Podstawy SCSI

Złącze SCSI jest od wielu lat standardem przede wszystkim w zastosowaniach przemysłowych. Zdecydowanie góruje nad IDE, a większa wydajność jest niemal najmniej istotną z przewag.

Złącze SCSI jest od wielu lat standardem przede wszystkim w zastosowaniach przemysłowych. Zdecydowanie góruje nad IDE, a większa wydajność jest niemal najmniej istotną z przewag.

Ponad 20 lat rozwoju technologii sprawiło, że stała się ona dominującym systemem magistrali do pamięci masowych (napędy taśm, twarde dyski, pamięci magnetooptyczne) w komputerach innych niż systemy domowe/biurkowe. Technika obecnie już dojrzała, choć mimo to jest ciągle ulepszana. Uzyskiwany transfer danych sięga 320 MB/s. Przy zastosowaniu złącza LVD (Low Voltage Differential) można podłączyć do 15 urządzeń za pomocą kabli o długości do 12 metrów.

Od kilku lat elektryczna magistrala równoległa SCSI coraz częściej zastępowana jest magistralą szeregową FC (Fibre Channel). Przy zastosowaniu tego samego protokołu można łączyć urządzenia na odległość do 10 kilometrów, a tzw. Arbitrated Loop (FC-AL) umożliwia zasięg do 126 kilometrów. Transfer danych waha się pomiędzy 100 a 400 MB/s.

Można przyjąć z dużym prawdopodobieństwem, że SCSI, a później SAS (Serial Attached SCSI) jeszcze przez wiele lat pozostanie (z wzrastającym udziałem wariantu FC) dominującą techniką w segmencie komputerów niebiurkowych. Inwestycje w sprzęt i oprogramowanie, a także już wykorzystywana ogromna infrastruktura są więc bezpieczne. Wiedza fachowa i umiejętności obsługujących je ludzi też nie pójdą na marne.

Historia

Magistrala SCSI - proste dołączanie kolejnych urządzeń.

Magistrala SCSI - proste dołączanie kolejnych urządzeń.

W sierpniu 1981 r. w amerykańskim czasopiśmie "Electronic Design" zaprezentowano po raz pierwszy standard SASI (Shugart Associates System Inteface), nad którym firma Shugart pracowała od roku 1979. Część elektryczna standardu była porównywalna z dzisiejszym SCSI-1, choć zestaw rozkazów był dużo prostszy.

Ta nietypowa (dziś powiedzielibyśmy proprietary) magistrala przekształciła się od roku 1982 w ogólnie obowiązujący standard magistrali z symetrycznymi sterownikami (sterowniki w przeciwtakcie i różnicowe). Istotny udział miały urządzenia peryferyjne firmy NCR ( http://www.ncr.com , dzisiaj LSI Logic). Od kiedy normowaniem standardu zajęła się ANSI (American National Standards Institute, http://www.ansi.org ), nazwę zmieniono na SCSI. Pierwsza wersja normy (X3.131-1986, Project 375D, ISO/IEC 9316), dziś znana jako SCSI-1, została zatwierdzona w roku 1986.

Około roku 1987 rozpoczęto intensywne prace nad Wide SCSI, czyli poszerzeniem magistrali z 8 do 32 bitów. Tym samym zapoczątkowano też wieloletnie debaty o wtykach i kablach. Z tego względu 32-bitowa Wide SCSI jest praktycznie dziś niespotykana. Wszystkie współczesne warianty SCSI korzystają z 16-bitowej transmisji równoległej, z kablami w wariancie (P) ze standardu SCSI-3.

Wraz z Fast SCSI rozpoczęto też badania na impedancją kabli i materiałami, z jakich je wykonywano. Fast SCSI, zdefiniowana w standardzie SCSI-2, umożliwia transfer ok. 10 MB/s (w trybie synchronicznym), wobec niecałych 5 MB w SCSI-1. Połączenie Fast i Wide umożliwia dziś transfer 320 MB/s przy 16-bitowej, równoległej transmisji. Dużo większe szybkości uzyskuje SCSI-3 z transmisją szeregową (Fibre Channel).

Dziś jeszcze obowiązują normy międzynarodowe ISO/IEC 9316:1995, 2nd Edition (znana jako SCSI-2) oraz ISO 9316:1989, 1st Edition, znana jako SCSI-1. Aktualne są specyfikacje elektryczne SPI-3 i SPI-5 oraz przynależne warianty protokołów (zob. również specyfikacje SCSI).

Większość producentów należy do SCSI Trade Association (SCSITA). Na ich stronie internetowej ( http://www.scsita.org ) można znaleźć więcej informacji ten temat SCSI.

Technologia SCSI

Wtyki SCSI-2 i -3 - Centronics, kabel płaski i kabel gęsty do urządzeń końcowych SCSI. Wtyki 50-stykowe stosuje się w trybie narrow, a 68-stykowe - w trybie wide.

Wtyki SCSI-2 i -3 - Centronics, kabel płaski i kabel gęsty do urządzeń końcowych SCSI. Wtyki 50-stykowe stosuje się w trybie narrow, a 68-stykowe - w trybie wide.

Z technicznego punktu widzenia SCSI jest magistralą równoległą, do której uczestnicy podłączeni są za pomocą kabla. W wielu innych systemach magistrali równoległej (na przykład VME, CPCI i innych) uczestnicy podłączeni są za pośrednictwem stałej płytki z tyłu obudowy (backplane). Ponieważ SCSI to magistrala, oba końce muszą być zakończone terminatorami.

Określenie SCSI jest dziś w dwóch punktach błędne. Po pierwsze, magistrala jest stosowana już nie tylko w małych komputerach. Po drugie, SCSI nie jest klasycznym złączem (interfejsem) lub połączeniem punkt-punkt, jak port drukarki w komputerze PC. Top magistrala przystosowana także do pracy wieloprocesorowej. Ponieważ fizycznym nośnikiem jest kabel, SCSI można wykorzystać do łączenia komputerów. Co dziwne, bardzo rzadko się to robi.

W magistrali jeden lub kilka inicjatorów rozpoczyna transakcję oraz jedno lub kilka urządzeń docelowych wykonuje akcję. W innych systemach stosuje się określenia master dla inicjatorów oraz slave dla urządzeń docelowych. W wypadku SCSI świadomie wybrano inne określenia, ponieważ są znaczące różnice w stosunku do tradycyjnych systemów.

Urządzenie docelowe może składać się z jednego lub wielu tzw. LUN, (Logical Unit Number). To rozróżnienie jest podobne, jak w wypadku urządzenia i partycji twardego dysku. Transmisja danych odbywa się więc właściwie między inicjatorem a jednym z LUN jako punktem końcowym w określonym urządzeniu docelowym. Często nie adresuje się bezpośrednio określonej jednostki LUN, a predefiniowane ustawienie automatycznie kieruje transmisję do LUN 0.

Komitet SCSI bardzo się stara uchronić magistralę SCSI od zależności sprzętowych. Na przykład podział przestrzeni na twardym dysku jest zupełnie niezależny od głowic, ścieżek, sektorów i cylindrów. Całość tworzy tylko jeden dysk logiczny. SCSI nie definiuje podziału przestrzeni na dysku.

Magistrala SCSI a sygnały

O ile maksymalna liczba urządzeń w magistrali Narrow SCSI jest ograniczona do ośmiu, o tyle w Wide SCSI może ich być szesnaście, a więc tyle, ile przewodów sygnałowych. Ogólna liczba urządzeń docelowych i inicjatorów może być dowolna, jeśli jest co najmniej jeden inicjator i jedno urządzenie docelowe, a ogólna liczba urządzeń nie jest większa od liczby przewodów danych.

Inicjator może też przejściowo odgrywać rolę urządzenia docelowego. W ten sposób inicjatory mogą wymieniać dane bezpośrednio. Każdy z inicjatorów może też uzyskać status master (funkcja peer-to-peer).

Co do zasady działania, SCSI jest prostym, logicznym systemem magistrali (magistralą programową), dla której w pierwszej wersji (SCSI-1) wyspecyfikowano równoległą magistralę elektryczną do przesyłania poleceń, danych i komunikatów o statusie. Często uważa się, że SCSI to właśnie ta część elektryczna, choć w rzeczywistości jest ona, podobnie jak kable, tylko środkiem do celu.

W SCSI-2 jest wiele rodzajów transmisji równoległej. SCSI-3 definiuje również rodzaje transmisji szeregowej, jak Fibre Channel, FireWire, InfiniBand i SAS. SCSI składa się więc z dwóch części - magistrali kablowej i protokołu programowego. Jest dziewięć przewodów sterujących i dziewięć względnie osiemnaście przewodów danych. W kablu magistralnym wszystkie sygnały prowadzone są dwuprzewodowo, ponieważ na stosunkowo długich odcinkach do każdego sygnału konieczny jest przewód zwrotny (masa). W ten sposób zagwarantowana jest wysoka jakość sygnału.

Nazwy sygnałów dobrano tak, żeby wskazywały aktywowaną funkcję lub wartość ONE (1). W transmisji niesymetrycznej (single ended) funkcja logiczna jest aktywna (TRUE), gdy przynależny sygnał jest w stanie ONE (1). Odpowiednio, nieaktywnej funkcji logicznej (FALSE) odpowiada sygnał NULL (0). Elektrycznie odpowiada to wysokiemu dodatniemu napięciu na linii (+2 V lub więcej).

W wersji symetrycznej (różnicowy HVD lub LVD) TRUE lub ONE (1) jest wtedy, gdy sygnał + ma wyższy potencjał, niż przynależny sygnał -. Odpowiednio, z sygnałem FALSE względnie NULL (0) mamy do czynienia, gdy sygnał + ma niższy potencjał od sygnału -.

Cele i właściwości

Pierwotnie celem SCSI było połączenie z komputerem dowolnych klas urządzeń, niezależnie od ich rodzaju. Można więc podłączać bez instalacji specjalnych sterowników twarde dyski, napędy taśm, urządzenia multimedialne i inne. Przewidziano też przyszłe rozszerzenia oraz wprowadzenie specyficznych cech producenta.

Kolejny cel to umieszczenie informacji specyficznych dla urządzenia w samym urządzeniu. Każdy system operacyjny ma wprawdzie wiele możliwości uzyskania z urządzenia danych technicznych i parametrów zmiennych, jednak właściwości, funkcje i parametry niezbyt istotne dla systemu operacyjnego urządzenie SCSI wykorzystuje względnie ustawia sobie samo.


Zobacz również