Der USB-Bus und die FireWire-Schnittstelle

Es handelt sich bei diesen Bussystemen um serielle Hochgeschwindigkeitsbusse. FireWire (IEEE 1394) wurde ursprünglich von Apple Computer verwendet, um Multimedia-Geräte (z.B. Videokameras) mit dem Apple Macintosh zu verbinden. Der Standard IEEE 1394 wurde 1995 definiert. Mittlerweile gibt es einige Erweiterungen des Standards, die u.a. eine Erhöhung der Geschwindigkeit (ursprünglich 400 Mbit/s) brachten. Als Verbindungsmedium benutzte FireWire ein vier- oder sechspoliges Spezialkabel, das aus zwei abgeschirmten Twisted-Pair-Leitungen (und zwei zusätzlichen Leitungen für die Versorgungsspannung) bestand. Mittlerweile wird ein neunpoliges Kabel für die höheren Geschwindigkeiten eingesetzt. Näheres zur FireWire-Schnittstelle kann man in einem PDF-Dokument, das von Apple herausgegeben wurde, erfahren.

Eigenschaften von FireWire:

• geringe Abmessungen: dünnes serielles Kabel
• einfache Handhabung: keine Abschlusswiderstände, keine Gerätenummern (wie bei SCSI), kein Setup notwendig
• Geräte können während des Betriebs an- und abgesteckt werden ("hot pluggable")
• es können Geräte mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten (200 Mbit/s, 400 Mbit/s, 800 Mbit/s etc.) angeschlossen werden
• flexible Topologie: sowohl busförmig ("daisy chaning") als auch sternförmig möglich
• FireWire erlaubt reservierte Bandbreiten, was vor allem im Videobereich wichtig ist

USB (Universal Serial Bus) ist ein anderer Schnittstellenstandard für den Anschluss externer Geräte über ein Bussystem. Ähnlich wie FireWire ist die Verbindung von USB-Geräten völlig unproblematisch und auch während des Betriebs möglich. Theoretisch können bis zu 127 Geräte an die USB-Schnittstelle angeschlossen werden. Der USB 2.0 Standard brachte gegenüber USB 1.1 eine Erhöhung der Übertragungsgeschwindigkeiten mit sich. Die Verwendung der Versionsnummer als Hinweis auf die mögliche Geschwindigkeit hat zu einigen Missverständnissen geführt (was möglicherweise sogar von manchen Geräteherstellern beabsichtigt ist…).

Der Terminus "USB" beinhaltet die Übertragungsgeschwindigkeiten 12 Mbit/s (Full-Speed) und 1,5 Mbit/s (Low-Speed). Eine Geschwindigkeit von 480 Mbit/s (Hi-Speed) wurde erst im USB 2.0 Standard definiert. Der USB 2.0 Standard schließt aber auch die bereits in USB 1.0 (1,5 Mbit/s) und USB 1.1 (12 Mbit/s) festgeschreibenen Transfermodi ein. Geräte können als "USB-2.0-kompatibel" bezeichnet werden, obwohl sie den Hi-Speed-Modus gar nicht unterstützen; das ist streng genommen korrekt, aber verwirrend. Das USB Implementers Forum (USB-IF) — eine Non-Profit-Organisation, der unter anderem die Unternehmen HP, Microsoft und Intel angehören — empfiehlt daher, auf das Certified Hi-Speed USB Logo zu achten:

Andererseits ist es nicht sinnvoll, für langsame Geräte, wie Tastaturen oder Mäuse, den Hi-Speed-Modus zu verlangen. Für sie genügen die anderen USB-Geschwindigkeiten 1,5 Mbit/s oder 12 Mbit/s. Das Certified USB Logo gibt darüber Auskunft:

Ob ein Hi-Speed-taugliches Peripheriegerät sich mit dem Full-Speed-Modus begnügt, hängt von seiner Firmware ab. Die meisten Geräte scheinen das zu beherrschen. (Das ist wichtig, wenn man ein Hi-Speed-Gerät an einem älteren USB 1.1-Port betreiben möchte.) Der Full-Speed-Modus reicht jedoch für einen DVD-Betrieb nicht aus, weil die maximalen theoretischen Übertragungsraten in der Praxis nie erreicht werden. Nur selten bringt der Full-Speed-Modus mehr als etwa 1 MByte/s, was deutlich unter der Datenrate im DVD-1X-Betrieb liegt.

Zum Vergleich der Geschwindigkeiten von FireWire und USB kann die folgende Grafik dienen, die den WWW-Seiten von Apple Computer entnommen wurde:

Unter "FireWire 400" bzw. "FireWire 800" sind die unterschiedlichen Standards innerhalb von IEEE 1394 gemeint.

Hi-Speed-Übertragungen (USB 2.0) liefern in der Praxis selten mehr als 32 MByte/s. Damit sind sie für moderne SATA-Festplatten oder gar Solid-State-Disks (SSDs) viel zu langsam. Im November 2008 stellte das USB Implementers Forum die Spezifikation für USB 3.0 vor. Es sollen Datenraten von 5 GBit/s (625 MB/s) erreicht werden (SuperSpeed-Modus).

Die höheren Datenraten werden durch eine Übertragungstechnik ähnlich PCI-Express beziehungsweise Serial ATA ermöglicht, die allerdings zusätzlich zum bisherigen Datenleitungspaar im Kabel noch zwei weitere Adernpaare erfordert (plus einen weiteren Masseanschluss). Da in den Steckern somit fünf weitere Kontakte erforderlich sind, wurden mit USB 3.0 neue Steckverbinder und Kabel eingeführt. Anders als noch bei USB 2.0 dürfen sich Geräte nur dann "USB-3.0-kompatibel" nennen, wenn sie tatsächlich die schnellstmögliche Geschwindigkeit (also Super-Speed-Modus) anbieten.

Der USB-Standard sieht vor, dass sich Geräte zunächst im Low-Power (100 mA) Mode am Bus anmelden und erst mit Erlaubnis des Host in den High-Power Mode (500 mA) umschalten. USB-3.0-Geräte dürfen bis zu 900 mA ziehen. Manche Anschlüsse können allerdings diese 900 mA nicht liefern; in diesem Fall sind auch weiterhin externe Netzteile oder Y-Adapter, um einen zweiten USB-Anschluss anzuzapfen, erforderlich.