НГТУ - Интерфейсы АСОиУ

 







 
 Главная
 Теория
 Практика
 Ссылки
 Гостевая
 Обратная связь

 

 

 

 


 

 




Шина SCSI. Основные характеристики.

Системный интерфейс малых компьютеров SCSI (Small Computer System Interface, произносится «скази») предназначен для соединения устройств различных клас­сов: памяти прямого (жесткие диски) и последовательного доступа (стриммеры), CD-ROM, оптических дисков однократной и многократной записи, устройств автоматической смены носителей информации, принтеров, сканеров, коммуникационных устройств и процессоров. Устройством SCSI (SCSI Device) называется как хост-адаптер, связывающий шину SCSI с какой-либо внутренней шиной ком­пьютера, так и контроллер целевого устройства (target controller), с помощью кото­рого устройство подключается к шине SCSI. С точки зрения шины все устройства могут быть равноправными и являться как инициаторами обмена (инициализи­рующими устройствами, ИУ), так и целевыми устройствами (ЦУ), однако чаще всего в роли ИУ выступает хост-адаптер. Каждое ЦУ может содержать до 8 независимо адресуемых логических устройств (ЛУ) со своими номерами LUN (Logical Unit Number), представляющих ПУ или их части. Возможность присутствия на шине более одного контроллера (инициатора обмена) позволяет обеспечить разделение (совместное использование) периферии несколькими компьютерами, подключенными к одной шине. Эти свойства обеспечивают SCSI неоспоримые преимущества перед АТА/АТАPI  в качестве интерфейса для мощных систем хранения данных.

Первая версия шины, позже названная SCSI-1, была стандартизована ANSI в 1986 году. Это была 8-битная параллельная шина с максимальной частотой переключения 5 МТ/с (миллионов передач в секунду - MegaTransfer/sec. Называть это тактовой частотой некорректно, поскольку тактового сигнала в шине нет.). Скорость передачи данных достигала 5 Мбайт/с, режим передачи данных — асинхронный. В настоящее время интерфейс развивается в рамках спецификации SCSI-3 в направлении  увеличения пропускной способности, количества подключаемых устройств, расширения системы команд и поддержки технологии РпР.  В качестве альтернативы параллельному интерфейсу SPI (SCSI-3 Parallel Interface) появилась возможность применения последовательно­го, в том числе волоконно-оптического интерфейса со скоростью 100 Мбайт/с. Спецификация SCSI-3 существует в виде широкого спектра документов, определя­ющих отдельные аспекты интерфейса на уровне физических соединений, транспорт­ных протоколов и наборов команд

   Наибольшее распространение  получил параллельный интерфейс  SCSI, который существует в нескольких версиях, различающих­ся разрядностью шины, способами передачи сигналов и синхронизации. Физи­чески «узкий» интерфейс SCSI представляет собой шину, состоящую из 18 сиг­нальных и нескольких питающих цепей. В «широком» варианте число сигнальных цепей увеличено. Для защиты от помех каждая сигнальная цепь имеет собствен­ный обратный провод.

По типу сигналов различают линейные (single ended) и дифференциальные (dif­ferential) версии SCSI. Их кабели и разъемы идентичны, но электрической совме­стимости устройств нет. В широко используемой линейной версии SE (Single Ended) каждый сигнал пере­дается потенциалом с ТТЛ-уровнями относительно общего провода. Низковольтный дифференциальный интерфейс LVD позволяет работать на часто­тах 40, 80 и 160 МТ/с в устройствах Ultra2, Ultral60 и Ultra320 SCSI при длине шины 25 м (8 устройств) или 12 м (16 устройств). Устройства LVD совместимы с устройствами SE благодаря возможности их автоматического переконфигури­рования (Multimode LVD). Устройства LVD распознают напряжение на линии DIFFSENS и по низкому уровню напряжения на ней способны переключаться  из  режима LVD (дифференциальный) в SE (линейный). Контакт разъема, на кото­рый выводится эта цепь,  в устройствах  SE заземлен,  что и обеспечивает автомати­ческое «понижение» режима всех устройств шины до SE, если  имеется  хотя бы одно устройство SE.

Скорость передачи данных определяется частотой переключении сигналов, измеряемой в МТ/с, разрядностью, а в последних версиях и способом синхронизаций (одиночная или двойная). Изначально разрядность шины SCSI составляла 8 бит (Narrow), а частота — до 5 МТ/с. Широкий (wide) вариант шины имеет разрядность 16 бит. Комбинации этих параметров обеспечивают широкий диапазон пропускной способности (табл. 1), достигающей уже 320 Мбайт/с. Fast SCSI означает частоту передач 10 МТ/с, временные диаграммы для такого режима определены в SCSI-2.  Краткое название Fast-20 соответствует полному “Fast Wide SCSI” (16 бит, 10 MT/s). Режим Ultra SCSI указывает на частоту передач 20 МТ/с, определен для параллельного интерфейса в SCSI-3. Краткое название Fast-40 сод^ ветствует полному «Wide Ultra SCSI» (16 бит, 20 MT/s). Режим Ultra2 SCSI указывает на частоту передач 40 МТ/с, краткое название Fast-80 соответствует пол­ному «Wide Ultra2 SCSI» (16 бит, 40 MT/s). Этот режим, определенный в SCSI-3, в настоящее время является самым распространенным для новых устройств с па­раллельной шиной. Он реализован только в низковольтной дифференциальной версии интерфейса — LVD. В SCSI-3 понятие  Ultra3 SCSI довольно широкое.  Ultra160 SCSI означает скорость 160 Мбайт/с и существует только в «широком» (16 бит) варианте. Здесь применяется синхронизация по обоим фронтам сигнала, а также контроль достоверности передач по CRC-кодам, что  позволяет «выжать» из кабеля максимальную скорость передачи (как и в Ultra DMA интерфейса АТА).  В 2001 году появился интерфейс Ultra320 SCSI со скоростью 320 Мбайт/с.

Таблица 1. Скорость передачи данных (Мбайт/с) по параллельной шине SCSI

Разрядность

 шины, бит

Разновидность

Обычная

Fast

Fast-20

(Ultra)

Fast-40

(Ultra2)

Ultral60

(Ultra3)

Ultra320

8 (Narrow)

5

10

20

40

-

-

16 (Wide)

10

20

40

80

160

320

Система команд SCSI включает общие команды, применимые для устройств всех классов, и специфические для каждого класса. Любое SCSI-устройство должно поддерживать обязательные команды общего набора и своего класса, чем обеспе­чивается высокий уровень совместимости. Поддержка устройствами испол­нения цепочек команд (до 256 команд) и независимость работы устройств друг от друга обусловливают высокую эффективность применения SCSI в многозадачных системах.

Хост-адаптер является важнейшим узлом интерфейса, определяющим произво­дительность системы SCSI. В его задачу входит передача данных между хостом (программой, исполняемой центральным процессором) и другими устройствами, подключенными к шине, по протоколам физических интерфей­сов. Однако архитектуры и программ­ные модели адаптеров не стандартизованы (в отличие, например, от адаптеров АТА). Существует широкий спектр адаптеров, к простейшим можно подключать только устройства, некритичные к производительности. Такие адаптеры могут входить, например, в комплект поставки сканеров, а подключение к ним диска может оказаться невозможным. Высокопроизводительные адаптеры имеют соб­ственный специализированный процессор, большой объем буферной памяти и используют высокоэффективные режимы прямого управления шиной для досту­па к памяти компьютера. Адаптеры SCSI существуют для всех шин расширения (PCI,  PCMCIA, CardBus), шин USB и FireWire и для LPT-порта. Ряд системных плат имеют встроенный SCSI-адаптер, подключенный к одной из локальных шин. При выборе интерфейса, к которому подключается хост-адаптер, следует учитывать производительность — интерфейс не должен стать узким местом при обмене с высокопроизводительными устройствами SCSI. Наиболь­шую эффективность имеют хост-адаптеры для шины PCI. Конечно, за мощный адаптер для сервера приходится платить — его цена может превышать цену рядо­вого настольного компьютера. Еще дороже хост-адаптеры с встроенными контрол­лерами RAID-массивов, которые содержат мощный RISC-процессор и большой объем локальной памяти. Конфигурирование хост-адаптеров с точки зрения шины SCSI не отличается от конфигурирования других устройств. Утилита конфигурирования обычно входит в расширение BIOS, установленное на плате адаптера, и пригла­шение к ее вызову выводится на экран во время теста POST. Как и всякая карта расширения, хост-адаптер должен быть сконфигурирован с точки зрения шины расширения, к которой он подключается. Системные ресурсы для шинного SCSI-адаптера включают:

область памяти для расширения ROM BIOS, необходимого для поддержки конфигурирования устройств и дисковых функций;

область разделяемой буферной памяти;

область портов ввода-вывода (I/O port);

IRQ — запрос прерывания;

Всем устройствам SCSI, в том числе и хост-адаптеру, требуются специальные драйверы. Базовый драйвер дисковых устройств входит в BIOS хост-адаптера. Расшире­ния, например ASPI (Advanced SCSI Programming Interface), загружаются отдель­но. От драйверов существенно зависит производительность устройств SCSI. Грамотно написанное  ПО способно эффективно загружать работой устройства, максимально использовать возможности интерфейса - например,  выполнять копирование данных между устройствами без выхода на си­стемную шину компьютера. Наиболее предпочтительны драйверы, работающие в режиме прямого управления шиной (bus mastering); их применение позволяет реализовать все преимущества SCSI в многозадачных системах.

 

Назад

Содержание

Вперед