkeit (1,5 Mbit/s) pro
blemlos angeschlossen werden. Die Stecker sind gleich.
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2.2 Firewire
Firewire – „Feuerdraht“, IEEE 1394; entwickelt 1995 von Apple;
1997 als eigene Marke „i.Link“ von Sony mit Änderungen übernommen;
technische Daten s.a. Punkt „3 Tabellarischer Überblick“;
Typische FirewireGeräte sind eigenständige Peripheriegeräte jeder Art (meist mit ei
gener Stromversorgung), die auch untereinander verbunden werden können. Eine Verbin
dung von PC zu PC über Firewire ist aber ebenso möglich.
Die maximal 63 Einzelgeräte werden in einer
PeertoPeerStruktur zusammen geschlossen.
Abbildung 2.6 zeigt die Architektur – Abbildung
2.7 dazu ein reales Beispiel, wie sie sich um
setzen kann. Die Verteilung kann zum Erhöhen
der Datensicherheit über Repeater, Splitter und
Bridges erfolgen.
Abbildung 2.6: FirewireArchitektur (Peerto
Peer)
Abbildung 2.7: Umsetzung der FirewireArchitektur an einem Beispiel
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Abbildung 2.8 zeigt den
Aufbau im Kabel. Je zwei
verdrillte und abgeschirmte
Leitungen sind für Daten
und Takt. Zwei weitere
Adern dienen der Stromver
sorgung.
Abbildung 2.8: FirewireKabelquerschnitt
Firewire kennt verschiedene Steckervarianten.
2.2.1 Firewire_Original
Der OriginalStandard IEEE13941995 kennt den
6poligen Stecker – siehe Abbildung 2.9. Es wird
hierbei die Stromversorgung bis 1,5 A an 8 ... 40 V
mitgeliefert.
Abbildung 2.9: FirewireStecker 6polig
2.2.2 i.Link
Die SonyVariante des Firewire hat nur einen
4poligen Stecker und liefert keine Stromversorgung
mit – siehe Abbildung 2.10.
Die „Oben“Seite ist bei diesen kleinen Steckern an
dem Pfeil zu erkennen. Die herausstehende metal
lene Abschirmung hat oben die Eindellung.
Abbildung 2.10: FirewireStecker 4polig
(i.Link)
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3 Tabellarischer Überblick
Firewire USB 2.0 Parallele Ethernet
IEEE 1394 Schnitt
i.Link stellen
aktuelle max. Daten ° 100 ° 1,5 (USB 1.1) °4 ° 10
übertragungsraten ° 200 ° 12 (USB 1.1) ° 8,8 (ECP) ° 100 (Fast)
[Mbit/s] ° 400 (IEEE1394a) ° 480 (USB 2.0) ° 10 (EPP) ° 1000
geplante Datenüber ° 800 (IEEE1394b) keine Angaben
tragungsraten [Mbit/s] ° ~ 3000 (theoretisch)
vernetzbare Geräte 63 127
max. Tiefe der 63, da DaisyChain 5
Staffelung [Ebenen] Kette
Plug & Play ja ja
Hot Plugging ja ja
BusPower ja ja
Busterminierung nein nein
Bustyp seriell seriell
Kabeltyp TP (6 Adern: 2 x Power, TP (4 Adern: 2 x
2 x verdrilltes Adernpaar Power, 1 x verdrilltes
für Daten) Adernpaar für Daten)
max. Kabellänge zw. 4,5 m 5m
2 Geräten
max. Gesamtkabel 72 m bei 16 Geräten 25 m bei Einsatz
länge bis zum letzten in einer Daisy von Hubs oder 'ak
Gerät ChainKette tiven' Kabeln
(sonst bis 100 m)
Stromversorgung 8 .. 40 V; 1,5 A 5 V; 0,5 A
Architektur PeertoPeer zentraler Host
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Anhang_Quellen
Nomenklatur Titel
[1] de – Der Elektro und Gebäudetechniker USB und FirewireSchnittstelle (1)
:8/2008
[2] de – Der Elektro und Gebäudetechniker USB und FirewireSchnittstelle (2)
:9/2008
[3] Begriffslexikon Busse & Netze Grundlagen der
:Mai 2008 Datenübertragungstechnik;
Jörg Rudolf – bmc Netzanalyse / Netzqualitätsanalyse
[4] http://de.wikipedia.org/wiki/firewire Firewire
[5] http://de.wikipedia.org/wiki/usb USB
Tabelle 3.1: Übersicht der Literaturquellen, auf die in diesem Bericht Bezug genommen wird
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Glossar
verwendete Abkürzungen und Begriffe
ADo8 früherer Terminalanschluss mit 8x8 Kodiermöglichkeiten jeweils A ... H
BNC bayonet navy connector bzw. bayonet neill concelman; kleiner als der N
Stecker des „Yellow Cables“; wird nicht geschraubt, nur gedreht und rastet
mit Federdruck
Bridge „Brücke“; wird zur Segmentierung mit gleichzeitiger Lasttrennung verwen
det; Sie leitet nur Datenpakete über die Segment/TeilnetzGrenze weiter,
die für Empfänger in den anderen Segmenten/Teilnetzen bestimmt sind.
Bus Vergabe einer Adresse in einem Bussystem an ein daran angeschlossenes
terminierung Gerät (Steckkarte, Maus, Lichtschalter, Mikrofon ...)
Centronics DruckerSchnittstelle; bisheriger Stecker am Drucker
DSub... SubminiaturStecker/Trapezsteckverbinder mit der Stiftzahl 9, 15, oder 25
für serielle und parallele Schnittstellen sowie den VGAAusgang (Bild
schirm), den GamePort und die AUISchnittstelle in EthernetNetzen
DaisyChain Verkettung von Geräten in Reihe; eine typische Anwendung aus den
Anfängen der Rechnentechnik war/ist SCSI
ECP extended capabilities port; Modus der parallelen Schnittstelle eines Com
puters; ECP wurde von Hewlett Packard und Microsoft entwickelt, um die
Kommunikation mit Druckern und Scannern zu verbessern.
EPP enhanced parallel port; Modus der parallelen Schnittstelle eines Compu
ters; Die Spezifikationen stammen von Intel, Xircom und Zenith Data
Systems. EPP verwendet man vor allem für Netzwerkadapter, externe
Datenträger und zum Anschluss von Druckern.
Ethernet Spezifikation für ein LAN, die in den 70er Jahren gemeinsam von den Fir
men Xerox, Intel und DEC entwickelt wurde; arbeitet nach CSMA/CA bzw.
CSMA/CDVerfahren (Kollisionsverfahren, daher der Name „Ethernet“ =
„ÄtherNetz“); Ethernet wurde im Jahre 1983 genormt: IEEE 802.3
Firewire „Feuerdraht“; Schnittstelle zum Anschluss von 'intelligenten', teilweise auch
eigenständig arbeitenden Peripheriegeräten (Kamera, Kühlschrank, DVD
Recorder, Festplatte, PC, Soundsystem) an den Host (PC) bzw. zum Ver
binden untereinander ohne PC
Host gegenüberliegender, zugehöriger Rechner
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Hot Plugging Die Einbindung des an/einzusteckenden Gerätes in das Rechnersystem
passiert bei laufendem Betrieb.
Hub "Nabe", „Radnabe“, "Mittelpunkt"; Verbindungspunkt zwischen datenaus
tauschenden Rechnern; auch genannt: Sternkoppler bzw. Konzentrator
IEEE institute for electric and electronic engineers (New York) sprich: "Ei Triple
I"; Normierungsgremium u.a. für Netzwerkstandards, z.B. IEEE 802.11 für
Wireless LAN oder IEEE 802.3 für Ethernet
Interface Schnittstelle; besteht meist aus Hardware und zugehörigem Protokoll
PeertoPeer direkte Zusammenschaltung zweier Gleichrangiger
Plug & Play i.S.v.: (an/ein)stecken und benutzen
Protokoll Gesamtheit der Anweisungen und Regeln mit Bezug auf die Hardware zum
Schreiben der passenden Software, um einen Vorgang definiert ablaufen
zu lassen
Repeater „Wiederholer“; stellt die Signalform wieder her und verstärkt dabei das
Signal
RJ45 StandardStecker für TwistedPairVerkabelung, z.B. im derzeit üblichen
LAN (Fast Ethernet); 8polig, meist ohne Schirm, daher dann nur bis 20
MHz nutzbar
SCSI small computer system interface [ˈskʌzi]; standardisierte parallele Schnitt
stelle für die Verbindung und Datenübertragung zwischen Peripheriegerä
ten und dem ComputerBus. Im Vergleich zu ATA/ATAPI ist ein wesentli
ches Merkmal von SCSI die Möglichkeit, mehr als zwei Geräte anschließen
zu können, z.B. 7 oder 15. Ein Abschlusswiderstand ist erforderlich.
Splitter „Verzweiger“, Schnittstellenvervielfacher; arbeitet wie ein kleiner Ringlei
tungsverteiler
TAE TelekommunikationsAnschlussEinheit; Steckdose zum Anschluss von
Endgeräten (Analogtelefon, ISDNAnlage, DSLModem/Router) an das Te
lekommunikationsnetzNetz; typische Variante in Wohnungen: TAE6NFN
Telco Zwischenadapter für aktive Netzwerkkomponenten zum Verteiler, z.B. mit
RJ45
TP siehe: TwistedPair
TwistedPair verdrillte KupferkabelPaar(e); Zweidrahtleitung in 4 verschiedenen Schir
mungsvarianten; Grundlage für viele Netzwerke wie Ethernet, Firewire,
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USB
USB universal serial bus; Schnittstelle zum Anschluss von Peripheriegeräten,
z.B. Maus, Tastatur, Scanner, an einen Host (PC)
Tabelle 3.2: Abkürzungs und Begriffsverzeichnis
Nuthetal, 2008 Seite 15 Dipl.Ing. J. RudolfSie können auch lesen
