Меню

Как правильно подключить SCSI устройства

Практикум по SCSI

В последнее время на нашем рынке появилось большое количество разнообразных приборов, существенно расширяющих возможности компьютера. Это, в первую очередь, накопители Zip, Jaz и магнитооптика, это различного типа накопители на магнитной ленте, а также устройства однократной и многократной записи на компакт-диски. Большой популярностью стали пользоваться сканеры. Цены на жесткие диски снизились до такой степени, что компьютер с двумя-тремя дисками уже не редкость, а сервер обязательно содержит отказоустойчивый дисковый массив. В связи с этим довольно часто возникает задача подключения к компьютеру новых устройств. Наиболее просто данная задача решается, если в компьютере установлен SCSI контроллер.

В отличие от IDE, поддерживающего ограниченный набор внутренних периферийных устройств, интерфейс SCSI был разработан, чтобы поддерживать много видов, как внутренних, так и внешних устройств.

Что такое SCSI интерфейс?

В процессе развития был принят стандарт SCSI-2: существенное развитие базового SCSI. Увеличена скорость передачи (до 3 Мб/с в асинхронном и до 10 Мб/с в синхронном режиме) – Fast SCSI. Добавлены новые команды и сообщения, поддержка контроля четности сделана обязательной. Введена возможность расширения шины данных до 16 разрядов (Wide SCSI), что обеспечило скорость до 20 Мб/с. Введен новый 68-контактный соединительный разъем.

Последующая спецификация, SCSI-3 уже не только ввела новые скорости передачи, но и значительно расширила систему команд. Кроме того, в качестве среды передачи допускается использование, наряду с традиционным параллельным шинным интерфейсом, и других параллельных и последовательных протоколов: Fibre Channel, IEEE 1394 Firewire и Serial Storage Protocol (SSP).

В настоящее время наиболее широко применяется интерфейс Ultra SCSI, использующий частоту шины 20 MHz. Интерфейс Ultra/Wide SCSI поддерживает 16 устройств и обеспечивает скорость передачи данных до 40 Мбайт в секунду. Но он постепенно вытесняется более скоростным Ultra2 Wide SCSI, обеспечивающим скорость передачи до 80 МБ/сек.

Непрерывное повышение тактовой частоты шины привело к необходимости ограничить максимальную длину соединительного кабеля в интерфейсе Ultra SCSI до полутора метров. Поэтому при дальнейшем увеличении тактовой частоты, в соответствии с рекомендациями SCSI-3, изменилось количество проводов шины, технология исполнения самой шины и уровни передаваемых по ней сигналов. Соединительный разъем остался таким же, как и в интерфейсе Ultra SCSI. Однако сама шина теперь выполняется витыми проводами (на рис. 1, слева, приведена фотография кабеля Ultra Wide, а справа – на рис. 2б, кабеля Ultra2 Wide).

Каждый сигнал шины Ultra2 Wide передается по двум проводам в противофазе (дифференциально). Это – так называемая LVD (Low Voltage Differential), низковольтная дифференциальная передача сигналов. Благодаря дифференциальной передаче сигналов допустимую длину соединительного кабеля удалось увеличить до 12 м.
Сравнение различных интерфейсов SCSI приведено в таблице:

Дальнейшее развитие технологии привело к появлению стандарта Ultra160 SCSI. Скорость передачи увеличена 160 Мб в секунду за счет использования обоих фронтов сигнала «запрос/подтверждение» для синхронизации данных. В стандарте Ultra1600/m SCSI используется низкоуровневый дифференциальный интерфейс (LVD), допускается использование кабелей длиной до 12 метров. Новый компонент интерфейса Ultra160/m SCSI – контроль окружения. Эта интеллектуальная технология заключается в проверке подсистемы хранения данных, включая соединительные кабели, объединительные платы, терминаторы, и т.д. Если возникает опасность потери данных, передача происходит на более низких скоростях – метод, широко использующийся модемами и факсимильными аппаратами.

Такое обилие одновременно используемых стандартов создают определенную путаницу. К тому же не совсем понятно, для чего непрерывно увеличивается скорость передачи. Какие приборы могут обеспечить такую скорость?

Этот вопрос требует особого внимания. Действительно, испытания даже самых современных жестких дисков показывают, что их скоростные характеристики далеки от характеристик скорости передачи в шине. Тем не менее, скорость передачи в шине крайне важна. Ведь протокол SCSI разработан для поддержки одновременной работы нескольких приборов, подключенных к одной шине. Данные для одного прибора (для конкретности будем иметь в виду жесткий диск) пересылаются по общей шине в буферную память диска. Пока продолжается медленный процесс записи на диск, пересылаются данные для другого прибора, и т.д. С точки зрения пользователя запись осуществляется как бы одновременно на несколько дисков. Поэтому шина должна обеспечивать суммарную скорость передачи для всех приборов, подключенных к шине, а, с учетом необходимости передачи служебной информации, и значительно большую.

Как правильно подключить SCSI устройства

Что такое терминатор?

напряжения используются источники вспомогательного напряжения (один или несколько). Эти напряжения автоматически подстраиваются таким образом, чтобы обеспечить оптимальные условия приема передаваемых по шине сигналов. Разновидностью описанного метода является согласование с принудительным ограничением сигнала. Для реализации данного метода в активном терминаторе устанавливаются фиксирующие диоды, которые ограничивают максимальные и минимальные напряжения входных сигналов на определенных уровнях. Уровни сигналов, в свою очередь, можно задавать, изменяя опорные напряжения.

В большинстве случаев, как контроллер, так и все приборы SCSI имеют встроенные активные терминаторы, которые можно включить или отключить. Однако, как правило, лучше не полагаться на встроенный терминатор, а подключить внешний. Желательно, конечно, не использовать пассивный терминатор. Современные терминаторы обязательно имеют в своем обозначении соответствующую надпись.

Маркировка терминаторов для Ultra2 Wide SCSI

Как правильно подключать терминаторы?

Если к контроллеру SCSI подключается несколько приборов, то терминаторы должны быть установлены только на концах шины SCSI. Так, если все подключаемые приборы внутренние, то терминаторы должны быть включены на контроллере SCSI и на одном (и только одном) приборе, который физически подключен к последнему разъему шины SCSI. Лучшие результаты получаются, если к последнему разъему подключен активный внешний терминатор, а внутренние терминаторы на всех приборах (кроме контроллера) выключены. Кстати, в последнее время многие приборы (например, жесткие диски SE/LVD) вообще не имеют встроенного терминатора.

Если все подключаемые приборы внешние, то терминаторы должны быть включены на контроллере и последнем подключенном внешнем приборе. Следует заметить, что внешние SCSI приборы в подавляющем большинстве имеют два разъема, к одному из которых подключается шина SCSI от компьютера, а к другому могут подключаться другие SCSI устройства. В этом случае целесообразно отключить внутренние терминаторы всех приборов и использовать активный внешний терминатор.

Если необходимо к одному SCSI контроллеру подключить, как внутренние, так и внешние приборы, то контроллер подключается к промежуточному разъему шины SCSI. Часть шины SCSI используется для подключения внутренних устройств, а другая часть заканчивается разъемом для подключения внешних устройств. В этом случае внутренний терминатор контроллера должен быть выключен. На внутреннем приборе, подключенном к последнему разъему шины SCSI, терминатор должен быть включен, а на остальных внутренних приборах – выключен. На разъеме для подключения внешних приборов всегда должен быть установлен активный внешний терминатор. При подключении внешнего SCSI устройства, внешний терминатор снимается, к разъему SCSI подключается внешний прибор, а к дополнительному разъему внешнего прибора подключается снятый ранее внешний терминатор (не забудьте правильно установить номер внешнего устройства, а то компьютер просто «зависнет»).

Подключение терминаторов для устройств с разными интерфейсами

Наиболее распространенной ошибкой является подключение к шине Wide SCSI-2 нескольких жестких дисков с интерфейсом Wide SCSI-2 (или Ultra Wide SCSI-2), а к последнему разъему подключается через переходник CD-ROM с интерфейсом SCSI-2. Несмотря на то, что на CD-ROMе будет включен терминатор, этот терминатор осуществит согласование только 8 линий шины, тогда как остальные 8 линий, используемые в интерфейсе Wide SCSI, окажутся «висящими в воздухе».

Более правильным решением будет подключение приборов с 8-разрядным SCSI интерфейсом к промежуточным разъемам шины (терминаторы 8-разрядных приборов выключены). К последнему разъему подключить прибор Wide SCSI с включенным терминатором (или активный внешний терминатор). Конечно, наличие переходника все равно ухудшает показатели системы. Такого варианта по возможности следует избегать (так же, впрочем, как и вообще использования на одной шине высокоскоростных и медленных устройств). Однако, в данной ситуации это все-таки правильный вариант подключения. Контроллеры Ultra2 SCSI имеют в своем составе встроенный преобразователь интерфейсов, что позволяет подключить все приборы стандарта Ultra2 к отдельной шине, не смешивая их с менее скоростными устройствами.

Особенности контроллеров с двумя разъемами

Если к такому контроллеру подключаются устройства только одного стандарта, то оба переключателя устанавливаются в положение «On». Шина SCSI (или WIDE SCSI) подключается одним конечным разъемом к контроллеру, к другому конечному разъему подключается прибор с включенным терминатором. Остальные приборы с выключенными терминаторами подключаются к промежуточным разъемам.

При необходимости подключения нескольких устройств с различными интерфейсами, используется две шины: SCSI и Wide SCSI. Обе шины своими конечными разъемами подключаются к соответствующим разъемам контроллера. Приборы подключаются к шинам в соответствии с поддерживаемым ими стандартом. Терминаторы включаются только на приборе, подключенном к конечному разъему шины SCSI, и на приборе, подключенном к конечному разъему шины Wide SCSI. На контроллере переключатели терминаторов устанавливаются в положения «High On» и «Low Off».

В последнее время контроллеры, в том числе и установленные на материнской плате, не имеют такого переключателя (или соответствующего пункта в меню BIOS). Есть только «Terminator On/Off». В этом случае речь идет только о младших 8 разрядах шины. Старшие разряды всегда затерминированы.

Питание активных терминаторов

Если по условиям нормального согласования шины необходимо применение активного внешнего терминатора, то нужно позаботиться о подаче на него питающего напряжения. Для этого, на одном из устройств, подключенных к данной шине, должен быть включен режим подачи напряжения в шину («Power to SCSI Bus»). Если этого не сделать, то внешний терминатор просто не будет нормально работать.

Во всех рассмотренных выше случаях наилучшие результаты обычно достигаются при питании всех терминаторов от одного источника. Чтобы подать напряжение питания на все терминаторы от одного источника на одном (любом) приборе, включается режим питания встроенного в данный прибор терминатора от внутреннего источника питания и одновременно режим подачи напряжения питания терминаторов в шину. Для этого на данном приборе перемычки (переключатели) устанавливаются в положение «Power to SCSI Bus and Drive». На остальных приборах, на которых необходимо включить терминирование, устанавливается режим питания терминатора от шины SCSI (перемычки или переключатели устанавливаются в положение «Power from SCSI Bus»).

В подавляющем большинстве случаев система будет нормально работать и в случае, если каждый терминатор питается от своего источника. Главное, чтобы на каждый терминатор подавалось напряжение хотя бы от одного источника. Более того, ничего страшного не произойдет, если несколько приборов будут установлены в режим подачи напряжения питания терминаторов в линию. Цепи питания терминаторов всех приборов имеют защиту от встречно поданного напряжения.

Читайте также:  Бытовое газовое оборудование магазины саратов

Источник

Национальная библиотека им. Н. Э. Баумана
Bauman National Library

Персональные инструменты

SCSI (Small Computer Systems Interface)

Small Computer System Interface

HDD-inerfaces-SCSI 2 630x420.jpg
Year created 1970-1982
Supersedes Shugart Computer Systems Interface/Small Computer Systems Interface (SCSI)
Speed 5-16 Gbit/s
Hotplugging interface Yes

Small Computer System Interface (ранее Shugart Computer Systems Interface, позднее SCSI или «скази») является видом связи для запоминающих устройств, накопителей и иной аппаратуры на персональном компьютере (ПК), иначе интерфейсом внешних накопителей. Упомянутая выше связь проявляется в обмене информацией между устройствами внешней памяти и материнской платой ПК [Источник 1] .

Содержание

  • 1 История создания SCSI
  • 2 Характеристики стандартов SCSI
    • 2.1 Internet Small Computer System Interface (iSCSI)
    • 2.2 SCSI RDMA Protocol
    • 2.3 USB Attached SCSI
    • 2.4 Serial Attached SCSI (SAS)
  • 3 Компании LSI и Adaptec
  • 4 Примечания
  • 5 Источники

История создания SCSI

Изначально данный интерфейс внешних накопителей был разработан компанией Shugart Associates приблизительно в 1970-ых годах для подключения к ПК различных сканеров, принтеров, жестких дисков, магнитооптических накопителей, CD и DVD приводов, стримеров (ленточные накопители) и иных периферийных устройств, то есть настоящий интерфейс объединяет на одной шине различные по назначениям устройства. Сперва настоящий интерфейс носил название SASI (Shugart Associates System Interface). Позднее SASI был переименован Национальным Институтом Стандартизации США (ANSI), схожим с нашим ГОСТ-ом, в SCSI в связи с появлением в 1982 году нового стандарта [Источник 2] .Как правило такой интерфейс широко используется на серверах, так как обеспечивает максимальную скорость работы вышеперечисленных устройств как целого, так и дифференцируемого механизма. Так, например, скорость передачи данных (пропускная способность), обеспечиваемая интерфейсом Ultra-640 SCSI, составляет 640 МБ/с при длине кабеля в 12 метров. Стоит отметить тот факт, что такой интерфейс влияет на характеристики работы внешних устройств не менее, чем сами физические параметры таких устройств. Так от интерфейса, используемого для жесткого диска, зависит выбор кабеля или переходника, которые предназначены для подключения данного жесткого диска к материнской плате. Кроме того, данный интерфейс малых компьютеров, также называемый и параллельным интерфейсом (передача информации происходит по нескольким проводникам), используется в компьютерах Apple Macintosh и системах UNIX для подключения к ПК периферийных устройств. Почти все Apple ПК Macintosh, за исключением самых ранних маков, имеют порт SCSI для подключения принтеров и дисков, также возможно подключение к одному порту SCSI одновременно нескольких устройств, именно поэтому это не просто интерфейс, а шина ввода/вывода (Input/Output).

Характеристики стандартов SCSI

Набор команд стандарта SCSI довольно таки широко распространен, взять хотя бы набор команд SCSI, программно реализованные в едином стеке (непрерывная область оперативной памяти, организованная по принципу стопки тарелок) [1] Windows для поддержки устройств хранения данных. Более того эти же команды воплощены в USB (использование различных внешних USB хранилищ данных) и в работе CD/DVD и BlueRay (IDA/ATA и SATA интерфейсы). Для непосредственного подключения устройств с SCSI к материнской плате используется SCSI-контроллер с собственным BIOS. В настоящее время существуют следующие стандарты SCSI [Источник 3] :

  • SCSI-1;
  • SCSI-2/Fast SCSI;
  • Wide SCSI;
  • Ultra SCSI/ Ultra-Wide SCSI/ SCSI-3;
  • Ultra2SCSI.

Стоит также обратить внимание на FCP (Fibre Channel Protocol/ FC) — протокол передачи данных SCSI по оптическим волоконным каналам, с помощью которого увеличивается пропускная способность и длина прокладываемых проводов. Как говорилось ранее, SCSI широко применяется на серверах, где FCP подключает серверы к системам хранения данных, но основным фактором его использования в основном только на серверах является его довольно таки высокая стоимость. Хоть вы больше и не встретите стандарт SCSI среди пользовательских ПК, но вы сможете найти SCSI в корпоративной серверной среде. Уже более позднее обеспечение с интерфейсом SCSI стали включать UAS (USB Attached SCSI) и SAS (Serial Attached SCSI). На сегодняшний день ведущим интерфейсом хранения данных ПК является стандарт IDE (Integrated Drive Electronics), описанная стандартом ATA, а позднее SATA. Кроме того, многие производители ПК прекратили использовать SCSI, ему на смену пришли такие стандарты как USB и FireWire.

Сравнительная характеристика стандартов SCSI

Наименование Разрядность шины Пропускная способность Макс. Длина кабеля Макс. кол-во устр-в
SCSI-2 8бит 5-10Мбайт/с 8/16
Wide SCSI-2 16 бит 20 Мбайт/с 3 м 16
Fast SCSI-2 8 бит 10-20 Мбайт/с 3 м 8
Fast Wide SCSI-2 6 бит 20Мбайт/с 3 м 16
Wide Ultra-2 SCSI 16 бит 80 Мбайт/с 12 м 16
Ultra-2 SCSI 8 бит 40 Мбайт/с 12 м 8
Ultra SCSI-3 8 бит/16 бит (20 Мбайт/с) / (40 Мбайт/с) 1,5 м 8/16

Internet Small Computer System Interface (iSCSI)

Стандарт iSCSI обеспечивает обработку команд интерфейса SCSI через Интернет, наиболее часто применяется в локальных IP-сетях различных компаний. Настоящий стандарт отличается от протокола передачи данных FCPТ тем, что не требует дорогостоящего оборудования и является альтернативной заменой оптоволоконных каналов. Назначение iSCSI:

  1. интеграция хранения данных, как правило в датацентрах, вместо изолированных сетевых хранилищ;
  2. защита от сбоев, возможность перемещения дисковых массивов по сети Интернет.

Недостатком такого стандарта является зависимость iSCSI от физического и канального уровней сетевой модели, которые и определяют максимальное время задержек и непосредственно скорость в среде.

SCSI RDMA Protocol

SCSI RDMA (или remote SCSI protocol) — подключение одного компьютера подключиться к ресурсам другого при использовании протокола удаленного прямого доступа к памяти. RDMA характеризуется низкой латентностью (характеристика оперативной памяти) [2] и высокой пропускной способностью, именно поэтому он получил наибольшее применение в кластерах [3]

USB Attached SCSI

USB Attached SCSI — реализация подключения через USB-интерфейс, теоретически обеспечивается скорость до 3200 Мбит/с.

Serial Attached SCSI (SAS)

Serial Attached SCSI (SAS) — последовательный наиболее распространенный вид интерфейса для передачи данных и обмена данными с жесткими дисками и ленточными накопителями, который развился на базе SCSI, производящийся такими компаниями, как Samsung, Seagate, Fujitsu и другими, также последовательный интерфейс передачи данных, используемый для обмена информацией с жесткими дисками и ленточными накопителями [Источник 4] .

Настоящий последовательный стандарт использует всего три протокола передачи данных:

  • SSP — Serial SCSI Protocol;
  • STP — Serial ATA Tunneled Protocol;
  • SMP — Serial Management Protocol.

Если первые два протокола предназначены непосредственно для самой передачи данных, то последний из них является протоколом управления интерфейсом в целом. Особенностью настоящего вида интерфейса является передача сигнала осуществляется по четырем проводникам: первая пара получает непосредственно сам сигнал, вторая пара — отправляет его. Скорость передачи данных – около 1,5-3,0 Гбайт/сек.

Различия SAS систем от параллельного SCSI:

  1. компактные провода (сигнальных линий стало меньше);
  2. использование соединения точка-точка вместо шины, при использовании которой контроллер способен работать лишь с одним устройством;
  3. SAS не нуждается в специальной насадке-терминаторе на кабель;
  4. новый SCSI способен поддерживать более 16384 устройств;
  5. SAS обеспечивает высокую пропускную способность;
  6. совместим с устройствами SATA [4]

Компании LSI и Adaptec

История хранения данных SCSI и SAS неразрывно связанна с историей развития компаний LSI и Adaptec. Компания LSI была одной из первых компаний, которые ввели в использование устройства ASIC (Application Specific Integrated Circuit) — это специализированные микросхемы. Для LSI история SCSI началась с приобретения в 1998 году подразделения Symbios, в свое время бывшей частью NCR, AT&T и Hyundai. Подразделение Symbios было основано в 1971 году, на момент приобретения настоящее подразделение являлось производителем SCSI-адаптеров. Все началось с микросхемы LSI53C825AE, позволявшей пропустить до 20MB/s данных и соответствовала стандарту Fast Wide SCSI. Чуть позднее была создана архитектура Fusion-MPT (Message Passing Technology), ускорявшей процесс взаимодействия между компонентами системы ввода/вывода (Input/Output). Настоящая технология дожила и до сегодняшних устройств SAS-3 (12Gbit/s), превосходящие по скорости первые чипы SCSI. Компания SCSI LSI производила кроме контроллеров и другие микросхемы, например, хост-адаптеры и конвертеры (расширители) SCSI. В свою очередь компания Adaptec, в отличие от компании LSI, поскольку в основном ориентировалась на уже готовые продукты, более известна в мире IT под собственным именем. Несколько лет назад компания была продана производителю полупроводниковых устройств PMC и сейчас продукция компании носит название Adaptec by PMC. Компания выпускает устройства для SAS, пережив устройства SCSI [Источник 5] .

История параллельного интерфейса SCSI была долгой и довольно бурной, но, как это бывает, закончилась. Уже более двух лет адаптеры P-SCSI (parallel SCSI) не выпускаются, уступив технологии SAS, уже насчитывающей 2 поколения [Источник 6] .

Источник



SCSI — быстрый и необычный интерфейс

Из этой статьи вы узнаете самое необходимое о SCSI что это такое, где и зачем используется, сколько поколений вышло с момента появления и как реализуется на практике.

Прочитайте — вдруг, SCSI пригодится и вам?

Кабель scsi

Что означает SCSI?

Это набор заглавных букв от фразы Small Computer Systems Interface. На русском языке он звучит как «скази», а расшифровка — системный интерфейс для малых компьютеров.

Данный стандарт создан для объединения компьютерных комплектующих различного назначения на одной шине: винчестеров, дисководов, сканеров, принтеров и пр. Зачем? Чтобы обеспечить им одинаково высокую скорость работы в качестве единого, но в то же время делимого механизма. Вдобавок благодаря SCSI можно использовать один девайс на нескольких компах сразу.

Другие возможности

Эмблема SCSIПомимо простого подключения железа, технология позволяет обмениваться данными и определяет набор команд, который получил широкое распространение. К примеру, в Windows он применяется в едином стеке для устройств хранения информации.

Чаще всего применяются такие команды как запись, чтение, проверка устройств, запрос их характеристик, установка для них новых параметров или возврат предыдущих и т. д.

Также бывает реализация команд поверх проводов и контроллеров других стандартов. Если речь идет о IDE, ATA или SATA, она называется ATAPI — ATA Packet Interface; если сверху протокола USB — Mass Storage device. Таким образом, вы можете, к примеру, подключить выносной жесткий диск через обычный USB и для него будет использоваться имеющийся в операционке драйвер SCSI.

Различные штекера портов

Где востребован SCSI?

На серверах и рабочих станциях высокой производительности. На серверах, относящихся к низкой ценовой категории, и тем более в домашних условиях, этот интерфейс встречается крайне редко; в таких случаях оптимальным вариантом является привычный для нас SATA.

Но естественно никто вам не запрещает ставить такие скази устройства в свой домашний компьютер. Или например в домашний сервер.

Читайте также:  Особенности организации и оборудования рабочих мест должностных лиц кадровых органов

Технология на практике

Все устройства, которые вы хотите подсоединить к одной шине, работают через специальный адаптер, который, в свою очередь, вставляется в свободный слот на материнской плате. Контроллер имеет собственный биос, посредством которого вы можете управлять девайсами. Операционная система распознает и связывается с ними, как обычно, с помощью драйверов.

Плата расширения SCSI

Наличие у SCSI адаптера означает то, что с центрального процессора снимается часть нагрузки, следовательно, железо работает быстрее.

Так как данная технология является последовательной, то и девайсы следует подключать соответственно. Причем каждый должен иметь уникальный ID, и все они — одинаковый интерфейс.

История появления

Я хочу вам поведать историю создания интерфейса не из своего занудства, а потому что через нее вы сможете больше понять о предмете нашего разговора.

Итак, в 1979 году изобретатель 8-дюймовых дискет и производитель магнитных накопителей Алан Шугарт поставил перед собой задачу сделать для своей продукции универсальный интерфейс, который не терял бы своих позиций с учетом развития технологий.

Алан Шугарт

И ему удалось ее решить путем создания стандарта, поддерживающей логическую и практическую (головка, цилиндр, сектор) адресацию. Она основывалась на протоколах 8-битной параллельной отправки информации по пути, включающему в себя несколько линий.

Новшество получило не очень благозвучное для русскоязычного населения название SASI (Shugart Associates Systems Interface), то есть связующий системный интерфейс, именованный в честь отца-основателя.

Через 2 года он поделился своей разработкой с комитетом ANSI (American National Standarts Institute — Национальный Институт Стандартизации США) — то же самое, что и ГОСТ в нашей стране. На базе этого изобретения специалисты ANSI создали SCSI.

ANSI

Поколения интерфейса

Примечательно, что технология создана почти полстолетия назад, а говорим мы о ней до сих пор. Все потому, что она постоянно преображалась. С момента появления вышло 10 версий. Не буду забивать вам голову подробностями о каждой из них. Расскажу только, что было изначально, и что мы имеем теперь.

SCSI-1

  • Возможно подключение максимум 8 устройств к одной шине, в том числе и контроллера.
  • Предельная скорость составляла 1,5 Мб/с в асинхронной вариации («запрос-подтверждение»), и 5 Мб/с в синхронной — на несколько запросов возвращалось столько же подтверждений.
  • Со стороны электрики было 24 линий, включая дифференциальные и однополярные, хотя чаще подавались сигналы второго типа.
  • Частота шины составляла 5 МГц.
  • Самый длинный кабель — 6 м, а для дифференциальной шины HVD — 25 м.

Ultra-640 SCSI

  • Разрядность шины выросла вдвое, соответственно, можно подсоединять до 16 девайсов одновременно.
  • Ее частота составляет 160 МГц DDR.
  • Скорость тоже не идет ни в какое сравнение с первой модификацией — сейчас она достигает 640 Мб/с.
  • Разъем состоит из 68 контактов.
  • Протяженность кабеля достигает 10 м.

Serial Attached SCSI (SAS)

  • Появилась поддержка подключения устройств SATA.
  • Скорость данного интерфейса выросла уже до 12,0 Гбит/с.
  • Как заявляют разработчики, теперь есть возможно подключить 16384 устройств на одну шину! В предыдущем поколении как описано выше было лишь 16.

SAS

Электрика

Есть 3 способа передачи информации относительно электрики:

  • SE (single-ended) — асимметричный вид. Каждый сигнал отправляется по отдельной линии.
  • LVD (low-voltage-differential) — дифференциальный стандарт с низким напряжением. Сигналы «+» и «-» переправляются по разным проводам. Каждому из них отводится одна витая пара. Передаются они под напряжением ±1,8 В.
  • HVD (high-voltage-differential) — аналог предыдущего варианта, но с особыми приёмопередатчиками и увеличенным напряжением.

Нагрузка на интерфейс распределяется при помощи терминаторов, расположенных с обоих концов шины. Согласно электрическим характеристикам они разделяются на:

  • Пассивные — простые резисторы на 132 Ом;
  • Активные — стабилизаторы, производящие необходимый сигнал, а каждая линия питания подсоединяется к ним с сопротивлением в 110 Ом;
  • FPT (Forced Perfect Terminator). Название говорит само за себя — ускоренный улучшенный тип. Он имеет ограничители выбросов, и применяется в высокочастотных интерфейсах.

Чаще всего используется 2-я модель.

Конкурентоспособность SCSI

Стандарт SCSI прошел испытание временем и пользуется популярностью по сей день. Почему?

  • Обладает высокой скоростью;
  • Можно создавать цепь из 15 девайсов;
  • Ими удобно управлять;
  • HDD отличаются повышенной надежностью.

Все же на долю таких накопителей приходится всего около 30 % современного рынка, так как есть у SCSI и недостатки:

  • Дороговизна. Но нужно понимать, что вы платите за качество. Хоть винчестеры SATA обладают большей емкостью при меньшей цене, они не могут похвастаться такой долговечностью.
  • Устаревание. Появился усовершенствованный конкурент — технология SAS (Serial Attached SCSI), которая имеет более компактные провода, не нуждается в терминаторах, позволяет подсоединять больше устройств и обладает лучшей пропускной способностью.

Источник

Для чего нужен SCSI ?

Для чего нужен интерфейс SCSI

Прежде чем переходить к тестированию, наверное, стоит остановиться и поговорить немного подробнее об интерфейсе SCSI. Он довольно редко встречается в домашних компьютерах, хотя и обладает рядом достоинств. Главным из них является возможность одновременного подключения и работы до 15 устройств. По мере своего развития интерфейс SCSI претерпел ряд изменений. Если первый был 8-разрядным, то затем произошел переход на 16-разрядный. Теоретически в особом случае максимальная длина кабеля может составлять до 25 м. По скорости передачи данных также наблюдался плавный прогресс от 20 Мбайт/с в UltraSCSI к 40 Мбайт в Ultra WideSCSI и к 80 Мбайт в Ultra2SCSI. Самый новый интерфейс Ultra160/m SCSI обеспечивает передачу данных со скоростью до 160 Мбайт/c. В случае использования дифференциального подключения в низковольтном варианте LVD (Low Voltage Differential) допустимая длина кабеля составляет 15 м. Причиной редкого использования интерфейса SCSI дома является, как правило, достаточность интерфейса IDE с его 4 потенциальными возможными устройствами, а также такой серьезный фактор, как значительно более высокая цена SCSI-устройств.

Что такое Fibre Channel

Fibre Channel — стандарт интерфейса передачи данных последовательным способом в режиме полного дуплекса. Помимо высокой скорости передачи данных — до 200 Мбайт/с — расстояние, на которое они могут передаваться в случае использования оптиковолоконной связи, может составлять 10 км. При этом поддерживаются такие популярные протоколы передачи данных, как SCSI, IP, Token Ring, Ethernet и т. д. Fibre Channel может быть использован в сетях различной топологии.

SCSI-контроллер

Для того чтобы реализовать интерфейс SCSI, вам понадобится его контроллер. Он существует в двух ипостасях: либо он уже интегрирован на системной плате, либо вы приобретаете его отдельно, как и произошло в нашем случае. Мы использовали PCI SCSI-контроллер Tekram DC-390U2W — наиболее совершенную модель этой линии.

Условия тестирования

Тестирование жесткого диска Quantum Atlas 10K объемом 9,1 Гбайт происходило в следующей конфигурации:

  • системная плата ASUS P2B BIOS ver. 1008;
  • процессор Pentium III 450 МГц
  • графический адаптер ATI Xpert98 8 Мбайт;
  • системный диск Quantum Fireball EL 7,6 Мбайт, UltraDMA 33;
  • SCSI-контроллер Tekram DC-390U2W.

Сам тестируемый диск размечен одним разделом FAT32.

В качестве операционной системы использовалась Windows 98. Тестирование проводилось тестовым пакетом Ziff Davis WinBench 99 ver. 1.1.

Результаты тестирования

Полученные результаты по тесту WinBench 99:

  • Business Disk WinMark — 4750 тыс. байт/с;
  • High-End Disk WinMark — 16 600 тыс. байт/с;
  • Disk Transfer Rate (Begining) — 25 900 тыс. байт/с;
  • Disk Transfer Rate (End) — 16 600 тыс. байт/с;
  • Disk Access — 8,94 мс;
  • Disk CPU Utilization — 5,17%.

Глядя на итоговые цифры, можно сказать, что они по большинству показателей раза в полтора превышают стандартные диски IDE и, естественно, выше, чем у SCSI-дисков со скоростью вращения 7200 об/мин. Освоен очередной 10 000-й рубеж скорости, а все лучшее тут же становится ориентиром для других производителей, не желающих уступать в конкурентной борьбе. Все это в конечном итоге благотворно сказывается на нас — пользователях и на общем прогрессе в сфере дисковых накопителей.

Источник

Высокоскоростные интерфейсы: SCSI

SCSI (Small Computer Systems Interface — Системный интерфейс для малых компьютеров, по-русски произносится как «скази») — интерфейс, разработанный для объединения в единую систему устройств различного профиля: накопителей на жестких магнитных носителях, сканеров, стримеров, CD-ROM и т.п. Суть интерфейса состоит в том, чтобы обеспечить гибкий механизм управления этими устройствами и максимальную скорость их работы как единого, но делимого механизма.

Корни интерфейса SCSI уходят в далекий 1979 год, когда производитель накопителей информации М. Шугарт озадачился найти универсальный стандарт интерфейса для своих дисков, учитывая возможные потребности в будущем. В лабораториях М. Шугарта в итоге был разработан интерфейс, поддерживавший логическую и физическую (головка/цилиндр/сектор) адресацию, базирующийся на протоколах 8-битной параллельной передачи данных по интерфейсу, состоящему из нескольких линий. Этот интерфейс был назван SASI (Shugart Associates Systems Interface — Связующий системный интерфейс Шугарта). Интерфейс, кроме описания протоколов, включал также несколько 6-битных команд; минусом было то, что интерфейс разрабатывался для использования только одной пары хост — устройство.

Позже, в 1981 году, М. Шугарт передал документацию по интерфейсу SASI в комитет ANSI (American National Standarts Institute — Национальный Институт Стандартизации США, аналог ГОСТ), который принял ее за базовую для работы над проектом, который получил название SCSI. Большинство наиболее важных моментов из стандарта SASI перекочевало в SCSI, к примеру, такие важные принципы, как арбитраж устройств, механизмы освобождения шины, возможность использования на шине больше чем одного хост-адаптера и т.п. В 1984 году рабочая документация стандарта SCSI была представлена на рассмотрение ANSI, и, после многочисленных корректировок и дополнений, в 1986 году был принят документ под номером X3.131-1986 — первый официальный стандарт SCSI, который сейчас принято называть SCSI-1. В дополнение к стандарту SASI, SCSI-1 «оброс» такими важными функциональными возможностями, как 10-битные команды, протокола синхронной и асинхронной передачи данных, возможность подключения к одному хост-адаптеру до 8 различных устройств. Последовавшие за SCSI-1, стандарты развивались как в направлении расширения командного языка и в увеличении и усложнении протоколов, так и в увеличении ширины шины, увеличении скорости и количества подключаемых к одному хост-адаптеру устройств. Для текущих стандартов SCSI ширина шины составляет 16 бит, количество подключаемых устройств также равно 16.

Читайте также:  Варианты помещений для открытия рыбного магазина

Индустрия ПК не пропустила возникновения нового стандарта, который тут же был взят на вооружение главным образом производителями НЖМД. На рис. 1, 2 изображены одни из первых образцов SCSI-дисков.

Первые образцы накопителей SCSI

Первые образцы накопителей SCSI

Рис. 1, 2. Первые образцы накопителей SCSI — фирмы SONY (емкость 40 мегабайт)
и Quantum (емкость 120 мегабайт)

Краткая история стандарта SCSI

Самый первый стандарт — SCSI-1; в этом стандарте можно было к одной шине подключить до восьми устройств, включая контроллер. Интерфейс содержит развитые средства управления и в то же время не ориентирован на какой-либо конкретный тип устройств. Имеет 8-pазpядную шину данных, максимальная скорость передачи — до 1,5 МБ/с в асинхронном режиме (по методу «запрос-подтверждение»), и до 5 МБ/с в синхронном режиме (метод «несколько запросов — несколько подтверждений»). Может использоваться контроль четности для обнаружения ошибок. Электрически реализован в виде 24 линий (однополярных или дифференциальных), хотя в подавляющем большинстве устройств применяются однополярные сигналы.

SCSI-2 — существенное развитие базового SCSI. Увеличена скорость передачи (до 3 МБ/с в асинхронном и до 10 МБ/с в синхронном режиме) — Fast SCSI. Добавлены новые команды и сообщения, поддержка контроля четности сделана обязательной. Введена возможность расширения шины данных до 16 разрядов (Wide SCSI), что обеспечило скорость до 20 МБ/с. Введен новый 68-контактный соединительный разъем. Последующая спецификация, SCSI-3, уже не только ввела новые скорости передачи, но и значительно расширила систему команд. Кроме того, в качестве среды передачи допускается использование, наряду с традиционным параллельным шинным интерфейсом, и других параллельных и последовательных протоколов: Fibre Channel, IEEE 1394 Firewire и Serial Storage Protocol (SSP).

Интерфейс Ultra SCSI, использует частоту шины 20 МГц. Интерфейс Ultra/Wide SCSI поддерживает 16 устройств и обеспечивает скорость передачи данных до 40 МБ/с. Более скоростной Ultra-2 Wide SCSI, обеспечивающим скорость передачи до 80 МБ/с. Следующие интерфейсы — Ultra-3 SCSI, Ultra 320 SCSI, Ultra 640 SCSI — не привнесли ничего принципиально нового в стандарт, кроме скорости. Они остаются также с шириной шины 16 бит, и также к интерфейсу можно подключить до 16 устройств. Сравнительная характеристика стандартов SCSI приведена в таблице 1.

Стандарт Максимальная скорость шины, Мбайт/сек. Разрядность шины Максимальная длина кабеля, м Максимальное число устройств
Единственное уст-во LVD HVD
SCSI-1 5 8 6 (3) 25 8
SCSI-2 10 8 3 (3) 25 8
Wide SCSI-2 20 16 3 (3) 25 16
SCSI-3 20 8 1.5 (3) 25 8
Wide SCSI-3 40 16 (3) 25 16
Ultra2 SCSI 40 8 (4) 12 25 8
Wide Ultra-2 SCSI 80 16 (4) 12 25 16
Ultra-3 SCSI, или Ultra-160 SCSI 160 16 (4) 12 (5) 16
Ultra 320 SCSI 320 16 (4) 12 (5) 16
Ultra 640 SCSI 640 16 (4) (7) (5) 16

Что такое хост-адаптер?

Хост-адаптер — это устройство, подключаемое к шине ПК, обеспечивающее хосту (значение слова «хост» применительно к стандартам, описывающим интерфейсы передачи данных (англ. host), наиболее полно описывает словосочетание «хозяин шины») связь с устройствами SCSI. Наименование «адаптер» выбрано не случайно — этим указывается, что вся логика работы устройств расположена в периферийных устройствах на шине; для устройств называемых «контроллер» логика расположена в них самих.

Следующие производители выпускают или выпускали в прошлом хост-адаптеры для SCSI-устройств:

Примером хост-адаптера может служить устройство, изображенное на рис. 3.

SCSI хост-адаптер фирмы Adaptec

Рис. 3. SCSI хост-адаптер фирмы Adaptec

Современные производители НЖМД SCSI

В настоящее время рынок НЖМД переживает бурную эволюцию — новые, высокоскоростные стандарты Serial ATA приходят на смену Parallel АТА. И, хотя новые устройства SATA уже вплотную приблизились по скорости работы к устройствам SCSI, а где-то и обгоняют их, SCSI-устройства остаются всё так же популярны в High-End компьютерах — серверах и информационных массивах. Связано это, прежде всего, с высокой надежностью SCSI-накопителей — как в силу относительной простоты стандартов SCSI и продуманным электрическим интерфейсом, так и в связи с традиционно более тщательной конструкторской и производственной проработкой устройств. На долю SCSI приходится приблизительно 30 процентов всего рынка НЖМД, и вряд ли он когда-нибудь перешагнет этот рубеж: оборудование ПК всеми необходимыми кабелями, переходниками, а также покупка самого хост-адаптора обойдется приблизительно в $100, накопители же будут стоить в несколько раз больше их IDE-собратьев. Современными производителями дисков SCSI являются:

Конкуренция на рынке SCSI-дисков невелика — скорее всего, оттого, что рынок имеет достаточную наполненность и не развивается так бурно, как рынок IDE-устройств — и связано это, прежде всего, с тем, что SCSI-устройства используются чаще всего в серверах, спрос на которые не так велик. Удобство SCSI-устройств состоит в том, что они могут быть легко заменяемы по ходу работы, без отключения и потери работоспособности сервера. Это очень важно для серверов, и совершенно не обязательно для рабочих станций. Как правило, сервера (рис. 4) оборудованы специальными салазками (рис. 5), в которые диск в специальном креплении (рис. 6) вставляется очень легко.

Серевер, оборудованный дисками SCSI

Рис. 4. Серевер, оборудованный дисками SCSI

Отсек для дисков SCSI

Рис. 5. Отсек для дисков SCSI

Крепление для дисков SCSI, применяемое в серверах с поддержкой функции «горячая замена»

Рис. 6. Крепление для дисков SCSI, применяемое в серверах с поддержкой функции «горячая замена»

Стоить заметить, что очень часто производители серверов перемаркировывают накопители, давая им свои бренды. Как пример приведу накопители, изъятые из серверов Hewlett Packard и IBM e-Server (рис. 7, 8), на которых реального производителя НЖМД можно узнать только по названию модели; автор видел также диски, извлеченные из серверов Dell, на которых даже эта информация отсутствовала.

Современные SCSI-диски, используемые в серверах

Современные SCSI-диски, используемые в серверах

Рис. 7, 8. Современные SCSI-диски, используемые в серверах

Типы разъемов SCSI

Рис. 9. Используемые в настоящее время типы разъемов SCSI

Устройства SCSI могут иметь различные типы разъемов для их подключения к хост-адаптеру (см. рис. 9) — прежде всего это связано с конструктивными особенностями самого устройства. Наиболее часто для HDD применяется разъем HD68 (рис. 10), немного менее часто — SCA80 (рис. 11). В далеком прошлом, в конце 80-х — начале 90-х годов, практически все накопители SCSI соединялись с хостом посредством разъема НЕ50 (рис. 12). В настоящее время этот разъем практически не встречается.

Разъем HD68

Разъем SCA80

Разъем НE50

Рис. 10. Разъем HD68.
Рис. 11. Разъем SCA80.
Рис. 12. Разъем НE50.

Для подключения различных по конфигурации разъема устройств к шине часто могут потребоваться специализированные переходники. Такие переходники, например, выпускает компания SCS (http://www.scaadapters.com), их стоимость колеблется от $10 до $35 за штуку. Полный набор для работы с любым SCSI-устройством изображен на рис. 13, на рис. 14 — 18 каждый переходник изображен отдельно

Необходимые для подключения SCSI-устройств переходники

Рис. 13. Необходимые для подключения SCSI-устройств переходники

Необходимые для подключения SCSI-устройств переходники

Необходимые для подключения SCSI-устройств переходники

Необходимые для подключения SCSI-устройств переходники

Необходимые для подключения SCSI-устройств переходники

Необходимые для подключения SCSI-устройств переходники

Рис. 14 — 18. То же, что рис. 13, по отдельности.

Как работает SCSI

Для согласования нагрузок на шине SCSI используют терминаторы, которые по электрическим свойствам делятся на пассивные, активные и FPT-терминаторы. Терминаторы должны запитываться, поэтому в интерфейсе имеются линии питания терминаторов (Terminator Power). Пассивные терминаторы использовались в устройствах SCSI-1, представляют собой обычные резисторы сопротивлением 132 Ом. Активные терминаторы представляют собой стабилизатор, вырабатывающий нужный сигнал — при этом каждая линия соединяется с этим стабилизатором через резистор сопротивлением 110 Ом. В настоящее время применяются только активные терминаторы, при этом используются источники вспомогательного напряжения — для этих целей обычно используют вспомогательные диоды, которые фиксируют напряжение входных сигналов на необходимом уровне. Наконец, терминаторы FPT (Forced Perfect Terminator — Ускоренный улучшенный терминатор) суть улучшение активных терминаторов, оборудование их ограничителями выбросов. Их применение — в высокочастотных версиях SCSI.

Все устройства SCSI принято делить на инициаторы и исполнители. При этом следует учитывать, что шина может быть стандартной (8 бит) или расширенной (16 бит) разрядности. Учитывая все это, все количество возможных комбинаций подключения устройств можно свести к четырем:

1. Стандартный инициатор — стандартный исполнитель
2. Расширенный инициатор — расширенный исполнитель
3. Стандартный инициатор — расширенный исполнитель
4. Расширенный инициатор — стандартный исполнитель

При подключении стандартных исполнителей к расширенным инициаторам проблем возникнуть не может — расширенный стандарт поддерживает все функции стандартного, однако при обратном подключении могут возникнуть сложности с подключением терминаторов. В реале эти проблемы легко решаются использованием переходников (см. выше).

Состояния шины SCSI принято делить на фазы. Таких фаз существует всего пять: шина свободна, арбитраж (при этом инициатор может получить управление шиной), выбор (при этом инициатор, вошедший в фазу арбитража первым, выбирает исполнителя для дальнейшей работы), перевыбор (исполнитель подтверждает инициатору, что он им выбран для работы и готов к работе) и информационная фаза (запрос-передача команд, данных, сообщений). Блок-схема последовательности фаз одного цикла работы по шине SCSI представлена на рис. 19.

После фазы выбора инициатор может произвести таймаут, для чего может использовать два способа — выполнить аппаратный сброс либо перейти в фазу «шина свободна». В любом случае, окончанием цикла работы по шине SCSI будет выставление статуса «команда выполнена» либо передача соответствующего сообщения с освобождением шины. Аналогично стандарту АТА, в системах SCSI может применяться сброс устройства по двум протоколам — по протоколу аппаратного сброса (hard reset) и по протоколу программного сброса (soft reset). В обоих случаях на линии Reset (сброс) будет выставлен бит единица, различия типов сбросов заключаются в их механизме и целях — как правило, аппаратный сброс осуществляется для сбрасывания операций по всей системе SCSI-устройств, программный же применяется для сбрасывания только одного устройства, не мешая работе остальных.

Рис. 19. Блок-схема фазовой последовательности работы шины SCSI

На шине SCSI используется девять сигналов управления: BSY (Busy, Занят), SEL (Selection, Выбор), C/D (Command/Data, Управление/Данные), I/O (Input/Output, Ввод/Вывод), MSG (Message, Сообщение), REQ (Request, Запрос), ACK (Acknowledge, Подтверждение), RST (Reset, Сброс), ATN (Attention, Внимание). Источниками сигналов Занят, Выбор и Сброс могут быть и инициатор, и исполнитель; только исполнитель может быть источником сигнала Подтверждение; остальные сигналы являются прерогативой инициатора. Типы передачи информации кодируются комбинациями бит, выставляемыми для сигналов Сообщение, Управление/Данные, Ввод/Вывод, как показано в табл. 2.

Источник