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(개정 4판) USB 완전정복 [3.0 버전까지 USB의 모든 것]

  • 원서명USB Complete: The Developer's Guide (4th edition) (ISBN 9781931448086)
  • 지은이Jan Axelson
  • 옮긴이신진철
  • 감수자디오이즈
  • ISBN : 9788960771765
  • 39,000원
  • 2011년 01월 28일 펴냄
  • 페이퍼백 | 636쪽 | 185*235mm
  • 시리즈 : acorn classics, 임베디드 시스템

책 소개

USB는 모든 IT 제품의 만능(Universal) 인터페이스로 자리 잡은 범용의 고속 인터페이스다. 『(개정 4판) USB 완전정복』은 이렇게 광범위 하게 사용되는 USB의 모든 것을 담은 책이다. 개정 4판에서는 USB 3.0 슈퍼스피드와 기타 최신 정보를 추가했다. 2011년부터는 USB 3.0 기술이 폭발적으로 확산되리라 예상된다. 인텔 샌드브릿지 마더보드가 USB 3.0을 기본 탑재하기 시작했으며 외장 SSD, HDD등 고속을 요하는 주변기기의 인터페이스로 속속 채용되고 있다. 『(개정 4판) USB 완전정복』은 USB를 개발하는 모든 개발자에게 완벽한 해답을 줄 것이다.


[ 소개 ]

● USB 제품 설계
● 닷넷을 통한 USB 디바이스 개발
● OTG와 무선 기술
● USB 3.0과 슈퍼스피드
● 임베디드 시스템의 USB 활용

강력한 USB를 탑재한 제품 설계
최신 USB 3.0과 슈퍼스피드 기술의 철저 해부

USB는 가장 성공한 개인용 컴퓨터 인터페이스다. 1996년 처음 등장한 이래로 더욱 진보한 전원 관리 기능과 다양한 디바이스 클래스, 무선 통신과 임베디드 컴퓨팅 등 광범위한 기능으로 진화했으며, 속도 또한 점점 더 빨라졌다.
최신 칩과 개발 툴을 반영한 『(개정 4판) USB 완전정복』에서는 USB 디바이스와 디바이스 소프트웨어 개발자를 위한 모든 내용을 담았다.


[ 이 책에서 다루는 내용 ]

■ 프로젝트에 적합한 디바이스 컨트롤러 칩을 선정하는 법
■ 특수 기능을 수행하는 디바이스 개발
■ 비주얼 베이직, 비주얼 C#을 통한 디바이스 개발
■ USB 디바이스 클래스를 사용한 개발 기간 단축
■ USB 디바이스에 접근하는 무선 인터페이스 사용
■ 전원 관리를 통한 배터리 사용 시간 극대화
■ 임베디드 시스템과 USB 디바이스


[ 개정 4판에서 달라진 점 ]

1996년 USB 1.0이 등장한 이후 USB의 핵심적인 내용은 많은 부분이 그대로 남아있지만 더 빠른 버스 속도, 전원 관리 개선, 다양한 디바이스 클래스, 무선 통신, 디바이스/호스트 겸용 디바이스 등 계속 발전했다. 요즘에는 개선된 칩과 개발 툴을 이용해 디바이스 개발과 디바이스 소프트웨어 개발도 쉽게 할 수 있다.

개정 4판은 많은 곳을 고치고 추가했다. 특히 USB 3.0과 슈퍼스피드에 대한 설명을 새롭게 추가했다. 또한 마이크로소프트 WinUSB 드라이버로 제조사 전용 기능을 수행하는 법도 수록했다. 주로 손을 본 주제로는 디바이스 컨트롤러 칩, 무선 USB 통신 기술, 절전 대응 프로토콜, USB 디바이스 클래스 등이다.

이 책은 비주얼 베이직과 비주얼 C#으로 쓴 애플리케이션 예제 코드를 둘 다 제공한다. 디바이스 펌웨어에서는 마이크로엔지니어링 랩스(microengineering Labs)의 PICBASIC PRO™와 마이크로칩 테크놀로지(Microchip Technology)의 MPLAB® C 컴파일러를 사용하는 법을 다룬다.

저자/역자 소개

[ 저자 서문 ]

『(개정 4판) USB 완전정복』은 유니버설 시리얼 버스(USB, Universal Serial Bus) 인터페이스를 사용한 디바이스 설계와 프로그래밍을 시작하는 개발자를 위한 책이다. 이 책은 하드웨어 개발자, USB 디바이스에 탑재되는 펌웨어 개발자, 디바이스와 통신하는 애플리케이션 개발자 모두에게 유용한 내용을 담았다.

USB는 여러 가지 디바이스 기능을 제공하는 다재다능한 인터페이스다. 친숙한 USB 주변기기로는 마우스, 키보드, 외장형 하드디스크, 프린터, 스피커, 카메라 등이 있다. 또한 USB는 데이터 수집 장치, 제어 시스템, 독특하게 설계한 특수 목적 디바이스에도 적합하다. 개발 제품이 오류 없이 동작하고 사용자에게 짜증을 안기지 않게 설계하려면 디바이스 하드웨어, 소프트웨어 드라이버, 개발 툴, 대상 기술을 올바르게 선택해야 한다. 이 책 『(개정 4판) USB 완전정복』이 모든 궁금증을 해소해줄 것이다.


[ 저자 소개 ]

Jan Axelson
『시리얼 포트 완전정복(Serial Port Complete)』,『임베디드 네트워킹: 이더넷과 인터넷 구축(Embedded Ethernet and Internet Complete)』,『USB 대용량 저장장치(USB Mass Storage)』의 저자다. Jan은 「Circuit Cellar」, 「Nuts & Volts」, 「EDN」 등 다양한 책에 기사를 쓰고 있다.

[ 감수의 글 ]

오늘날 USB는 PC 환경뿐 아니라 디지털 카메라, 전용 프린터, 휴대용 MP3 플레이어, USB 메모리 등 우리가 일상에서 사용하는 가전제품에서도 흔히 볼 수 있는 데이터 이동 수단으로 자리매김했다. USB 메모리 한 개쯤 항상 휴대하고 다니는 사람을 주변에서 흔히 볼 수 있는 것은 이런 사실을 방증한다. 조만간 USB 3.0을 지원하는 PC와 USB 주변 장치도 대중화될 것이며, 기존 USB 메모리와 가격이 비슷한 USB 3.0 지원 메모리가 이미 시장에 출시되고 있는 상황이다.

한편 자동차 인포테인먼트 시스템에서의 USB 사용은 앞으로 괄목할 만한 성장을 이룰 것이다. 작년부터 본격적으로 시작된 아이폰, 안드로이드폰 등 스마트폰의 열풍은 누구라도 인정하는 사실이다. 자동차에 장착된 AVN(Audio, Video, Navigation) 시스템에 이런 스마트폰을 연결해서 그 안에 저장된 각종 멀티미디어 파일과 정보를 AVN 시스템의 큰 LCD상에서 활용할 수 있게 하려는 시도는 자동차 업계와 휴대폰 업계의 중요한 현안이다. 즉, 스마트폰에 저장된 멀티미디어를 AVN 시스템상에서 재생하고, 심지어 애플리케이션까지 AVN 시스템상에서 실행할 수 있는 시대가 곧 현실화될 전망이다.

이와 같은 AVN 시스템과 스마트폰 사이의 데이터 통신 수단으로 가장 이상적인 매체가 바로 USB다. USB는 데이터 전송률이 높고 사용 중에 스마트폰을 충전할 수 있다는 큰 장점이 있기 때문이다.

USB 디바이스를 동작하게 하려면 실제 물리적인 신호를 주고받는 USB 하드웨어는 물론이고 그 하드웨어를 통해 정해진 프로토콜로 데이터를 주고받는 소프트웨어가 필요하다. 문제는 이런 USB 소프트웨어를 작성하는 일이 쉽지만은 않다는 사실이다. 물론 PC에서는 윈도우나 리눅스 운영체제가 USB 호스트 역할을 하기 때문에 우리가 신경 쓸 일이 별로 없다. 하지만 임베디드 시스템이 호스트 역할을 해야 할 경우는 문제가 심각하다. 물론 임베디드 시스템에서 사용할 수 있는 상용 USB 소프트웨어나 임베디드 리눅스가 있다. 하지만 라이선스 비용, 메모리 크기 등 여러 가지 문제로 인해 구미에 딱 맞아 떨어지는 해결책을 찾기란 쉽지가 않다. 상용 소프트웨어 제품을 사용하건 직접 개발을 하건 USB에 대한 지식이 많으면 많을수록 더 효율적으로 목적하는 바를 달성할 수 있다.

이 책은 여러분이 USB 개발에 성공적으로 첫 발을 딛게 하는 데 많은 도움을 줄 것이다. 이 책의 저자 Jan Axelson은 USB뿐 아니라 시리얼 포트 통신, 병렬 포트 통신, TCP-IP 네트워킹 등 임베디드 시스템 분야에서 주로 데이터 통신에 아주 많은 경험이 있으며, 이들 주제를 다룬 몇 권의 책도 집필한 바 있다. 이 책 또한 저자의 폭넓은 경험을 토대로 처음 USB에 접근하려는 독자에게 아주 훌륭한 출발점을 제공한다.

저자는 이 책에서 USB-IF가 정의한 분야를 골고루 다룬다. 개발자의 입장에서 USB를 설명하고 어떻게 접근해야 할지를 알려주는 책은 세계적으로 이 책밖에 없다는 점을 강조하고 싶다. 이 책은 여러분이 USB 개발을 위해 기본적으로 무엇을 알아야 하는지, 어디부터 시작해야 하는지, 좀 더 심도 있는 관련 정보를 어디에서 찾을 수 있는지, USB 장치 쪽에서는 어떤 것에 중점을 둬야 하는지, PC에서는 어떻게 해야 하는지 등을 모두 알려준다. 모쪼록 이 책이 USB 개발자에게 많은 도움이 되기를 바란다.

- 성원호 / 디오이즈 대표


[ 감수자 소개 ]

디오이즈 http://www.dioiz.com

디오이즈는 2001년 설립 이후로 다양한 분야의 임베디드 시스템에 바로 적용할 수 있는 임베디드 소프트웨어 개발, 공급, 교육, 컨설팅을 전문으로 하는 회사다. 디오이즈가 공급하는 임베디드 소프트웨어 제품으로는 임베디드 시스템용 실시간 커널, USB 호스트/디바이스 스택, 파일 시스템, TCP/IP 스택, GUI 등이 있다.


[ 옮긴이의 말 ]

USB는 역사상 가장 성공한 범용 인터페이스다. 첫 이니셜 U의 유니버설(Universal)이라는 단어에서 알 수 있듯이 USB는 그야말로 만능 인터페이스라고 할 수 있다.

최근 USB 관련 개발 업무는 예전에 비해 쉽다. 칩 제조사에서 거의 모든 것을 제공하기 때문이다. 따라서 『(개정 4판) USB 완전정복』 같은 상세한 개발 참고서는 필요 없다고 생각할 수도 있다. 그러나 모든 개발이 그렇듯 한 번에 잘 되는 일은 없다. 특히 장착/제거, 원인 불명의 인식 오류, 호스트 리부팅, 저전력 문제 등에 직면하면 디버깅이 어렵고 힘들다. USB는 고속인 데다가 스펙 자체가 복잡하기 때문이다. 때때로 계측기 업체나 칩 제조사의 직접적인 도움을 받을 수도 있지만 비용도 많이 들고 서드파티에게 의존한 개발만 할 수는 없는 법이다. 프로토콜 하나하나를 분석해야 할 때가 분명히 생긴다.

USB 개발을 처음 해본 개발자는 개발 시작 단계 자체가 넘기 힘든 장애물이다. USB가 만능을 목표로 한 다양한 기능의 인터페이스인 만큼 종래에 사용하던 SPI, UART 등 단순 시리얼 인터페이스에 비해 USB는 상당히 복잡한 인터페이스이기 때문이다.

『(개정 4판) USB 완전정복』은 이런 어려움을 해소할 수 있는 기본서인 동시에 활용서다. 광범위한 USB 스펙 문서를 힘들게 읽는 수고를 덜 수 있을 뿐만 아니라 개발에 필요한 모든 것을 빠짐없이 담고 있다. 모든 것을 담았다는 말은 개별 칩에 대한 특성만 제외하면 USB를 개발할 때 이 책 한 권만 있으면 된다는 뜻이다. 또한 단순히 스펙에 대한 설명을 나열한 것을 넘어서 시장에서 구할 수 있는 칩을 소개하고 예제 코드를 제공하며, 개발 시 직면할 수 있는 문제에 대한 주의 사항도 잊지 않고 거론한다.

개정 4판에서는 특히 USB 3.0, 슈퍼스피드에 대한 내용을 추가했다. USB 3.0은 최대 5Gbps 속도로 통신할 수 있는 최신 인터페이스다. 2011년은 슈퍼스피드 제품의 확산기가 될 것이다. 이미 인텔 샌디브릿지 등 최신 마더보드가 USB 3.0을 지원하기 시작했으며, USB 3.0 외장 SSD, 외장 하드디스크 등 디바이스 제품도 속속 시장에 등장 중이다.

『(개정 4판) USB 완전정복』의 저자인 Jan Axelson (www.lvr.com)은 저수준 프로그래밍에 대한 전문가다. 번역을 하면서 전문가가 실제 개발로 경험, 체득한 내용을 바탕으로 집필한 책이라는 생각이 확연히 들었다. 그만큼 USB, 임베디드 개발자에게 도움을 줄 수 있는 책임을 확신한다.

현업에서 통상적으로 사용하는 외래어, 기술 용어가 있지만 이 책에서는 가급적 한글화한 용어를 쓰려고 애썼다. 이 분야에 관한 한 관련 전문 서적도 미미하고 변변한 용어도 정립되지 않은 실정이라 단순하게 외국어를 그대로 표기하기보다는 뜻을 살리고 현업 기술 어휘를 반영한 한글 용어로 번역하려 노력했음을 일러둔다. 용어에는 필요한 경우 영문을 병기했으므로 이해하기에 별 무리가 없을 것이다.


[ 옮긴이 소개 ]

신진철
아주대학교 기계공학과를 졸업했다. 자동 제어, SI, UI 등 중구난방으로 생계를 연명하다가 어울림 정보기술에 입사한 후 임베디드 시스템 커널 업무를 담당했고, 삼성 소프트웨어 멤버십 출신이다. 현재는 삼성전자 생활가전 사업부에서 선행 프로토형식과 시스템 소프트웨어를 개발 중이다. 2011년부터는 한양대학교 전자컴퓨터통신공학부에서 학술파견 석사과정을 밟을 예정이다. 에이콘출판사에서 출간한 『윈도우 임베디드 CE 6.0 프로그래밍』(2009)을 번역했다.

목차

목차
  • 1장 USB 기초
    • 사용상 제약 사항
      • 사용자 이점
      • 개발자 측면의 이점
      • USB의 한계
    • USB와 이더넷
      • USB와 IEEE-1394
    • 인터페이스의 진화
      • USB 1.0
      • USB 1.1
      • USB 2.0
      • USB 3.0
      • USB OTG
      • 무선 USB
    • 버스 구성 요소
      • 토폴로지
      • 버스 속도에 관해
      • 용어
    • 역할
      • 호스트의 역할
      • 디바이스의 역할
      • 버스 속도와 데이터 처리 능력
    • 디바이스 개발
      • 구성 요소
      • 개발 도구
      • 프로젝트 개발 단계
    • USB 3.0 FAQ
      • 기능
      • 호환성
      • 케이블
      • 전원
  • 2장 USB 전송
    • 전송 기초
      • 기초
      • 통신의 목적
      • 버스상의 데이터 관리
    • 전송의 구성 요소
      • 엔드포인트: 데이터를 만들거나 쓰는 곳
      • 트랜잭션 형식
      • 파이프: 엔드포인트를 호스트에 연결
      • 전송 방식
      • 스트림 파이프, 메시지 파이프
      • 전송 개시
    • USB 2.0 트랜잭션
      • 트랜잭션 페이즈
      • 패킷 순서
      • 타이밍 제약과 타이밍 보장
      • 분할 트랜잭션
    • 전송 성공에 대한 보증
      • 상태 코드와 제어 코드
      • 제어 전송 상태 보고
      • 에러 확인
    • 슈퍼스피드 트랜잭션
      • 패킷 형식
      • 데이터 전송
      • 링크 관리 패킷
  • 3장 용도별 전송 방식
    • 제어 전송
      • 가용성
      • 구조
      • 데이터 크기
      • 속도
      • 에러 검출과 에러 처리
      • 디바이스의 책임
    • 벌크 전송
      • 가용성
      • 구조
      • 데이터 크기
      • 속도
      • 에러 검출과 에러 처리
      • 디바이스의 책임
    • 인터럽트 전송
      • 가용성
      • 구조
      • 데이터 크기
      • 속도
      • 에러 검출과 에러 처리
      • 디바이스의 책임
    • 등시성 전송
      • 가용성
      • 구조
      • 데이터 크기
      • 속도
      • 에러 검출과 에러 처리
      • 디바이스의 책임
    • 시간이 중요한 전송
      • 버스 대역폭
      • 디바이스 기능
      • 호스트 기능
      • 호스트 지연
  • 4장 열거
    • 열거 프로세스
      • 열거 단계
      • 디바이스 제거
      • 성공적인 열거를 위한 팁
    • 디스크립터
      • 디스크립터 종류
      • 디바이스
      • 디바이스 한정자
      • 컨피규레이션
      • 다른 속도 컨피규레이션
      • 인터페이스 연관 디스크립터
      • 인터페이스 디스크립터
      • 엔드포인트
      • 슈퍼스피드 엔드포인트 짝
      • 문자열
      • 바이너리 오브젝트 스토어와 디바이스 기능
      • 기타 표준 디스크립터
      • 마이크로소프트 OS 디스크립터
      • USB 2.0용 디스크립터로 업데이트
  • 5장 제어 전송
    • 제어 전송의 요소
      • SETUP 스테이지
      • DATA 스테이지
      • STATUS 스테이지
      • 에러 처리
      • 디바이스 펌웨어
    • 표준 요청
      • Get Status
      • Clear Feature
      • Set Feature
      • Set Address
      • Get Descriptor
      • Set Descriptor
      • Get Configuration
      • Set Configuration
      • Get Interface
      • Set Interface
      • Synch Frame
      • Set SEL
      • Set Isochronous Delay
    • 기타 요청
      • 클래스 전용 요청
      • 제조사 전용 요청
  • 6장 칩 선택
    • USB 디바이스의 구성 요소
      • USB 2.0 컨트롤러의 내부
      • 기타 디바이스 요소
    • 디바이스 개발 간소화
      • 디바이스 요구 사항
      • 칩 문서
      • 드라이버 선택
      • 디버깅 툴
    • USB 마이크로 컨트롤러 211
    • 마이크로칩 PIC18F4550
      • 사이프레스 EZ-USB
      • ARM
    • 외부 CPU와 인터페이스하는 컨트롤러
      • ST-NXP 와이어리스 ISP1582
      • PLX 테크놀로지 NET2272
      • FTDI USB UART와 USB FIFO
  • 7장 디바이스 클래스
    • 요소와 사용
      • 공인 스펙
      • 클래스 스펙 요소
    • 정의된 클래스
      • 오디오
      • 통신 디바이스
      • 컨텐츠 보안
      • 디바이스 펌웨어 업그레이드
      • 휴먼 인터페이스
      • IrDA 브릿지
      • 대용량 저장장치
      • 개인 헬스케어
      • 프린터
      • 스마트카드
      • 정지 이미지 캡처
      • 실험 및 계측
      • 비디오
    • 비표준 기능 구현
      • 드라이버 선택
      • 범용 드라이버 선택
      • RS-232로부터 변환
      • 패러럴 포트로부터 변환
      • PC 사이 통신
  • 8장 호스트와 통신
    • 디바이스 드라이버
      • 계층적 드라이버 모델
      • 사용자 모드와 커널 모드
    • 각 계층의 내부
      • 애플리케이션
      • 사용자 모드 클라이언트 드라이버
      • 커널 모드 클라이언트 드라이버
      • 버스와 호스트 컨트롤러 드라이버
    • 드라이버 작성
      • 커널 모드 드라이버
      • 사용자 모드 드라이버
      • 테스팅 도구
    • GUID 사용
      • 디바이스 셋업 GUID
      • 디바이스 인터페이스 GUID
  • 9장 디바이스와 드라이버 결합
    • 장치 관리자 사용
      • 디바이스 보기
      • 속성 페이지
    • 레지스트리 내부의 디바이스 정보
      • 하드웨어 키
      • 클래스 키
      • 드라이버 키
      • 서비스 키
    • INF 파일
      • 구조와 문법
      • 디바이스 전용 값
    • 디바이스 식별 문자열 사용
      • 일치하는 것 검색
      • INF 파일 제공
    • 툴과 진단 지원
      • INF 파일 사용 팁
      • 사용자가 볼 수 있는 것
  • 10장 디바이스 감지
    • API 함수 호출 방법 개요
      • 매니지드 코드와 언매니지드 코드
      • 데이터 관리
    • 디바이스 검색
      • 디바이스 인터페이스 GUID 얻기
      • 디바이스 정보 세트 포인터 요청
      • 디바이스 인터페이스 식별
      • 디바이스 경로 이름으로 구조체 요청
      • 디바이스 경로 추출
      • 통신 종료
    • 핸들 얻기
      • 통신용 핸들 요청
      • 핸들 닫기
    • 디바이스 장착/제거 감지
      • 디바이스 알림
      • 디바이스 알림 등록
      • 디바이스 변경 메시지 캡처
      • 디바이스 변경 메시지 읽기
      • 메시지에서 디바이스 이름 얻기
      • 디바이스 알림 정지
  • 11장 휴먼 인터페이스 장치: 제어와 인터럽트 전송
    • HID란?
      • 하드웨어 요구 사항
      • 펌웨어 요구 사항
    • 디스크립터
      • HID 인터페이스
      • HID 클래스 디스크립터
      • 리포트 디스크립터
    • HID 전용 요청
      • Get Report
      • Get Idle
      • Get Protocol
      • Set Report
      • Set Idle
      • Set Protocol
    • 데이터 전송
      • 펌웨어 작성
      • 도구
  • 12장 휴먼 인터페이스 장치: 리포트
    • 리포트 구조
      • HID 디스크립터 툴
      • 컨트롤 아이템과 데이터 아이템 값
      • 아이템 형식
    • 메인 아이템 형식
      • 입력, 출력, 특성 아이템
      • 컬렉션
    • 전역 아이템 형식
      • 리포트 식별
      • 데이터 사용에 관한 설명
      • 단위 변경
      • 원본 데이터 변환
      • 데이터 크기와 형식 설명
      • 전역 아이템 저장과 가져오기
    • 로컬 아이템 형식
      • 물리 디스크립터
      • 패딩
  • 13장 휴먼 인터페이스 장치: 호스트 애플리케이션
    • HID API 함수
      • HID 정보 요청
      • 리포트 송수신
      • 리포트 데이터 제공과 사용
      • HID 통신 관리
    • 디바이스 식별
      • Vendor ID와 Product ID 읽기
      • 디바이스 기능 포인터 얻기
      • 디바이스 기능 얻기
      • 버튼, 값의 기능 얻기
    • 리포트 전송과 수신
      • 디바이스에 출력 리포트 전송
      • 디바이스에서 입력 리포트 읽기
      • 디바이스로 특성 리포트 전송
      • 디바이스로부터 특성 리포트 읽기
      • 통신 종료
  • 14장 WinUSB
    • 기능과 제약 사항
      • 디바이스 요구 사항
      • 호스트 요구 사항
      • 디바이스 펌웨어
      • WinUSB 드라이버 할당
    • 디바이스 접근
      • WinUSB 핸들 얻기
      • 인터페이스 디스크립터 요청
      • 엔드포인트 식별
      • 파이프 규칙 설정
      • 벌크, 인터럽트 전송으로 데이터 쓰기
      • 벌크, 인터럽트 전송으로 데이터 읽기
      • 제조사 정의 제어 전송 사용
      • 통신 종료
  • 15장 허브의 모든 것
    • USB 2.0
      • 허브 중계기
      • 트랜잭션 변환기
      • 허브 컨트롤러
      • 속도
      • 활성 링크 유지
    • USB 3.0
      • 버스 속도
      • 구성 요소
      • 관리 트래픽
    • 허브 클래스
      • 허브 디스크립터
      • 허브 클래스 요청
      • 포트 표시기
  • 16장 전원 관리
    • 전원 옵션
      • 전압
      • 버스 전원 사용
      • 필요 전원
      • 호스트로 알림
      • 배터리 충전
    • 허브 전원
      • 전원 소스
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0011 → 1011