Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Уральский федеральный университет имени первого
Президента России Б.Н. Ельцина»
Доклад на тему
«SCSI интерфейс»
По дисциплине
«Интерфейсы периферийных устройств»
Преподаватель
Студент
Екатеринбург 2012 г.
Интерфейс SCSI уходит своими корнями в начало 1960-х годов. В то время в широко распространенных больших машинах корпорации IBM применялась байтовая параллельная шина В/В, называемая блок мультиплексным каналом и ориентированная на блочные передачи. Осознавая необходимость стандартизации интерфейсов, комитет X3T9. 3 Американского национального института стандартов (ANSI) в начале 1980-х годов приступил к разработке подобного стандарта. Несмотря на широкую популярность блок-мультиплексного канала корпорации IBM, комитет решил не принимать его в неизменном виде - отчасти, быть может, потому, что “это не наше”, а отчасти под давлением конкурентов компании IBM. Стандарт, который разрабатывал ANSI, получил название интеллектуального периферийного интерфейса(IPI). Шина IPI представляла собой по существу функциональный эквивалент блок-мультиплексного канала с добавлением некоторых новых свойств. В качестве альтернативы блок-мультиплексному каналу корпорации IBM другие группы специалистов в то время разрабатывали собственные параллельные шины В/В.
Так фирма Shugart Associates разработала Системный интерфейс SASI (Shugart Associates System Interface). Эта фирма была одним из ведущих производителей дисковых накопителей, под влиянием чего ряд других изготовителей также применил этот интерфейс в своих изделиях. В результате интерфейс SASI получил относительно широкое распространение. Компания Shugart была исключительно заинтересована в том, чтобы комитет принял ее интерфейсную шину, а не шину IPI. Когда выяснилось, что интерфейс SASI может проиграть в этой борьбе, компания присвоила ему новое наименование SCSI и представила в комитет X3T9. 2, который заинтересовался проблемами интерфейсов нижнего уровня, где конкуренция была менее жесткой.
В 1984 г. комитет ANSI закончил разработку спецификацииSCSI-1, и она была опубликована в своем окончательном виде в 1986 г. Последующие дополнения и усовершенствования привели к созданию спецификации SCSI-2.
SCSI широко применяется на серверах, высокопроизводительных рабочих станциях; RAID-массивы на серверах часто строятся на жёстких дисках со SCSI-интерфейсом (однако, в серверах нижнего ценового диапазона всё чаще применяются RAID-массивы на основе SATA). В настоящее время устройства на шине SAS постепенно вытесняют устаревшую шину SCSI.
Система команд SCSI на уровне программного обеспечения употребляется в единых стеках поддержки устройств хранения данных в ряде операционных систем, таких, как Microsoft Windows.
Существует реализация системы команд SCSI поверх оборудования (контроллеров и кабелей) IDE/ATA/SATA, называемая ATAPI - ATA Packet Interface. Все используемые в компьютерной технике подключаемые по IDE/ATA/SATA приводы CD/DVD/Blu-Ray используют эту технологию.
Также система команд SCSI реализована поверх протокола USB, что является частью спецификации класса Mass Storage device. Это позволяет подключать через интерфейс USB любые хранилища данных (от флеш-накопителей до внешних жёстких дисков), не разрабатывая для них собственного протокола обмена, а вместо этого используя имеющийся в операционной системе драйвер SCSI.
В 6 пункте.
Как и в шине PCI, в шине SCSI предполагается возможность обмена информацией между любой парой устройств. Конечно, чаще всего обмен производится между хост-адаптером и периферийными устройствами. "Умное" ПО способно иногда и "срезать углы" – копирование данных между устройствами производить без выхода на системную шину компьютера. Здесь большие возможности имеют интеллектуальные хост-адаптеры со встроенной кэш-памятью. В каждом обмене по шине принимает участие его инициатор (Initiator) и целевое устройство (Target). В таблице приводится назначение сигналов шины.
Сигнал | Источик: | Назначение |
DBx# | - | Инверсная шина данных с битами паритета |
TERMPWR | - | Питание терминаторов |
ATN# | I | Внимание |
BSY# | I, T | Шина занята |
REQ# | T | Запрос на пересылку данных |
ACK# | I | Ответ на REQ# |
RST# | I, T | Сброс |
MSG# | T | Target передает сообщение |
SEL# | I/T | Выбор (Select) целевого устройства инициатором или Reselect инициатора целевым устройством |
C/D# | T | Управление(0) / данные(1) на шине |
I/O# | T | Направление передачи относительно инициатора или фаза Selection(1)/Reselection(0) |
Таблица. Назначение сигналов шины SCSI.
Как было отмечено вначале, последующие версии SCSI значительно расширили возможности этого интерфейса, в частности, за счет увеличения ширины шины и тактовой частоты, а также применения иной, дифференциальной схемы передачи электрических сигналов. Кроме того, использование так называемых удлинителей (extender) и коммутаторов (switch) позволяет увеличить общую протяженность шины и организовать нечто наподобие сети из устройств SCSI.
По типу сигналов различают линейные (Single Ended) и дифференциальные (Differential) версии SCSI, их кабели и разъемы идентичны, но электрической совместимости устройств между ними нет.
Внутренние разъемы | |
Low-Density 50-pin | подключение внутренних narrow устройств - HDD, CD- ROM, CD-R, MO, ZIP (как IDE, только на 50 контактов) |
High-Density 68-pin | подключение внутренних wide устройств, в основном HDD |
Внешние разъемы | |
DB-25 | 25 подключение внешних медленных устройств, в основном сканеров, IOmega Zip Plus. наиболее распространен на Mac. (как у модема) |
Low-Density 50-pin | или Centronics 50-pin. внешнее подключение сканеров, стриммеров. обычно SCSI-1. |
High-Density 50-pin | или Micro DB50, Mini DB50. Стандартный внешний narrow разъем |
High-Density 68-pin | или Micro DB68, Mini DB68. Стандартный внешний wide разъем |
High-Density 68-pin | или Micro Centronics. по некоторым источникам применяется для внешнего подключения SCSI устройств. |
Дифференциальная версия для каждого сигнала использует витую пару проводников и специальные приемопередатчики, при этом становится допустимой большая суммарная длина кабеля, сохраняя высокую частоту обмена. Дифференциальный интерфейс применяется в мощных дисковых системах серверов, но в обычных ПК не распространен.
В линейной версии сигнал должен идти по своему одному проводнику, скрученному (или, по крайней мере, отдельному от другого в плоском шлейфе) с нулевым (обратным) проводом.
SCSI-устройства соединяются кабелями в цепочку, на крайних устройствах подключаются терминаторы. Часто одним из крайних устройств является хост-адаптер. Он может иметь для каждого канала как внутренний разъем, так и внешний.
По электрическим свойствам различают следующие типы терминаторов:
Активные терминаторы требуют питания, для этого имеются специальные линии интерфейса TERMPWR.
Параллельный интерфейс SCSI является исторически первым и самым известным. Существует три стандарта электрической организации параллельного интерфейса SCSI:
SE (англ. single-ended) - асимметричный SCSI, для передачи каждого сигнала используется отдельный проводник.
LVD (англ. low-voltage-differential) — интерфейс дифференциальной шины низкого напряжения, сигналы положительной и отрицательной полярности идут по разным физическим проводам - витой паре. На один сигнал приходится по одной витой паре проводников. Используемое напряжение при передаче сигналов ±1,8 В.
HVD (англ. high-voltage-differential) — интерфейс дифференциальной шины высокого напряжения, отличается от LVD повышенным напряжением и специальными приемопередатчиками.
Первый стандарт SCSI имеет 50-контактный неэкранированный разъем для внутрисистемных соединений и аналогичный экранированный разъем типа Centronics (Alternative 2) для внешних подключений. Передача сигналов осуществляется 50 контактным кабелем типа - A-50 на 8 разрядной (битной) шине. Но надо иметь в виду, что до появления SCSI, имевшего 50-контактный разъём, и даже одновременно с ним был более старый SCSI, имевший 25-контактный разъём, почти такой, как разъём LPT (например, в теперь уже почти вышедшем из употребления сканере Mustek 1200 FS есть одновременно три разъёма: OPTION на 26 контактов, SCSI на 25 контактов, SCSI на 50 контактов).
В стандарте SCSI-2 для 8 битной шины предусматривался кабель типа A, который как и в SCSI-1 поддерживал 50-контактными разъемами типа D с уменьшенным шагом выводов (Alternative 1). Разъемы типа Centronics (Alternative 2) в SCSI-2 построенны 8 и 16 битной шине. Передача информации осуществляется по 68-контактным кабелям типа - A-68 и P-68(Wide). Для 32 битной версии шины был предусмотрен тип кабеля B, который должен был параллельно подключаться одновременно с кабелем A в одно устройство. Однако кабель B не получил широкого признания и из стандарта SCSI-3 исключен.
В стандарте SCSI-3 кабели A-68 и P-68 поддерживались экранированными, либо неэкранированными разъемами типа D. Кабели в SCSI-3 снабжены фиксаторами-защелками, а не проволочными кольцами, как разъемы Centronics. Начиная с этой версии SCSI в массивах накопителей используется 80-контактный разъем, называемый Alternative 4. Накопители с таким разъемом поддерживают "горячее" подключение устройств, т.е. устройства SCSI можно подключать и отключать при включенном питании.
Основные реализации параллельного интерфейса SCSI (в хронологическом порядке):
Обзор интерфейсов SCSI | |||||
Наименование | Разрядность шины | Частота шины | Пропускная способность | Максимальная длина кабеля | Максимальное количество устройств |
SCSI | 8 бит | 5 МГц | 5 МБайт/сек | 6 м (25 м с HVD) | |
Fast SCSI | 8 бит | 10 МГц | 10 МБайт/сек | 3 м (25 м с HVD) | |
Wide SCSI | 16 бит | 10 МГц | 20 МБайт/сек | 3 м (25 м с HVD) | |
Ultra SCSI | 8 бит | 20 МГц | 20 МБайт/сек | 1,5—3 м (25 м с HVD) | 4—8 |
Ultra Wide SCSI | 16 бит | 20 МГц | 40 МБайт/сек | 1,5—3 м (25 м с HVD) | 4—16 |
Ultra2 SCSI | 8 бит | 40 МГц | 40 МБайт/сек | 12 м (25 м с HVD) | |
Ultra2 Wide SCSI | 16 бит | 40 МГц | 80 МБайт/сек | 12 м (25 м с HVD) | |
Ultra3 SCSI | 16 бит | 40 МГц DDR | 160 МБайт/сек | 12 м | |
Ultra-320 SCSI | 16 бит | 80 МГц DDR | 320 МБайт/сек | 12 м | |
Ultra-640 SCSI | 16 бит | 160 МГц DDR | 640 МБайт/сек |
|
SCSI-1
Стандартизован ANSI в 1986 г.
Использовалась восьмибитная шина, с пропускной способностью в 1,5 МБайт/сек в асинхронном режиме и 5 МБайт/сек в синхронном режиме[7]. Максимальная длина кабеля — до 6 метров.
SCSI-2
Этот стандарт был предложен в 1989 году и существовал в двух вариантах — Fast SCSI и Wide SCSI.
Fast SCSI характеризуется удвоенной пропускной способностью (до 10 МБайт/сек).
Wide SCSI в дополнение к этому имеет удвоенную разрядность шины (16 бит), что позволяет достичь скорости передачи до 20 МБ/сек.
При этом максимальная длина кабеля ограничивалась тремя метрами.
Также в этом стандарте была предусмотрена 32-х битная версия Wide SCSI, которая позволяла использовать два шестнадцатибитных кабеля на одной шине, но эта версия не получила распространения.
SCSI-3
Также известен под названием Ultra SCSI.
Предложен в 1992 году.
Пропускная способность шины составила 20 МБайт/сек для восьмибитной шины и 40 МБайт/сек — для шестнадцатибитной. Максимальная длина кабеля так и осталась равной трём метрам.
Устройства, отвечающие этому стандарту, известны своей чувствительностью к качеству элементов системы (кабель, терминаторы).
Ultra-2 SCSI
Предложен в 1997 году.
Использует LVDS. Максимальная длина кабеля — 12 метров, пропускная способность — до 80 МБайт/сек.
Ultra-3 SCSI
Также известен под названием Ultra-160 SCSI.
Предложен в конце 1999 года.
Имеет удвоенную пропускную способность (по сравнению с Ultra-2 SCSI), которая составила 160 МБайт/сек. Увеличения пропускной способности удалось достичь за счёт одновременного использования фронтов и срезов импульсов.
В этот стандарт было добавлено использование CRC (Cyclic Redundancy Check), предупреждение ошибок.
Ultra-320 SCSI
Также известен под названием Fast Ultra-320.
Ultra320 LVD SCSI диск Fujitsu MAP3735NC из состава RAID-массива подключается при помощи разъёма SCA-2
Развитие интерфейса Ultra-3 с удвоенной скоростью передачи данных (до 320 МБайт/сек).
Ultra-640 SCSI
Предложен в начале 2003 года.
Удвоенная пропускная способность (640 МБайт/сек). В связи с резким сокращением максимальной длины кабеля неудобен для использования с более чем двумя устройствами, поэтому не получил широкого распространения.
Помимо чисто технических отличий, таких, как увеличение частоты и ширины шины, и введения дифференциального интерфейса, SCSI-2 имеет и множество других функциональных отличий от SCSI-1.
Благодаря командам Disconnect и Reconnect периферийное устройство может освободить шину на время выполнения им полученной команды, например поиска данных на диске. Как следствие, главный адаптер получает возможность в это время обратиться к другому устройству на шине. Таким образом, адаптер может передавать (или принимать) данные с одного диска, пока другие осуществляют поиск. В результате это позволяет повысить эффективность использования шины, когда к ней подключено несколько устройств.
Благодаря возможности постановки команд в очередь хост может передать периферийному устройству сразу несколько команд, а оно уже перегруппирует их по своему усмотрению с целью оптимизации своей работы
Для каждых 8 бит данных шина теперь передает один бит контроля четности. Таким образом, в случае шины шириной 16 бит битов контроля четности два. SCSI используется проверка на нечетность (odd parity), т. е. значение бита четности задается таким образом, чтобы общее число единичных битов, включая бит четности, было нечетным. Контроль четности позволяет выявить единичные ошибки при передаче. При использовании высококачественных кабелей и соблюдение ограничений стандарта этого, как правило, оказывается достаточно. Кроме того, в качестве одной из мер повышения надежности шины в SCSI-2 предусматривается, в частности, поддержка классификации ошибок и сообщений об ошибках.
Дата добавления: 2015-09-29; просмотров: 29 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |
| | | For the Mighty, Mighty Jones Boys, Danny, Jerrdan, and Casey. 1 страница |
