Welchem Peripherie-Anschluss gehört die Zukunft?

Serieller und paralleler Port sind ad acta gelegt, SCSI ist für den Hausgebrauch keine Alternative mehr, die Verhältnisse beim Anschluss externer Geräte sind endlich klar: Für langsame Geräte gibt es USB, für schnelle IEEE 1394, meist à la Apple ‘FireWire’ genannt. Aber Intel möchte es nochmals simpler machen. Mit der Version 2.0 setzt USB zum Überholen an und soll de facto auch noch FireWire überflüssig machen.

Etwa sechs Jahre ist es her, dass USB (Universal Serial Bus) und IEEE 1394 alias FireWire (Apple) oder i.Link (Sony) die Bühne betreten haben. Beide Schnittstellen sollten vor allem das Steckerchaos beseitigen und den Anschluss von Peripherie komfortabler machen, was auch gelungen ist. In letzter Zeit haben sie drastisch an Bedeutung gewonnen.

Schlanke Kabel und schmale, unverwechselbare Steckverbinder vereinfachen das Handling. Über Geräte-ID-Nummer, Slave- und Master-Settings oder die Bus-Terminierung braucht der Anwender nicht mehr nachzudenken, das erledigen USB und FireWire selbstständig. Beide Schnittstellen erlauben überdies Hot-Plugging - also kann man beispielsweise einen Scanner auch bei laufendem Rechner einstöpseln und benutzen. Die für das Gerät notwendigen Treiber lädt das Betriebssystem nötigenfalls nach, ein Neustart ist nicht nötig. Will man an den Port ein anderes Gerät anschließen, kann man den Scanner jederzeit abziehen.

Doch trotz des überzeugenden Konzepts hat Intels Universal Serial Bus auf dem PC-Markt einen langen Anlauf gebraucht. Noch zwei Jahre nach seiner Einführung musste man die verfügbaren Geräte auf der CeBIT 1997 mit der Lupe suchen. Exoten waren sie im Vergleich zu den damaligen Standard-Komponenten - und natürlich viel zu teuer.

Langsam, aber sicher

Erst 1998, mit in den Chipsätzen integrierten USB-Controllern und ersten ‘Legacy-Free’-Rechnern ohne die alten Schnittstellen, kam Schwung in den Markt. Dazu trug Apple mit der Einführung des iMac kräftig bei. Es war der erste Rechner, der alle herkömmlichen Schnittstellen zum Anschluss von Peripherie durch USB ersetzte. iMac-Anwender waren folglich gezwungen, auf USB-Geräte zurückzugreifen. Das schaffte nicht nur Nachfrage, sondern setzte auch ein Beispiel, dem sich schließlich andere Hersteller zu folgen trauten.

Mittlerweile steckt USB in jedem aktuellen Rechner und dem Anwender steht ein reichhaltiges Sortiment an Geräten zur Verfügung. Dabei handelt es sich nicht nur um Eingabegeräte wie Tastaturen, Mäuse oder Joysticks. Auch Webcams, digitale Fotoapparate, Scanner, Drucker, Handhelds, MP3-Player, Lautsprecher, Mikrofone und sogar Festplatten und CD-Brenner sind auf dem Markt.

Für alles taugt der USB allerdings nicht, auch wenn die große Auswahl und das Wort ‘Universal’ im Namen dies vermuten lassen. Ursprünglich war er eben lediglich für die langsameren Geräte gedacht. Bei der noch aktuellen USB-Version 1.1 liegt die theoretische Datenrate bei 12 MBit/s (entspricht 1,5 MByte/s). Ist mehr nötig - etwa beim CD-Brennen mit mehr als 4X, beim Abspielen von DVD-Video oder beim Transfer zu einer Festplatte -, kommt USB ins Keuchen und zeigt sich von einer nicht wirklich universellen Seite.

Hier ist IEEE 1394 die bessere Alternative: Mit Übertragungsraten von bis zu 400 MBit/s (50 MByte/s) ist diese serielle Schnittstelle auch für schnelle Festplatten noch schnell genug und schafft ganz locker den DV-Stream eines digitalen Camcorders (3,5 MByte/s). Für Digital-Video ist IEEE 1394 daher seit der Festlegung des DV-Standards die Schnittstelle der Wahl und heute an jedem DV-Camcorder zu finden.

Daneben profitieren aber längst auch Festplatten, DVD- und CD-ROM-Laufwerke, CD- und DVD-Brenner, Bandlaufwerke, hochauflösende Digitalkameras, externe TV-Tuner oder Audio-Interfaces von der höheren Geschwindigkeit des FireWire-Systems, allesamt Anwendungsbereiche, die USB bisher nicht zufrieden stellend bedienen konnte.

Der Entwickler der ursprünglichen FireWire-Spezifikation, Apple, hat mit dem Einsatz selbst ein wenig gezögert, baut die Schnittstelle aber immerhin seit 1999 konsequent in jeden Rechner ein. Im übrigen PC-Markt ist der heiße Draht aber noch nicht sehr weit verbreitet. In Verkennung der Möglichkeiten sehen ihn viele PC-Anwender noch als das Stiefkind, das man aus seiner Ecke holt, wenn man ‘halt Videos schneiden will’. Nur vergleichsweise wenige PC-Modelle werden serienmäßig mit IEEE 1394 ausgerüstet. Dabei sind die Controller-Karten mittlerweile ab etwa 100 Mark zu haben.

Mehr Speed für USB

Dass USB-Vater Intel den High-Speed-Markt nicht kampflos einem fremden Erzeugnis überlassen wollte, war schon 1997 klar. Damals kündigte der Hardwaregigant eine USB-Erweiterung auf ‘irgendwas im Bereich von 500 MBit/s’ an [[#lit01 1]]. Damit haben sich Intel und die übrigen Hardware-Hersteller aber ganz schön Zeit gelassen. Erst jetzt kommt USB 2.0 überhaupt in Sichtweite.

Diese Verzögerung könnte Nachwirkungen haben: Ein beträchtlicher Teil der Industrie hat sich längst auf IEEE 1394 eingestellt, die Produkte sind ausgereift und erfolgreich. Viele Anwender besitzen bereits Geräte mit IEEE-1394-Interface, und sie werden sicherlich nicht vor Freude jubeln, wenn ihr zukünftiger Rechner stattdessen mit USB 2.0 aufwartet und ihre FireWire-Geräte zu Museumsstücken macht.

USB 2.0 schmückt sich mit dem Namenszusatz ‘HiSpeed’ und kann bis zu 480 MBit/s über die Leitung schaufeln. Damit zieht der neue Bus erst einmal an IEEE 1394 vorbei - allerdings nicht für lange, denn das 1394-Konsortium war unterdessen nicht untätig: Die IEEE-1394b-Spezifikation ist fertig, erste Controller-Chips sollen noch dieses Jahr auf den Markt kommen. Sie werden die Übertragungsrate zunächst verdoppeln. Später soll sie auf 1600 MBit/s vervierfacht werden.

Ein Manko gegenüber IEEE 1394 verbleibt aber auch bei USB 2.0: Pro Anschluss kann man ohne weiteres Zubehör nur ein Gerät anschließen. Sind weitere Ports nötig, muss ein so genannter Hub zum Einsatz kommen. Der verteilt die Signale auf mehrere Ports - je nach Modell vier bis acht an der Zahl. Sofern der Hub über eine eigene Stromversorgung verfügt, kann er auch stromhungrige Geräte mit Energie versorgen. Soll die Zahl der Anschlüsse weiter aufgestockt werden, kann man mehrere solcher Verteiler in Reihe schalten. Insgesamt vermag ein USB-Controller bis zu 127 Geräte zu koordinieren. Natürlich kostet aber jeder Hub Geld.

FireWire ist hier günstiger: Die meisten Geräte mit diesem Anschluss besitzen zwei Ports, einige sogar drei, über die man bis zu 63 Geräte als Kette oder in fast beliebiger Verästelung miteinander vernetzen kann. Zwar gibt es auch Geräte mit nur einem Port, etwa digitale Videokameras, am Ende eines Zweigs stört dieser Umstand aber wenig.

Ergänzten sich FireWire und USB also bislang recht gut und bedienten verschiedene Anwendergruppen, schickt sich der universelle Bus jetzt an, in fremden Revieren zu wildern.

Zahnloser Tiger

Damit sich USB 2.0 am Markt etablieren kann, sind drei Faktoren von Bedeutung: Die Controller müssen in die Chipsätze der Mainboards wandern, die Betriebssysteme standardmäßig passende Treiber mitbringen und natürlich entsprechende Peripherie-Geräte erhältlich sein.

Mit der Unterstützung auf Chipsatz-Ebene sieht es momentan noch sehr schlecht aus. Selbst Intel hat noch nichts anzubieten: War die Einführung von USB 2.0 in den i8xx-Chipsätzen bis vor einiger Zeit noch mit dem ICH3 geplant, der Ende dieses Jahres erscheinen soll, so ist es aus dessen Beschreibung bereits im letzten Herbst wieder gestrichen worden.

Die anderen Chipsatz-Hersteller folgen Intel: SiS hat dem aufgebohrten USB vorerst eine Absage erteilt. VIA geht noch einen Schritt weiter: In alle neuen Chipsätze, kündigte VIA-CEO Wen Chi Chen gegenüber c't an, wolle man nun FireWire integrieren. Die bereits in USB 2.0 investierte Entwicklungsarbeit sei so zwar verloren, doch dies verschmerze VIA gern im Interesse eines stabilen und vor allem auch von der Consumer-Industrie akzeptierten High-Speed-Standards.

Bei den Board-Herstellern sieht es nicht besser aus: Einige schreiben schon die eigenen Entwicklungen in Richtung HiSpeed-USB ab und konzentrieren sich auf das, was längst bewährt und preisgünstig zu haben ist: FireWire. Andere wie AOpen und MSI halten sich immerhin die Tür offen und sehen auf ihren Boards eine Bestückungsoption für einen USB-2.0-Controllerchip vor. Vor 2002 wird sich aber wohl auch hier nichts rühren.

Dem geneigten Anwender werden aber immerhin einzelne USB-2.0-Controller auf Steckkarten angeboten. Wer seinen PC damit modernisieren möchte, muss aber aufpassen, dass er auch passende Treiber bekommt. Bislang fehlt es nämlich - mit einer einzigen Ausnahme - auch an diesen. Ohne die richtigen Treiber benehmen sich die USB-2.0-Karten aber wie ihre älteren Geschwister nach dem 1.1er-Standard, von ‘HiSpeed’ ist dann nichts zu spüren. Hier und da sind zwar Beta-Treiber verfügbar, die bringen aber nicht die volle Performance und laufen zudem recht instabil. Ob Windows XP zum Verkaufsstart im Herbst tatsächlich USB 2.0 unterstützen wird, ist ebenfalls offen.

Das hindert aber beispielsweise Adaptec nicht daran, ihren USB-2.0-Hostadapter schon jetzt anzupreisen. Nur wer das ‘USB 2.0 ready’ auf der Verpackung richtig interpretiert, kommt dahinter, dass der Adapter zwar USB 2.0 beherrscht, der Treiber aber noch fehlt. Immerhin versäumt Adaptec es nicht, den mutigen Kunden ob seines Pioniergeistes zu loben ...

Nur Orange Micro liefert USB-2.0-Treiber mit, andere Hersteller warten lieber auf Microsoft. Der Kunde erfährt dies leider manchmal erst in der Bedienungsanleitung.

Die gegenwärtige Situation lässt verständlicherweise auch die Hersteller von Peripherie-Geräten zögern. Vielerorts ist zu hören, man habe die Entwicklung erst einmal auf Eis gelegt und warte auf lauffähige Controller und Unterstützung durch die Betriebssysteme. So schiebt ein jeder den schwarzen Peter einem anderen in die Tasche und trägt dazu bei, das Ganze zum berühmten Henne-Ei-Problem heranwachsen zu lassen.

Standgas

Um zu sehen, wie weit die Entwicklung mittlerweile gediehen ist, haben wir einige bereits verfügbare Geräte oder deren Prototypen auf den Prüfstand geholt. Als eine der ersten Firmen lieferte Orange Micro USB-2.0-Hostadapter aus, und zwar mittlerweile in drei Varianten. Als PCI-Karte mit fünf Anschlüssen, als Kombi-Karte mit vier USB- und drei FireWire-Ports oder für Laptop-Anwender als PC-Card mit vier Anschlüssen. Als erster Hersteller kann Orange Micro seit Mitte Juni auch USB-2.0-Treiber für Windows 98, ME und 2000 liefern. Adaptecs USB2connect mit vier Ports ist ebenfalls lieferbar, allerdings ohne USB-2.0-Treiber. Die taiwanische Hardware-Schmiede DoTop bietet momentan eine PCI-Karte mit vier sowie eine PC-Card mit zwei Anschlüssen an.

Peripherie-Geräte sind noch dünner gesät: Ein Prototyp von Orange Micros externem Festplattengehäuse gesellte sich zu zwei weiteren DoTop-Gehäusen für je eine 2,5"- beziehungsweise 3,5"-Zoll-Festplatte. Der kalifornische Anbieter QPS liefert bereits einen externen CD-RW-Brenner mit USB 2.0 aus.

Auf allen Controllern kommt momentan der NEC µPD720100 zum Einsatz. Er enthält zwei USB-1.1- sowie einen USB-2.0-Controller. Die USB-Ports 1, 3 und 5 sowie die Ports 2 und 4 sind jeweils mit einem der 1.1er-Controller verbunden. Zwei Geräte, die beispielsweise an den Ports 1 und 2 angeschlossen sind, müssen sich also keine Bandbreite teilen und können mit den vollen 12 MBit/s Daten übertragen. An Port 1 und 3 betrieben, behindern sie sich allerdings gegenseitig, was die maximale Datenrate pro Gerät deutlich reduzieren kann.

Der USB-2.0-Controller ist mit allen fünf Ports gleichzeitig verbunden. Der Chip erkennt beim Anstecken eines Gerätes, nach welchem Standard dieses arbeitet und verbindet es mit dem entsprechenden Controller. USB-2.0-Geräte und die ältere USB-1.1-Peripherie bremsen sich nicht gegenseitig aus, egal an welchem Port man sie betreibt.

Zunächst testeten wir die PCI-Karten unter Windows 98 SE, Windows 2000 sowie Mac OS 9.1 und X, ohne spezielle Treiber zu installieren. Wie von den Herstellern versprochen, meldeten sich die Karten als USB-1.1-Adapter beim System und ließen sich mit den betriebssystemeigenen Treibern nutzen. Allerdings sind sie dann nur die teuersten, nicht aber die schnellsten USB-Adapter der Welt: Übertragungsraten von mehr als 1 MByte/s sind so nicht drin.

Dafür gab es in Sachen Kompatibilität nichts auszusetzen. Alle getesteten Geräte nach dem alten Standard liefen auf Anhieb und einwandfrei am USB-2.0-Adapter. Umgekehrt kann auch ein USB-1.1-Adapter mit den neuen High-Speed-Geräten umgehen, freilich ebenfalls ohne eine Temposteigerung zu erzielen. Wer höhere Transferraten will, braucht von der PCI-Karte über den eventuell vorhandenen Hub bis hin zum jeweiligen Gerät alles aus der USB-2.0-Kollektion. Ein Hub nach dem 1.1er-Standard genügt nicht.

Wildes Treiben

Orange Micro stellt im Internet Treiber für Windows 98, ME und 2000 sowie eine Beta-Version ihres Mac-OS-X-Treibers bereit. Treiber für Mac OS 9 gibt es bislang nicht. Ob welche folgen sollen, sei noch nicht entschieden, hieß es. Die Installation der Treiber verlief sowohl unter Windows 98 als auch unter Windows 2000 problemlos, der Gerätemanager zeigte anschließend insgesamt drei USB-Controller an - eben die zwei im µPD720100 integrierten USB-1.1-Controller und das eigentliche Objekt der Begierde, den USB-2.0-Controller.

Im Gerätemanager zeigt eine korrekt installierte USB-2.0-Karte ihre inneren Werte: Im NEC-Chip werkeln zwei USB-1.1- sowie ein USB-2.0-Controller.

Um die Funktion des High-Speed-USB zu testen, kamen der Prototyp des Festplattengehäuses von Orange Micro sowie die beiden Gehäuse von DoTop zum Einsatz. Sie alle enthalten einen internen Wandler, der den Betrieb einer IDE-Festplatte über den USB ermöglicht.

Unter Windows 98 wollte keines der angeschlossenen Geräte richtig funktionieren. Bestenfalls tauchte die Festplatte als USB-1.1-Device auf. Besser verlief der Test unter Windows 2000: Das Betriebssystem erkannte die Platten als USB-2.0-Geräte, verlangte allerdings nach dem ersten Anstöpseln einen Neustart.

Die Übertragungsraten überzeugten bereits einigermaßen: Mit einer IBM Deskstar DTLA 307020 im externen Gehäuse von DoTop konnten wir mit H2bench eine mittlere Übertragungsrate von 21 MByte/s messen. Direkt an der IDE- Schnittstelle angeschlossen erreicht man mit dieser Festplatte im Mittel bis zu 27 MByte/s.

Im Orange-Micro-Prototyp wollte nur die mitgelieferte Maxtor-Platte funktionieren. Die DiamondMax Plus 60 ist von Haus aus eigentlich etwas schneller als IBMs Deskstar (rund 30 MByte/s), trotzdem kam das Gespann im Mittel über 13,5 MByte/s nicht hinaus. An einem IEEE-1394-Adapter hatten wir mit derselben Festplatte dagegen im Mittel flotte 28 MByte/s beim Lesen sowie 25 MByte/s beim Schreiben gemessen (siehe c't 13/01, Seite 76).

Rein rechnerisch sind per USB 2.0 mit einer Bandbreite von 480 MBit/s Übertragungsraten von bis zu 60 MByte/s möglich. In der Praxis zeigt sich aber, dass ein deutlicher Teil der Performance auf der Strecke bleibt. Fairerweise muss man erwähnen, dass auch FireWire-Festplatten anfangs mit Geschwindigkeitsproblemen zu kämpfen hatten.

Unrund liefen die Versuche unter Mac OS X: Der Treiber kommt in Form einer Kernel-Extension und soll für eine korrekte Erkennung der Karte sorgen. Im Test funktionierte das allerdings nicht, der Apple System Profiler zeigte lediglich wirre Zeichen an. Nach der Installation der Treiber wurden die Festplatten nicht einmal mehr per USB 1.1 gemountet, an eine HiSpeed-Verbindung war überhaupt nicht zu denken.

Mehr nicht?

Bei den Festplattengehäusen endet das Sortiment nur vorläufig. Acer hat angekündigt, Scanner und USB-CD-Brenner mit der neuen Schnittstelle auszurüsten, Freecom will seine Portable- und Traveller-Serie entsprechend erweitern. Mit QPS sind dann schon drei Hersteller von CD-Brennern und CD-/DVD-ROM-Laufwerken mit im Boot.

Eingabegeräte wie Maus, Tastatur & Co. werden wohl nicht mit der neuen Schnittstelle ausgerüstet. Hier ergibt eine solche Umstellung wenig Sinn, denn keines dieser Geräte könnte von der höheren Geschwindigkeit profitieren. Da USB-2.0-Interfaces noch um einiges teurer sind als ihre langsameren Pendants, ist es zudem auch finanziell nicht sinnvoll.

Ob auch Camcorder, die bislang ausschließlich mit IEEE 1394 zu haben sind, irgendwann mit USB 2.0 ausgerüstet werden, ist sehr fraglich. Die Hersteller halten sich bedeckt oder winken gleich ab. Wenn überhaupt, wird sich Intels neue Schnittstelle wohl in diesem Bereich zuletzt etablieren.

Fazit

Eigentlich ist USB 2.0 überflüssig. Der langsamere USB 1.1 erledigt hinreichend gut, wofür er konzipiert ist, und für schnellere Verbindungen gibt es den mittlerweile bewährten IEEE-1394-Bus. Dem Anwender hätte USB 2.0 nur einen Vorteil zu bieten: Eine weitere Reduktion der Peripherie-Anschlüsse auf nur noch eine Form. Doch da an jedem PC ohnehin mehrere Ports benötigt werden, ist diese Aussicht von geringem Reiz.

Dem steht gegenüber, dass der Anwender IEEE 1394 heute haben kann und dazu erprobte Peripherie jeder gewünschten Kategorie, während er sich bei USB 2.0 auf ein vorläufig ziemlich teures und angesichts des Prototypenstadiums fragwürdiges Vergnügen einlassen müsste. Ansonsten bringt ihm USB 2.0 nichts, was er mit IEEE 1394 nicht bereits hätte. Der marginale Bandbreitenvorsprung wird in der Praxis kaum zu bemerken sein und ja ohnehin durch IEEE 1394b bald wieder in den Schatten gestellt. Und wer viele Geräte anzuschließen hat, fährt mit IEEE 1394 günstiger, weil er keine Hubs benötigt.

Für die Hersteller freilich gibt es ein klares Argument zugunsten von Intels Neuschöpfung: USB kostet sie im Unterschied zu IEEE 1394 keine Lizenzgebühren. Hingegen verlangt das IEEE-1394-Konsortium pro System einen Betrag von 0,25 US-Dollar. Das mag aus Sicht des Anwenders belanglos erscheinen, doch im Chip-Markt wird auch noch um den letzten Cent gefeilscht.

Noch aber halten sich die Hersteller von Chipsätzen, Mainboards und Peripherie-Geräten größtenteils zurück und warten darauf, dass Microsoft den ersten Schritt macht. IEEE 1394 hat dagegen längst die Unterstützung des Softwareriesen; wann USB-2.0-Treiber zum Windows-Lieferumfang gehören werden, ist noch offen.

Trotz aller Vorbehalte: Totsagen kann man den neuen Bus nicht. Wenn Intel es mit aller Macht darauf anlegt, wird sich USB 2.0 etablieren. Wenn erst die Controller in die Chipsätze gewandert sind, wird der neue Peripheriebus den Weg seines Vorgängers nehmen und langsam, aber sicher zur Standardausstattung werden. Bis dahin kommt der PC-Anwender aber auch bestens ohne ihn aus und investiert sein Geld besser in etwas anderes. (mst)

Literatur

[1] Georg Schnurer, Die Schatten kommen, Erstkontakt mit USB-Devices, c't 2/97, S. 292

[2] Information zu USB 2.0, www.usb.org

[3] Informationen zu FireWire, http://developer.apple.com/hardware/FireWire/index.html

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Wenn Pinguine Bus fahren

Linux-Fans mussten recht lange auf den Einsatz von USB verzichten. Im Juni 1999 kam USB 1.1 gerade in Schwung und Linux-Vater Linus Torvalds erklärte, ab Herbst 1999 werde das freie Betriebssystem den Universal Serial Bus unterstützen. Ursprünglich sollte der Kernel 2.4 dann fertig sein.

Sehr zum Leidwesen der Linux-Gemeinde kam es aber immer wieder zu Verzögerungen, und letzten Endes wurde erst am 31. Dezember 2000 eine Vorabversion des Kernels 2.4 an die Testmannschaft verteilt. Ein paar Tage später gab es den neuen Betriebssystemkern dann endlich für alle Anwender.

Das Linux USB Project arbeitet seitdem fleißig am Ausbau der USB-Unterstützung und hat den USB-Stack auch für den Kernel 2.2 angepasst. Von USB 2.0 ist dort allerdings noch keine Rede. Wann es im Pinguin-Land soweit ist, hängt sicherlich vom Gedeihen des neuen HiSpeed-Busses in der Windows-Welt ab.

Für FireWire sieht es dagegen besser aus. Unter http://linux1394.sourceforge.net findet man alles Nötige, um Geräte nach dem IEEE-1394-Standard unter Linux zu nutzen. Unterstützt werden derzeit FireWire-Adapter mit Texas Instruments PCILynx-Chip und OHCI-konforme Controller-Chips, die von den meisten Herstellern eingesetzt werden. Außen vor bleiben zurzeit Adaptecs AIC-5800 und Sonys Vaio-Chipsätze.