Scsi что это кратко

Обновлено: 05.07.2024

Small Computer Systems Interface (системный интерфейс для малых компьютеров) – интерфейс, разработанный для объединения на одной шине различных по своему назначению устройств, таких как жёсткие диски, накопители на магнитооптических дисках, стримеры, сканеры и т.д. Интерфейс предназначен для соединения устройств различных классов: памяти прямого и последовательного доступа, CD-ROM, оптических дисков однократной и многократной записи, устройств автоматической смены носителей информации, принтеров, сканеров, коммуникационных устройств и процессоров. Применяется в различных архитектурах компьютерных систем, а не только в PC. Стандарт определяет не только физический интерфейс, но и систему команд, управляющих устройствами SCSI. За время своего существования стандарт активно развивался.

Стандарты, описывающие SCSI

1. Стандарт SCSI-1 был стандартизован ANSI ещё в 1986 г.
2. Стандарт SCSI-2.
3. Стандарт SCSI-3 описывается документами: SIP (SCSI Interlock Protocol), SPI (SCSI Parallel Interface).
4. Стандарт SPI, 1995 г. Определяет Fast SCSI (Fast Wide SCSI).
5. Стандарт SPI-2, 1999 г. Определяет Ultra2 SCSI (Wide Ultra2 SCSI).
6. Стандарт SPI-3, 2000 г. Определяет Wide Ultra3 SCSI (Ultra 160).
7. Стандарт SPI-4, 2001 г. Определяет Ultra320 SCSI.
8. Стандарт EPI (Enhanced Parallel Interface). Описывает построение SCSI-систем.

Сравнивая эти два интерфейса, нетрудно прийти к выводу, что основные преимущества SCSI проявляются при работе в мультизадачных средах (многие тесты, проведённые под Windows NT, показывают несомненное преимущество SCSI; задачи, связанные с обработкой видео, тоже не могут обойтись без SCSI). И ещё один вывод: наблюдая за развитием IDE, нетрудно заметить, что он приобретает многие черты SCSI.

Существует множество вариантов классификации интерфейса SCSI. Остановимся на одном из вариантов.

Классификации интерфейса SCSI

Стандарт	Вид	Скорость на шине, Мбайт/сек	Ширина шины, биты	Максимальная длина кабеля, метров			Максимальное кол-во устройств	Внешние разъемы, кол-во контактов	Внешние разъемы, кол-во контактов
				SE	LVD	HVD
Narrow/Wide		N/W	N/W	N/W	N/W	N/W	N/W	N/W	N/W
SCSI-1		5/–	8/–	6/–	12/–	25/–	8/–	DB-25/– CX-50/–	LD50/-
SCSI-2	Fast	10/20	8 /16	3/6	12/12	25/25	16/16	HD-50/HD-68	LD50/HD68
	Ultra	20/40	8/16	3(1,5)/3(1,5)	–/12	25/25	4(8)/4(8)	HD-50/HD-68	LD50/HD68
	Ultra 2	40/80	8/16	–	12/12	25/25	8/16	HD-50/HD-68	LD50/HD68
SCSI-3	Ultra 160	–/160	–/16	–	–/12	–	HD-68, VHDCI-68	HD68,HD80
	Ultra 320	–/320	–/16	–	–/12	–	HD-68, VHDCI-68	HD68,HD80

SE – Single-Ended, сигнал ТТЛ-уровня;

LVD – Low Voltage Differential, низковольтный дифференциальный;

HVD – High Voltage Differential, дифференциальный;

HD – High Density, высокая плотность контактов разъёма;

LD – Low Density, низкая плотность контактов разъёма.

SE – Single-Ended, асимметричный SCSI

В LVD SCSI и последующих вариантах SCSI каждый сигнал идёт уже по 2 проводам (по одному – положительной полярности, а по другому отрицательной).

LVD – Low Voltage Differential (низковольтный дифференциальный)

Двуполярный дифференциальный сигнал, используемый для высокоскоростной передачи данных в современных вариантах SCSI-интерфейса. При использовании LVD уровень напряжения сигнала находится в пределах ±1,8 В. На LVD-интерфейсе сигналы положительной и отрицательной полярности идут по разным физическим проводам. Для поддержки SCSI LVD требуется специальный кабель, состоящий из групп витых пар.

HVD – High Voltage Differential

Дифференциальный – термин, указывающий, что сигнал на SCSI двуполярный, т.е. значение определяется не только уровнем, но также и полярностью используемого напряжения. Это позволяет снизить воздействие шумов на SCSI-шину. Первый вариант SCSI-интерфейса с использованием двуполярных сигналов LVD SCSI – Ultra2 SCSI.

Дифференциальная версия HVD для каждой цепи задействует пару проводников, по которым передаётся парафазный сигнал. Здесь используются специальные дифференциальные приёмопередатчики, применяемые в интерфейсе RS-485. Дифференциальный интерфейс применяется в дисковых системах серверов, но в обычных PC не распространен. Интерфейс HVD появился в SCSI-2, а в SCSI-3 упразднён, поскольку скорость 40 Мбайт/с он уже не выдерживает.

В LVD-интерфейсе уровни напряжения на шине ниже, чем в случае HVD-интерфейса.

Интерфейс LVD электрически несовместим с SE и HVD, и в первую очередь это касается HVD: попытка подключить к одной шине LVD- и HVD-устройства может привести к выходу из строя LVD-устройств, так что здесь нужно быть осторожным!

Многие фирмы решают эту проблему следующим образом:

Рис. 1. Взаимоотношения интерфейсов LVD и SE
1 – SCSI-устройство, 2 – терминатор LVD, 3 – внешний разъем, 4 – преобразователь LVD – SE, 5 – терминатор SE ( младший байт), 6 – внешний разъем

В стандарте SCSI-2 даже предусмотрена возможность изготовления устройств со смешанным интерфейсом – LVD/SE. Что это такое и как оно работает? Очень просто. Устройства – в том числе и терминаторы – этого типа могут работать либо в режиме LVD, либо в режиме SE, а переключение между режимами происходит автоматически – для этого используется сигнал на проводнике DIFFSENS.

На одной шине можно смешивать SE- и LVD-устройства, и они будут синхронизировать интерфейсы автоматически – если обнаружится хотя бы одно SE-устройство, все LVD-устройства на этой шине переключатся в SE-режим. Эта способность называется Multimode LVD. Если необходимо соединить HVD-устройства с SE- или LVD-устройствами, нужно использовать специальные конвертеры.

На рис. 2 представлена диаграмма по напряжению для сигнала SE и LVD:

Данный метод может быть реализован только аппаратно в процессе разработки SCSI-устройств.

2-й способ. С использованием внешнего преобразователя LVD/SE.

Шина SCSI

В SCSI-системах принято делить все устройства на Инициаторы (ИУ, Initiator) и Исполнители (ЦУ, Target).

Существуют следующие варианты шины SCSI:

Narrow шина не поддерживается последними версиями SCSI, начиная с Ultra 160.

При этом возникают два варианта проблем при подключении ЦУ (Target) на шину.

1.1. Wide Target – Wide Width,
1.2. Narrow Target – Wide Width.

2.1. Narrow Target – Narrow Width,
2.2. Wide Target – Narrow Width.

Рассмотрим подробнее все эти случаи подробнее.

1.1. Могут возникнуть сложности с подключением терминаторов, т.к. в LVD-устройствах внутренние терминаторы встречаются редко.

Самая простая задача (не должно быть никаких проблем).

На Wide Target следует установить джампер Disable Wide, терминация High Byte.

Wide Width состоит из старшего байта (High Byte) и младшего байта (Low Byte).

Narrow Width (контроллер всегда SE) представляет Low Byte's Wide Width. Narrow Width можно рассматривать как подмножество Wide Width, у которого используется только Low Byte's Data Bus. В простых одноканальных контроллерах контакты Narrow Width запараллелены с частью контактов Wide Width. При этом можно использовать смесь широких и узких устройств, для чего терминаторы на контроллере разделены на две половины: терминаторы младшего байта (TrmL) и старшего байта (TrmH) – и должны управляться независимо.

Т.е. должны быть соответствующие переключатели: либо на Target, либо на переходниках (TrmH в положении ON, а TrmL в положении OFF, старшие разряды всегда должны быть затерминированы). Если LVD/SE Target имеет переключатель режимов, то для согласования режимов необходимо переключить в режим SE Mode.

Подключение периферии

Рис. 5. Структурная схема подключения периферии

Рис. 6. Структурная схема кабеля для двух периферийных устройств

1, 2, 3 – разъём (розетка);

4 – кабель SCSI LVD, состоящий из витых пар;

5, 6 – разъём (вилка) целевого устройства (ЦУ, target);

7 – разъём (вилка) инициатора (ИУ, initiator).

Типы применяемых в SCSI разъёмов

На рис. 7 представлены типы применяемых в SCSI разъёмов.

Рис. 7. Типы применяемых в SCSI разъёмов

Иногда ещё используют внешний разъём VHDCI-68.

Возможен вариант, когда для подключения Wide Width используют два разъёма HD50.

Внешние разъёмы

В большинстве случаев используется пять (5) видов внешних разъёмов: HD-68, HD-50, CX-50, DB-25, VHDCI-68. Иногда необходимо применение переходников, если подключаемые к внешней шине устройства SCSI имеют различные внешние разъёмы.

Такие переходники существуют. Цена одного колеблется от 10 до 35 долларов США.

Самый распространенный внешний разъём, применяемый в устройствах SCSI, – HE68Female (см. рис. 8 и табл. 2)

Рис. 8. Внешний вид разъёма HD-68

Контакты разъёма HD68 приведены в табл. 2.

Разъёмы Р-кабеля SCSI для цепи SE приведены в табл. 2.

Внутренние разъёмы

Самый распространенный внутренний разъём, применяемый в устройствах SCSI, – HE68Male (табл. 2) и HE50Male (табл. 4).

Фазы шины

В каждый конкретный момент времени шина SCSI может находиться только в одной из перечисленных фаз:

1. Bus Free – шина находится в состоянии покоя.

2. Arbitration – устройство (ИУ) может получить право на управление шиной.

3.1. Selection – инициатор, выигравший арбитраж, выбирает ЦУ (только одно), с которым он будет работать.

3.2. Reselection – аналогична предыдущей, но её вводит целевое устройство. Т.е. ИУ и ЦУ меняются ролями – ЦУ вызывает ИУ.

4. Command In (Out), Data In (Out), Status, Message In (Out) – информационные фазы (по шине данных передается информация).

Последовательность фаз представлена на рис. 9.

Рис. 9. Последовательность фаз шины SCSI

После фазы Selection ИУ может проводить процедуру тайм-аута выбора (Selection Time-Out), которая может быть реализована двумя методами:

2. Переход в фазу Bus Free.

Для реализации фазы Reselection во всех вышеприведенных фазах Initiator и Target меняются местами в вопросах выполнения действий.

В любой системе SCSI предусмотрена возможность сброса системы (Reset), для чего имеется линия Reset, на которую может быть выставлен сигнал сброса в любое время и любым устройством. Обработка сигнала Reset может быть реализована двумя методами:

1. Жёсткий сброс (Hard Reset) – аналогичен отключению питания для всех устройств системы SCSI.

2. Мягкий сброс (Soft Reset) – позволяет одному инициатору выполнить сброс шины SCSI, не нарушая работы других инициаторов в системе, где таких инициаторов несколько.

Сигналы управления шины SCSI

Источники вышеприведённых сигналов приведены в табл. 5.

Источники сигналов управления шины SCSI

Сигнал	BSY	SEL	C/D	I/O	MSG	REQ	ACK	RST	ATN
Источник	ИУ, ЦУ	ИУ, ЦУ	ЦУ	ЦУ	ЦУ	ЦУ	ИУ	ИУ, ЦУ	ИУ

Между фазами передачи информации сигналы Busy, Select, REQ, ACK должны оставаться в неизменном состоянии, меняться могут только значения сигналов Msg, C/D, I/O.

Информационные фазы передачи информации Data Out (In), Command, Status, Message Out (In)

Target управляет сигналами Msg, C/D, I/O, в зависимости от комбинации которых идентифицируются фазы шины Data Out (In), Command, Status, Message Out (In).

Cat ** (catenate bit [optional]) – связывающий бит;

Source LUN – номер исходного логического блока;

Destination address – адрес назначения;

Reserved – зарезервировано для последующих стандартов, должны быть записаны нули;

Destination LUN – номер логического блока назначения;

Number of Blocks – число блоков;

Source Logical Block Address – адрес исходного логического блока;

Destination Logical Block Address – адрес логического блока назначения;

MSB – старший байт;

LSB – младший байт.

* Если DC = 1, то поле числа блоков (Number of Blocks) относится к логической единице источника (Source Logical Unit). Если DC = 0, то поле числа блоков (Number of Blocks) относится к логической единице назначения (Destination Logical Unit).

** Если Cat = 1, то устройство, управляющее копированием, будет связывать последний блок сегмента источника с первым блоком следующего сегмента источника, если последний блок источника не заканчивается точно в конце блока назначения. Cat = 0 зависит от установки pad bit в блоке дескриптора команды.

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.

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

Краткая история стандарта SCSI

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
Ultra—2 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?

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

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

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.

Рис. 4. Серевер, оборудованный дисками SCSI

Рис. 5. Отсек для дисков SCSI

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.

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.

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

Рис. 13. 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).

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

Раз уж мы начали рассматривать историю хранения данных — познакомимся поближе с одной из технологий, которую мы в прошлой статье упомянули только вскользь. Удивительно в этой технологии то, что, появившись в самом начале 80-х, она с разными изменениями дожила до современности, и не собирается уступать позиции. Речь пойдет о SCSI.

Несмотря на то, что в основном SCSI ассоциируется с жесткими дисками, этот стандарт позволяет создавать практически любые устройства, подключаемые по данному интерфейсу. Со SCSI выпускалась масса устройств: жесткие диски, магнитооптические накопители, CD и DVD приводы, стриммеры, принтеры и даже сканеры (LPT порт был слишком медленным для работы цветных сканеров высокого разрешения).

Исторически, первым интерфейсом стал Parallel SCSI, использующий коннекторы на 50, 68 и 80 пин, расположенные на плоском кабеле, часто экранированном. Этот стандарт развивался на протяжении многих лет, пройдя путь от 40 МБит/с в SCSI-I до 5120 МБит/с в Ultra-640 SCSI. Несмотря на этот прогресс, данный интерфейс уже признан устаревшим, и заменяется более продвинутым решением в виде Serial Attached SCSI (SAS), но про SAS — немного позже. Пока давайте посмотрим, какие еще интерфейсы кабелей использовались в SCSI.

SCSI RDMA Protocol (часто сокращаемый до remote SCSI) позволяет одному компьютеру подключиться к ресурсам другого, используя протокол удаленного прямого доступа к памяти. Так как RDMA отличается низкой латентностью и высокой пропускной способностью — наибольшее применение он получил в кластерах.

USB Attached SCSI — тоже понятно из названия. Реализует подключение SCSI через USB-интерфейс. В теории способен обеспечивать скорость до 3200 МБит/с.

В отличие от старого параллельного SCSI, SAS системы обладают следующими достоинствами:

— меньшее количество сигнальных линий, поэтому более компактные провода;
— использование соединения точка-точка, в отличии от P-SCSI, использовавшего шину, из-за чего одновременно с контроллером могло работать только одно устройство;
— SAS не нуждается в специальной насадке-терминаторе на кабель;
— новый протокол не страдает от проблемы не одновременного прохождения сигнала по разным проводам в шине;
— разительно выросло количество одновременно поддерживаемых устройств, старые SCSI поддерживали от 8 до 32, новые — более 16384;
— SAS дает более высокую пропускную способность, а что особенно хорошо — эта пропускная способность эффективно используется между каждым инициатором и целевым устройством, в то время как на параллельном SCSI пропускная способность шины делилась поровну между всеми устройствами;
— совместимость с устройствами SATA

Еще одним крупным игроком на рынке SCSI была компания Adaptec. В отличие от LSI, всегда плотно работавшей с OEM-каналом, компания Adaptec в основном ориентировалась на готовые продукты, и поэтому более известна в мире IT под собственным именем. Около двух лет назад компания была приобретена производителем полупроводниковых устройств PMC и сейчас продукция компании носит название Adaptec by PMC. Компания также успешно пережила все поколения SCSI и теперь выпускает устройства для SAS.

История Parallel SCSI была долгой и бурной, но, в конце концов, закончилась. Уже более двух лет адаптеры P-SCSI не выпускаются, уступив технологии SAS, уже насчитывающей 2 поколения.

Надеемся, что наше знакомство с миром SCSI устройств было вам интересно, и в следующей статье мы продолжим его, рассмотрев SAS более подробно и в деталях.

Small Computer System Interface

Year created	1970-1982
Supersedes	Shugart Computer Systems Interface/Small Computer Systems Interface (SCSI)
Speed	5-16 Gbit/s
Hotplugging interface	Yes

Содержание

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	6м	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] .

• 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.

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] .

Краткий экскурс в историю SCSI

Сегодня SCSI — один из стандартов (вернее, группа совместимых стандартов) внутреннего интерфейса, второй по распространенности после IDE-интерфейса. В отличие от IDE, поддерживающего ограниченный набор периферийных устройств, причем специфических, универсальный интерфейс SCSI был разработан для поддержки различных видов внутренних и внешних устройств (не обязательно накопителей), то есть к SCSI — адаптеру можно подключить как внутренние дисковые накопители, так и различные периферийные устройства: сканеры, стримеры, плоттеры, принтеры, другие компьютеры и много еще чего. Это, пожалуй, самое разительное отличие SCSI от IDE. Основные достоинства SCSI: высокое быстродействие, арбитраж шины (возможность функционировать, практически не загружая процессор), возможность подключения от 7 до 15 различных устройств на один канал. Недостаток заключается в высокой стоимости и относительно сложных установке и конфигурации. Графические системы, обработка видеоизображений и серверы в целом значительно выигрывают с применением интерфейса SCSI, интерфейс имеет такие разновидности, как: Wide SCSI, Ultra Wide SCSI и другие, различающиеся разрядностью данных и типами разъемов. Этапы появления стандартов SCSI смотрите ниже.

Семь поколений интерфейса SCSI

Начиная с 2001 года ведутся разработки Ultra 640 SCSI. Однако его появление сдерживается возможностями стандартной шины PCI, которая налагает ограничения: для 64-битной шины с частотой 66 МГц, максимальная пропускная способность составляет 533 Мбайт/сек., что недостаточно для Ultra 640 SCSI. С переходом на шину PCI-X, имеющую максимальную пропускную способность 1066 Мбайт/сек., внедрение Ultra 640 SCSI станет возможным.

Что лучше SCSI или IDE/Ultra ATA?

Будущее интерфейса SCSI

Помимо упомянутого выше Ultra 640 SCSI, внедрение которого только вопрос времени, есть и направление развития SCSI в сторону офисных и домашних компьютеров, так называемый Serial Attached SCSI (SAS), который призван соединить в себе все прелести SCSI и новый интерфейс Serial ATA, что, по задумкам разработчиков, обеспечит обратную совместимость с технологиями ATA . В перспективе к host-адаптерам Serial Attached SCSI можно будет подключать как SAS, так и Serial ATA-устройства. Зачем это надо — другой вопрос.
Всемирная сеть Интернет также проникла в область разработки SCSI, я имею в виду протокол Internet SCSI, возникновение которого вызвано ограничениями, накладываемыми параллельным интерфейсом SCSI, являющимися слишком жесткими для сетей хранения данных (Storage Area Networks, SANs). iSCSI использует протокол TCP/IP для надежной передачи данных через, возможно, ненадежные сети. Уровень интерфейса iSCSI взаимодействует со стандартным набором операционной системы SCSI. В сочетании с технологиями Gigabit Ethernet и 10 Gigabit Ethernet, а также технологиями обеспечения IP-безопасности интерфейс iSCSI открывает новые возможности для создания масштабируемых защищенных сетей хранения данных.
Резюмируя краткий рассказ о SCSI, можно утверждать: интерфейс SCSI, развиваясь, ни на йоту не утратил свои профессиональные позиции, несмотря на все достижения конкурирующих стандартов IDE+USB. SCSI развивается адекватно развитию потребностей пользователей в качестве основного интерфейса для подключения различных устройств в высокопроизводительных рабочих станциях, серверах и суперкомпьютерах, в том числе используя всемирную сеть Интернет.

Некоторые основные понятия и термины интерфейса SCSI

• Host-адаптер. Для подключения компьютера к шине SCSI используется, как правило, специальная плата, именуемая host-адаптером (или Host Bus Adapter, HBA).

• Дифференциальный (Differential, или High Voltage Differential, HVD, чтобы отличать его от LVD) электрический интерфейс SCSI. Для передачи сигнала используются два провода, при этом напряжение определяется разностью потенциалов между ними. Максимальная длина кабеля составляет 25 м. Электрически HVD SCSI не совместим с SE SCSI.

• LVD SCSI. В ходе разработки стандарта SCSI-3 встал вопрос об использовании нового электрического интерфейса.
Дело в том, что в случае использования SE SCSI длина кабеля ввиду ряда новых требований оказалась бы ограничена 0,75 м, что было неприемлемо, а для использования старого HVD необходимо было применение достаточно дорогих и недостаточно компактных высоковольтных компонентов. Кроме того, предпринимались попытки устранить электрическую несовместимость с SE SCSI-устройствами. Спецификации SCSI-3 были разработаны таким образом, что LVD-устройство может переключаться в SE-режим и работать с SE-устройством в одном сегменте шины.

• Сегмент шины. Участок SCSI-шины, изолированный схемой регенерации сигнала (Signal Conditioner Chip), называется сегментом шины. Он логически является частью одной SCSI-шины (идентификаторы SCSI-устройств на нем должны различаться), но электрически он изолирован так, что отраженные сигналы на этом сегменте не воздействуют на другие сегменты шины. Это позволяет увеличить длину шины, поскольку сигнал очищается от помех, проходя через схемы регенерации. У каждого сегмента должны быть свои терминаторы: один на схеме регенерации сигнала, другой — на дальнем конце сегмента.

• SCSI ID. Каждому устройству на одной SCSI-шине назначается свой уникальный идентификатор, по которому к нему могут обращаться другие устройства. Этот идентификатор зачастую выставляется с помощью перемычек на устройстве.

• Логический номер устройства (Logical Unit Number, LUN). LUN — это субблок устройства. Для большинства типов устройств он равен нулю, поскольку они не имеют субблоков. Примером того, когда используются логические номера устройств, может быть CD-чейнджер на несколько дисков. Если у него самого, скажем, SCSI ID 4, то первый диск будет иметь ID 4, LUN 0, второй — ID 4, LUN 1 и т.д.

Читайте также:

  
• Почему арабы начали завоевательные походы кратко
  
• Будут ли продлевать карантин после 7 ноября 2021 в волгоградской области по коронавирусу в школах
  
• В чем различие аккредитованных и неаккредитованных вузов кратко
  
• Сырники с киселем как в детском саду
  
• Почему чернышевский обратился к художественной прозе кратко