Belo Horizonte 2010

MARCELO ALVES MACHADO

SISTEMA DE ENSINO PRESENCIAL CONECTADO CURSO SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM ANALISE E

DESENVOLVIMENTO DE SISTEMAS

PORTFÓLIO DE ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES

Belo Horizonte 2010

PORTFÓLIO DE ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES

Trabalho apresentado ao Curso Superior de Tecnologia em Análise e Desenvolvimento de Sistemas da Universidade Norte do Paraná - UNOPAR, como requisito parcial para a obtenção de média na disciplina de Organização de Computadores. Orientador: Professor José Roberto Passini.

MARCELO ALVES MACHADO

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................... 3

2 CARACTERÍSTICAS DOS BARRAMENTOS USB E FIREWIRE ........................ 4

2.1 USB .................................................................................................................. 4

2.1.1 Funcionamento do USB ................................................................................ 5

2.1.2 Tipos de conectores ...................................................................................... 6

2.2 FIREWIRE ........................................................................................................ 9

2.2.1 Funcionamento do FireWire ........................................................................ 10

2.2.2 Conectores e cabos FireWire ...................................................................... 11

3 FIREWARE X USB ............................................................................................ 13

4 CONCLUSÃO .................................................................................................... 16

REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 17

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1 INTRODUÇÃO

Esta atividade consiste em pesquisar e discorrer sobre os

barramentos USB E FIREWIRE, abordando suas características (tipo, largura,

temporização, etc.), uma análise de vantagens e desvantagens comparativas entre

eles e concluir respondendo o que fez USB se popularizar mais que o FIREWIRE e

qual a tendência desta disputa com os novos produtos que estão sendo

apresentados ao mercado: USB 3.0 e FIREWIRE s3200.

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2 CARACTERÍSTICAS DOS BARRAMENTOS USB E FIREWIRE

2.1 USB

- Padrão de conexão: qualquer dispositivo compatível como USB

usa padrões definidos de conexão (ver mais no item sobre conectores), assim não é

necessário ter um tipo de conector específico para cada aparelho;

- Plug and Play : quase todos os dispositivos USB são concebidos

para serem conectados ao computador e utilizados logo em seguida. Apenas alguns

exigem a instalação de drivers ou softwares específicos. No entanto, mesmo nesses

casos, o sistema operacional reconhecerá a conexão do dispositivo imediatamente;

- Alimentação elétrica: a maioria dos dispositivos que usam USB

não precisa ser ligada a uma fonte de energia, já que a própria conexão USB é

capaz de fornecer eletricidade. Por conta disso, há até determinados dispositivos,

como telefones celulares e MP3-players, que têm sua bateria recarregada via USB.

A exceção fica por conta de aparelhos que consomem maior quantidade de energia,

como scanners e impressoras;

- Conexão de vários aparelhos ao mesmo tempo: é possível

conectar até 127 dispositivos ao mesmo tempo em uma única porta USB. Isso pode

ser feito, por exemplo, através de hubs, dispositivos que utilizam uma conexão USB

para oferecer um número maior delas. Mas, isso pode não ser viável, uma vez que a

velocidade de transmissão de dados de todos os equipamentos envolvidos pode ser

comprometida. No entanto, com uma quantidade menor de dispositivos, as conexões

podem funcionar perfeitamente;

- Ampla compatibilidade: o padrão USB é compatível com diversas

plataformas e sistemas operacionais. O Windows, por exemplo, o suporta desde a

versão 98. Sistemas operacionais Linux e Mac também são compatíveis.

Atualmente, é possível encontrar portas USB em vários outros aparelhos, como

televisores, sistemas de comunicação de carros e até aparelhos de som, como

mostra a foto abaixo:

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USB em um aparelho de som

- Hot-swappable: dispositivos USB podem ser conectados e

desconectados a qualquer momento. Em um computador, por exemplo, não é

necessário reiniciá-lo ou desligá-lo para conectar ou desconectar o dispositivo;

- Cabos de até 5 metros: os cabos USB podem ter até 5 metros de

tamanho, e esse limite pode ser aumentado com uso de hubs ou de equipamentos

capazes de repetir os sinais da comunicação.

2.1.1 Funcionamento do USB

Como já informado, o barramento USB pode ser utilizado para

prover energia elétrica a determinados dispositivos. Para que isso seja possível, os

cabos USB contam com quatro fios internos: VBus (VCC), D+, D- e GND. O primeiro

é o responsável pela alimentação elétrica. O segundo e o terceiro são utilizados na

transmissão de dados (a letra "D" provém de data, dado em inglês). O quarto, por

sua vez, é para controle elétrico, servindo como "fio-terra".

Vale frisar que, conforme dito anteriormente, os cabos USB devem

ter, no máximo, 5 metros de comprimento. Isso é necessário porque, em cabos

maiores, o tempo de transmissão dos dados pode exceder o limite de 1500

nanossegundos. Quando isso ocorre, a informação é considerada perdida.

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A comunicação entre os dispositivos conectados via USB é feita

através de um protocolo. Nele, o host, isto é, o computador ou o equipamento que

recebe as conexões, emite um sinal para encontrar os dispositivos conectados e

estabelece um endereço para cada um deles, lembrando que até 127 dispositivos

podem ser endereçados. Uma vez estabelecida a comunicação, o host recebe a

informação de que tipo de conexão o dispositivo conectado utiliza. Há quatro

possibilidades:

• Bulk: esse tipo é utilizado por dispositivos que lidam com grandes volumes de dados, como impressoras e scanners, por exemplo. O Bulk conta com recursos de detecção de erro para garantir a integridade das informações transmitidas;

• Control: tipo utilizado para transmissão de parâmetros de controle e configuração do dispositivo;

• Interrupt: tipo utilizado para dispositivos que transferem poucos dados, como mouses, teclados e joysticks;

• Isochronous: esse tipo é aplicado em transmissões contínuas, onde os dados são transferidos a todo o momento, razão pela qual não há recursos de detecção de erros, já que isso atrasaria a comunicação. Dispositivos como caixas de som utilizam esse modo.

2.1.2 Tipos de conectores

Vale frisar que, conforme dito no tópico anterior, os cabos USB

devem ter, no máximo, 5 metros de comprimento. Isso é necessário porque, em

cabos maiores, o tempo de transmissão dos dados pode exceder o limite de 1500

nanossegundos. Quando isso ocorre, a informação é considerada perdida.

A tecnologia USB conta com vários tipos de conectores, sendo o tipo

A o mais conhecido, uma vez que está presente na maioria esmagadora dos

computadores compatíveis com a tecnologia, além de poder ser encontrado em

outros tipos de aparelhos. Uma vez que o objetivo principal do padrão USB é facilitar

a conexão de variados dispositivos ao computador, geralmente os cabos desses

aparelhos são do tipo A em uma ponta e de algum dos outros tipos na outra,

podendo a segunda ponta ter também algum formato proprietário, isto é, específico

de um fabricante.

Nas imagens a seguir, os conectores (macho) estão do lado

esquerdo, enquanto que seus respectivos encaixes (conectores fêmea) estão do

lado direito:

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USB A

É o tipo mais comum, estando presente na maioria absoluta dos

computadores atuais. É também o tipo mais utilizado para os dispositivos de

armazenamento de dados conhecidos como "pendrives":

USB B

Tipo comum de ser encontrado em dispositivos de porte maior, como

impressoras e scanners:

Mini-USB

Utilizado em dispositivos de porte pequeno por ter tamanho

reduzido, como câmeras digitais compactas e MP3-players. Na verdade, o Mini USB

se chama USB Mini-B, já que existe um formato praticamente inutilizado chamado

USB Mini-A. Eis os conectores Mini-USB:

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Micro-USB

USB Micro-A: formato mais novo, menor que o Mini-USB, voltado a

dispositivos de espessura fina, como telefones celulares:

USB Micro-B: semelhante ao formato Micro-A, no entanto, seu

encaixe é ligeiramente diferente e a tendência é a de que este seja, entre ambos, o

mais popular:

Vale frisar que conectores fêmeas Micro-A podem ser chamados de

Micro A-B por serem compatíveis com conectores machos de ambos os tipos.

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Tal como informado no início do tópico, há fabricantes que utilizam

USB com conectores proprietários. O cabo abaixo, utilizado em um MP3-player da

Sony, é um exemplo:

Conectores proprietários costumam não ser bem aceitos por terem

custo elevado em relação a padrões de mercado e por serem mais difíceis de

encontrar.

2.2 FIREWIRE

A tecnologia FireWire conta com mais de uma versão, mas a

primeira, também conhecida como "FireWire 400" ou "IEEE 1394a", já

impressionava por seus recursos:

- Velocidade de transmissão de dados de 400 Mbps

(aproximadamente 50 MB por segundo);

- Velocidade flexível: possibilidade de funcionar em três velocidades:

100 Mbps (S100), 200 Mbps (S200) e 400 Mbps (S400);

- Capacidade de trabalhar com até 63 dispositivos ao mesmo tempo;

- Reconhecimento imediato do dispositivo pelo sistema operacional

após a sua conexão (plug-and-play);

- "Hot pluggable", isto é, um dispositivo pode ser conectado ou

desconectado a qualquer momento, sem ser necessário desligá-lo;

- As conexões podem contar com até 45 Watt de potência;

- Funcionamento integral com cabos de conexão de até 4,5 metros.

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Mas não demorou muito para que o padrão FireWire também

recebesse uma nova versão: em 2002, o mercado conheceu o "FireWire 800" (ou

"IEEE 1394b"), cujas principais características são:

- Velocidade de transmissão de dados de 800 Mbps (o dobro do

padrão anterior);

- Compatibilidade com cabos de conexão de até 100 metros;

- Compatibilidade com dispositivos que usam o barramento FireWire

400 (na prática, essa característica pode depender do equipamento).

Vale frisar que, além do FireWire contar com as versões IEEE 1394a

e IEEE 1394b, há também uma versão lançada antes destas: a versão original (IEEE

1394-1995) que, após algumas mudanças em suas especificações, se transformou

no que conhecemos hoje como IEEE 1394 a. Note que você poderá encontrar com

muita freqüência esse nome nos dispositivos compatíveis com a tecnologia, já que a

Apple detém direitos sobre a denominação FireWire.

2.2.1 Funcionamento do FireWire

Em sua essência, a tecnologia FireWire é um barramento de

transmissão de dados do tipo serial. Quando um dispositivo é conectado a outro

usando essa tecnologia (por exemplo, quando um HD externo é conectado à entrada

FireWire de um computador) ou quando é necessário a ligação de dois barramentos,

a conexão é estabelecida por um circuito normalmente chamado de "ponte" (brigde).

Quando isso ocorre, a transmissão de dados pode ser feita de modo

bidirecional, isto é, ambos os dispositivos podem receber e enviar informações pela

mesma conexão. No caso do FireWire 400, a transmissão de dados é feita através

de um esquema de codificação chamado Data/Strobe (D/S), enquanto que o

FireWire 800 incorpora a codificação de nome 8B10B. Este último esquema

consegue fazer com que haja menos distorção no sinal da transmissão,

consequentemente, fazendo com que haja menos perda de dados. Essa é uma das

características que ajudam o FireWire 800 a ter praticamente o dobro de velocidade

do padrão anterior.

A transmissão de dados através da tecnologia FireWire também

conta com um recurso interessante: um modo de funcionamento "isócrono". Na

prática, isso significa que é possível transmitir dados de um dispositivo para outro

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em tempo real, sem influência de qualquer mecanismo que retarde significantemente

a transmissão. Essa funcionalidade é especialmente atraente para uso em câmeras

de vídeo digitais ou HDs externos, por exemplo, uma vez que usuários desses

dispositivos podem trabalhar com grande volume de dados sem perder muito tempo.

Nas conexões FireWire não é obrigatório ter um dispositivo

"concentrador" para que todos os aparelhos envolvidos se "enxerguem". O próprio

barramento faz com que cada um se enxergue mutuamente, mesmo quando há mais

de dois em uma mesma conexão. Esta, aliás, possui um esquema de "árvore", ou

seja, os dispositivos são conectados um ao outro por hierarquias. Para que isso

ocorra, é necessário que um dos dispositivos tenha um código de identificação (ID)

que o indique como sendo o principal, o "nó raiz". A partir daí, os dispositivos

restantes vão recebendo IDs inferiores. Via de regra, quanto mais longe estiver o

dispositivo do nó raiz, mais baixo é seu ID.

Pode-se dizer que esse ID é, basicamente, dividido em duas partes:

ID físico e ID do barramento. O ID físico, geralmente composto de 6 bits, distingue

um nó da conexão (isto é, um dispositivo) dentro de um barramento. O segundo ID,

por sua vez, distingue o barramento, e é composto por 10 bits.

2.2.2 Conectores e cabos FireWire

O cabo que permite a conexão de dispositivos em uma interface

FireWire 400 é composto por até 6 vias (ou seja, 6 pequenos fios internos). Dessas,

duas vias são utilizadas para a alimentação elétrica, enquanto que as demais -

separadas em pares - tratam especificamente da transmissão e sincronismo dos

dados. Note que alguns cabos podem conter 4 vias ao invés de 6. Neste caso, os

fios de transmissão de energia não existem.

No caso do FireWire 800, o cabo pode conter até 9 vias. Das três

vias adicionais, duas servem para reforçar a proteção do cabo, de forma que este

não receba ou emita interferências. A terceira via adicional não tinha nenhum função

específica.

As imagens abaixo mostram os conectores e as entradas FireWire

que são padrão de mercado. Note que é possível encontrar cabos com conectores

de 9 vias em uma ponta e 4 ou 6 vias na outra. Assim, dispositivos FireWire 400

podem ser usados em aparelhos com FireWire 800, quando há compatibilidade.

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3 FIREWARE X USB

Inicialmente, as duas tecnologias não eram concorrentes. A proposta

inicial do USB era de substituir as antigas e pouco eficientes interfaces de entrada e

saída existentes, fornecendo uma única interface que pudesse ser usada para todo

tipo de comunicação entre computadores e seus periféricos. Nisto, foi absolutamente

bem sucedido. Após alguns problemas iniciais de implementação e compatibilidade,

o USB se adaptou perfeitamente ao que se propunha e se tornou uma interface

bastante difundida.

O Firewire por sua vez tinha uma proposta de maiores requisitos,

visando oferecer um barramento de alta velocidade para dispositivos multimídia e de

armazenamento de massa externos, cujos requisitos de banda são bem maiores que

os dos periféricos tradicionais, como mouse, teclado por exemplo. O Firewire

também, após alguns problemas iniciais de implementação, serviu muito bem ao que

pretendia fazer.

Em suas versões originais, o IEEE 1394 e o USB tinham nichos

diferentes de aplicação. O USB era uma interface barata e de baixa velocidade

(comparada ao Firewire) e tinha como fim servir aos dispositivos de baixas e médias

taxas de transferência, visto que o USB 1.1 chegava até 12 Mbps, suficiente para

periféricos em geral, mas muito pouco para equipamentos multimídia, com vídeo e

áudio de alta qualidade e altos requisitos de banda.

O Firewire foi desenvolvido especificamente para este tipo de

aplicação. Com uma banda de 400 Mbps em sua especificação original (em 1995), já

se mostrava capaz de atender a todo tipo de dispositivo multimídia que se mostrasse

disponível. Com isso, a disparidade entre as 2 tecnologias era muito grande, de

forma que ambas podiam perfeitamente coexistir sem interferir uma na outra.

Entretanto, no começo da história do Firewire, a Apple quis cobrar

royalties muito altos pelo uso de seu padrão. Isto foi o que levou a Intel (que fazia

parte de um grupo de empresas que estavam trabalhando com o Firewire) a

abandonar o desenvolvimento da tecnologia e partir para a criação do USB 2.0

Com a chegada do USB 2.0, o domínio do Firewire nos dispositivos

de altas taxas de transferência passou a ser ameaçado. O USB já se mostrava

disponível em grande parte dos computadores, devido ao seu uso em periféricos, e

agora apresentava desempenho capaz de satisfazer também os requisitos

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apresentados pelos dispositivos IEEE 1394. Na época em que foi lançado, em abril

de 2000, o USB 2.0 era inclusive mais rápido que as interfaces Firewire disponíveis

(480 contra 400 Mbps), tendo ainda um custo menor do que o desta última.

Com o desafio lançado pelo novo padrão USB, o grupo de

desenvolvimento IEEE 1394 concluiu a sua mais recente especificação, o IEEE

1394b, aprovado pelo IEEE no começo de 2002. Com esta nova especificação, o

Firewire volta a ser, tecnologicamente, bastante superior ao USB. Através das

características abordadas anteriormente, o Firewire consegue agora alcançar taxas

de até 3.2 Gbps, enquanto o USB 2.0 chega apenas a 480 Mbps. Além disso, como

desde o começo de seu desenvolvimento o IEEE 1394 visava aplicações multimídia,

seu desempenho neste nicho é bastante otimizado e já possui um histórico de

utilização e sucesso de implementação que o USB ainda teria que conquistar.

Entretanto, muitas vezes a análise apenas tecnológica nos leva a

conclusões falhas, pois em diversos casos o melhor tecnologicamente não vence

comercialmente. Sendo assim, devemos levantar algumas questões que podem nos

levar a um julgamento mais correto do que pode vir a ocorrer futuramente com as

duas tecnologias.

Um ponto interessante que se pode abordar é que, em muitos casos,

a diferença de desempenho entre o USB 2.0 e o 1394b não fará nenhuma diferença

prática, pois a aplicação não apresentará restrições que não possam ser atendidas

pelo primeiro. E como as duas poderiam servir, o USB teria a vantagem de ser mais

barato.

Outro ponto pertinente é quanto à versatilidades das duas

tecnologias. O Firewire permite que quaisquer 2 dispositivos que o suportem possam

se comunicar, desde que um deles tenha implementadas as funções de controle da

comunicação. No USB sempre há a necessidade de um computador controlando

todas as comunicações. Isto não é muito conveniente com o crescimento do

segmento de dispositivos portáteis, pois há a perda de portabilidade para o uso de

todas as funcionalidades dos equipamentos. Além disso, nos cabos Firewire de 6

fios, com conectores de mesmo tamanho que o USB, é fornecida alimentação que

pode chegar a até 1.5A, enquanto este último não consegue passar mais que 500

mA em seus cabos. Desta forma, alguns dispositivos podem ser feitos sem baterias

se utilizarem o Firewire em vez do USB, o que sem dúvida reduziria bastante o custo

de fabricação. Com estas características, o Firewire permitiria, por exemplo, que se

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ligasse diretamente uma filmadora digital a um disco de armazenamento externo de

alta capacidade, sem a necessidade de um computador para fazer o controle.

Diversas outras aplicações podem vir a surgir, especialmente com a TV Digital, que

vem sendo cuidadosamente abordada pelas empresas envolvidas no Firewire. Neste

aspecto da versatilidade, sem dúvida o 1394 se mostra bem mais interessante.

Outro fator que pode pesar na disputa é que o Firewire já vem sendo

usado em aplicações profissionais multimídia há bastante tempo, pois desde seu

início sua proposta era esta. Como grande parte dos dispositivos existentes são

Firewire e a tecnologia vem evoluindo ao longo do tempo, seria muito difícil que o

USB conseguisse tomar seu lugar tendo partido tão mais tarde. Considerando estas

questões de compatibilidade e evolução, ponto para o Firewire.

É muito difícil afirmar quem sairá vencedor da disputa entre o

Firewire e o USB. Pode ser inclusive que nenhum dos dois saia vencedor e que

vejamos a coexistência dos dois. Porque, se por um lado parece difícil que o USB

conquiste o espaço já ocupado pelo Firewire, também é muito difícil, nas condições

atuais, que o Firewire acabe com o uso do USB, já que ele já tão difundido em

dispositivos de baixas e médias taxas. Para que houvesse apenas uma destas

tecnologias em uso, creio que teria que acontecer uma entre duas hipóteses. A

primeira seria que o USB conseguisse se desenvolver cada vez mais e oferecesse

praticamente tudo que é oferecido pelo Firewire a um custo mais baixo. A segunda

seria a dual da primeira. Que o Firewire fosse difundido o suficiente para que a

diferença de custo entre sua interface e o USB fosse pequena o bastante para fazer

com que valesse a pena aceitar o custo um pouco mais alto do Firewire pela sua

qualidade técnica superior. Se não ocorrer nenhuma destas duas hipóteses, creio

que continuaremos vendo a coexistência dos dois.

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4 CONCLUSÃO

O padrão FireWire é uma tecnologia estável, eficiente e que oferece

varias vantagens que o tornaria indiscutivelmente superior ao barramento USB,

porem o ultimo se tornou mais popular, pois a implementação do FireWire é um

pouco mais custosa que a do padrão USB, não apenas pela parte técnica, mas

também pelas questões envolvendo patentes e "royalties". Houve várias discussões

para se definir o quanto a indústria teria que pagar às empresas envolvidas

diretamente com o desenvolvimento da tecnologia (especialmente à Apple), o que

fez com que muitas companhias preferissem dar apoio ao padrão USB 2.0.

Mas isso está mudando. Embora seja pouco provável que o padrão

FIREWIRE supere a tecnologia USB, seu uso vem aumentando consideravelmente.

A partir desta consideração tudo indica que com a chegada dos

novos produtos apresentados (USB 3.0 e FIREWIRE s3200) o que teremos é uma

indústria com as duas tecnologias convivendo lado a lado de forma a serem

utilizadas suas melhores características para cada tipo de uso sem que haja um

detrimento da outra.

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REFERÊNCIAS

Universal Serial Bus, Wikipédia, a enciclopédia liv re. Disponível em: < http://pt.wikipedia.org/wiki/Usb >. Acesso em 11 mai. 2010. FireWire, Wikipédia, a enciclopédia livre . Disponível em: < http://pt.wikipedia.org/wiki/Firewire>. Acesso em 11 mai. 2010. Técnologia USB (Universal Serial Bus) . Disponível em: < http://www.infowester.com/usb.php >. Acesso em 11 mai. 2010. Técnologia FireWire (IEEE 1394) . Disponível em: < http://www.infowester.com/firewire.php>. Acesso em 11 mai. 2010. <http://www.clubedohardware.com.br/artigos>. Acesso em 11 mai. 2010.