Firewire e USB 2.0 a confronto

I due standard di collegamento sono stati provati con un disco fisso Maxtor dotato di doppia interfaccia

aprile 2003 L’esigenza di trasferire file di grandi dimensioni
in modo semplice e veloce, da e verso dispositivi esterni al PC, ha portato allo
sviluppo di nuovi tipi di collegamento. I due che vanno per la maggiore in questo
momento sono l'USB 2.0 e Firewire.

Le caratteristiche comuni
I punti in comune tra le due tecnologie sono molteplici. Entrambi supportano
il plug and play. Una periferica Firewire o USB collegata al
PC verrà riconosciuta automaticamente e a installare i driver provvederà
il sistema operativo, l'unico intervento richiesto è di fornire il driver
e specificarne la posizione.
Sono interfacce hot swap, ossia con la capacità di collegare
e rimuovere le periferiche col computer acceso.
E infine entrambi supportano la modalità isocrona, uno
schema di trasmissione che assegna al dispositivo che sta trasmettendo una parte
della banda a disposizione e la massima priorità.

La trasmissione isocrona è utilizzata da tutti quei dispositivi che
hanno necessità di inviare le informazioni in tempo reale. Le videocamere
e i videoregistratori sono due esempi di questa classe. Il cavo stesso di collegamento
può trasportare l'alimentazione e non è richiesta la terminazione
del bus.

La terminazione è una tecnica che riduce i disturbi
che si creano quando un segnale arriva alla fine di un cavo non collegato (resistenza
infinita), il segnale rimbalza e inizia a oscillare disturbando la trasmissione
dei dati successivi. Consiste nel collegare verso massa, con una resistenza
o un partitore di tensione e una resistenza, la parte finale del bus.

Topologie di collegamento
USB e Firewire hanno diverse topologie di collegamento. Firewire adotta un metodo
che si chiama Daisy Chain, in cui le periferiche sono collegate
in cascata e sono in grado di colloquiare autonomamente, usando quelle più
vicine al computer per rimandare il segnale a quelle più lontane. Se
colleghiamo tra loro due videocamere Firewire, queste saranno in grado di passarsi
i dati autonomamente. Sono ammessi su una singola porta un massimo di 16 dispositivi
(Hops) in catena, per una distanza massima di 72 metri. La
lunghezza massima del cavo tra due hops non deve superare i 4,5 metri. Il numero
massimo di dispositivi collegabili è 63.

USB invece adopera un approccio di tipo hub, con il PC come
punto centrale che gestisce tutte le transazioni. L’hub, o concentratore,
è un dispositivo che contiene un numero variabile di porte USB, più
hub possono essere collegati in cascata fino al raggiungimento del numero di
porte necessario. Riprendendo l'esempio delle fotocamere, stavolta però
con interfaccia USB, lo scambio può avvenire solo se è presente
il PC (Host). Le specifiche del bus USB prevedono il collegamento di un massimo
di 127 periferiche, numero nel quale sono compresi gli hub che contano come
una periferica.

Attualmente la massima velocità di trasmissione disponibile
per il Firewire è di 800 Mbps, standard S800, recentemente implementata
da Apple sui Powerbook. In fase di sviluppo è una versione a 1.600 Mbps
e si sta lavorando per la velocità a 3.200 Mbps.

L’originale versione USB 1.1 consentiva una velocità massima di
12 Mbps, l’attuale 2.0 eleva la velocità a 480 Mbps ma non si ha
al momento notizia di futuri incrementi. Per avere dei termini di paragone,
ricordiamo che la porta seriale raggiunge i 115 Kbps e la
porta parallela
i 2.000 Kbps.

Metodi di indirizzamento
Il sistema di trasmissione Firewire utilizza un metodo di indirizzamento
a 64 bit composto da tre pacchetti separati
. Un pacchetto da 10 bit
contenente le informazioni sul bus Firewire dal quale provengono i dati, un
secondo pacchetto da 6 bit contenente l'identità del dispositivo che
ha inviato i dati e il rimanente pacchetto da 48 bit contenente i dati per l'indirizzamento
di fino a 256 TB di informazioni (un Terabyte corrisponde a un milione di milioni
di byte, a paragone un GB equivale a mille milioni- un miliardo- di byte) per
ogni macchina collegata alla rete. Teoricamente il sistema di indirizzamento
del bus Firewire consente di definire fino a 64.000 punti di collegamento.

Anche il protocollo USB utilizza un sistema di trasmissione a pacchetti.
Quando il computer vuole iniziare una comunicazione con una periferica USB,
per prima cosa invia nella catena un tipo di pacchetto denominato Token.
Nel Token si trova l’indirizzo del dispositivo e l’informazione
che descrive la natura dello scambio di dati. Ce ne sono di tre tipi. L’interrupt
è uno scambio di una modesta quantità di informazioni, modalità
usata prevalentemente da tastiere e mouse. Il bulk è
l’invio di una grande quantità di dati in un unico pacchetto e
l’ultimo è il trasferimento isocrono di cui abbiamo
accennato all’inizio dell’articolo. Il Token è seguito dal
pacchetto di dati, il quale contiene le informazioni da trasferire. La sequenza
è chiusa dal pacchetto di handshake (negoziazione) che valida lo scambio
o la ricezione corretta dei dati.

Tecnologie a confronto

USB 2.0

Firewire S400

Velocità
trasmissione

480
Mbps

400
Mbps

Numero
dispositivi collegabili

127

64.000

Rimozione
a caldo

Trasmissione
isocrona

Bus
alimentato

Plug
and Play

Topologia
rete

Hub

Daisy
chain

Come abbiamo fatto le prove
Per analizzare la velocità delle due connessioni abbiamo utilizzato diversi
metodi e programmi. Al noto e collaudato PCMark 2002 è
stato affiancato Quick Bench, un programma che rileva la media
della velocità di lettura sequenziale e casuale, con blocchi di dimensione
variabile da 512 byte a 128 MB, e l’occupazione della CPU durante le operazioni.

Questa funzionalità tra l’altro permette di verificare se nel sistema
operativo è attivata la modalità di trasferimento DMA.
Quick Bench funziona con i sistemi operativi Windows 2000, NT e XP. Il programma
è prelevabile in formato compresso, la dimensione è di circa 100
KB, dal sito www.rundegren.com/software/quickbench. Oltre ai test abbiamo eseguito
una prova di trasferimento cronometrando il tempo necessario per copiare dal
disco fisso del PC al disco esterno, e viceversa, un blocco di dati da 3,24
GB. Prima di ogni test abbiamo eseguito la deframmentazione delle due unità.
Il disco esterno è stato formattato con una partizione NTFS.

Analisi delle prestazioni
La connessione USB sulla carta era la favorita della prova, grazie agli 80 Mbps
di velocità in più rispetto allo standard Firewire S400. Le prove
però hanno rivelato uno scenario differente, nel quale l’interfaccia
Firewire è risultata più veloce in tutti i test. La differenza
è marcata, in special modo nelle operazioni di lettura sul disco fisso
esterno.

Nella prova di trasferimento di un blocco di 3,24 GB dal Maxtor 5000XT al disco
fisso del PC, il bus Firewire è stato più veloce di circa una
ventina di secondi.
Il divario di prestazioni si è ridotto nelle prove di scrittura sul disco
fisso esterno ma permane un sensibile vantaggio a favore di Firewire.

In base a quanto emerso dai risultati dei test il bus Firewire risulta
più indicato nelle situazioni dove si movimentano grandi quantità
di dati
, tipo il trasferimento dai filmati dalle videocamere digitali
e il backup. USB è leggermente meno efficiente ma ha dalla sua un sistema
di collegamento più semplice e di immediata comprensione e ha un costo
inferiore per il produttore.
L’interfaccia di Firewire è più complessa, e ai costi di
produzione superiori va aggiunto il costo dei diritti d’autore che vanno
pagati a Apple che l’ha sviluppata.

I RISULTATI

Interfaccia

USB 2.0

Firewire S400

Quick Bench

Lettura
sequenziale

25,86
MB/sec

53,62 
MB/sec

Scrittura sequenziale

22,60 
MB/sec

52,25 
MB/sec

Velocità trasferimento (copia di 3,24 GB)

da
PC a disco

2
m 40 sec

2
m 28 sec

da
disco a PC

2
m 8 sec

1 m 43 sec

PC Mark 2002

HDD
score

684

825

Copia
file

7,7
MB/sec

9,3
MB/sec

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