Краткий рассказик про интерфейс “скази”
7 апреля 2004
Рубрика: Технологии.
Автор: .
pic

Помнится, в 1995 году на компьютерной выставке «Компьютер-Азия» к нашему стенду подошел некий господин и что-то спросил про интерфейс «эс-си-эс-ай» (SCSI), все «профессионалы» посмотрели на него как на явного «чайника», потому что речь шла об интерфейсе, который во всем мире произносится не иначе как «СКАЗИ»(и не важно, как он читается по буквам), а используется он в основном для самого профессионального применения , то есть профессионалами.

Краткий экскурс в историю SCSI

SCSI (Small Computer Systems Interface) — интерфейс «СКАЗИ» (интерфейс малых вычислительных систем) — это высокоинтеллектуальный интерфейс скоростной шины ввода-вывода со своим независимым от конкретного устройства протоколом. Сегодня SCSI является общепринятым стандартом для подключения различных устройств на высокопроизводительных рабочих станциях, серверах и суперкомпьютерах.
История появления SCSI началась в 70-х годах 20 века, когда компания Shugart (известный в то время производитель дисковых накопителей) начала разработку нового дискового интерфейса. В 1979 году была создана спецификация SASI (Shugart Associates System Interface), ориентированного исключительно на дисковые накопители. SASI имел невысокую по сегодняшним меркам скорость передачи — 1,5 Мбайт/сек., но по тем временам это был прорыв. Лишь в 1986 году, после сертификации институтом ANSY (Американский национальный институт стандартизации), интерфейс получил свое современное название SCSI, а спецификация IEEE X3.131-1986 была больше известна как интерфейс SCSI-1. В 1994 году была опубликована вторая спецификация IEEE X3.131-1994, которая стала называться SCSI-2. Коренным отличием от первой спецификации является то, что в SCSI-2 было заложено расширенное определение стандартного набора команд (CCS- Common Command Set), благодаря чему SCSI-2 предоставлял единый программный интерфейс для всех жестких дисков, но самое главное, и для многих других внешних и внутренних типов устройств.

pic

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.

pic

Семь поколений интерфейса SCSI

1986 год — SCSI-1, 8-битная (Narrow) шина данных, максимальная пропускная способность шины до 5 Мбайт /сек.;

1994 год — SCSI-2 SE (SCSI-2 Fast Differential HVD SCSI), 8-битная (Narrow) шина данных, максимальная пропускная способность шины до 10 Мбайт/сек.;

1995 год — SCSI-3 SPI Fast&Wide SE (SCSI-3 SPI Fast & Wide Differential HVD SCSI), 8-битная (Narrow) и 16-битная (Wide) шина данных, максимальная пропускная способность шины до 20 Мбайт/сек.;

1996 год — Fast-20 Ultra SCSI SE (Fast-20 Ultra SCSI Differential HVD SCSI), 8-битная (Narrow) и 16-битная (Wide) шина данных, максимальная пропускная способность шины до 40 Мбайт/сек.;

1999 год — Ultra2 SCSI (Fast-40 SPI-2 LVD SCSI), 8-битная (Narrow) и 16-битная (Wide) шина данных , максимальная пропускная способность шины до 80 Мбайт/сек.;

2001 год — Ultra3 или Ultra160 SCSI (Fast-80, SPI-3, LVD SCSI), 8-битная (Narrow) и 16-битная (Wide) шина данных, максимальная пропускная способность шины до 160 Мбайт/сек.;

2002 год — Ultra320 SCSI (Fast-160, SPI-4, LVD SCSI), 8-битная (Narrow) и 16-битная (Wide) шина данных, максимальная пропускная способность шины до 320 Мбайт/сек.;

pic

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?

В принципе данная постановка вопроса не совсем корректна, потому что каждый интерфейс хорош по-своему и для своего сегмента применения. Да, SCSI-адаптеры позволяют подключать большее количество устройств к одному каналу ( 7 или 15 устройств на один канал, а у IDE/ATAPI по два на каждый канал), но разве это так часто нужно? Далеко не на всех ПК установлено два HDD (не говоря о семи). Любая системная плата уже имеет встроенный IDE-контроллер (два IDE-канала), в то время как SCSI- адаптер на шину PCI еще нужно докупать (или искать специальные платы со встроенным SCSI-контроллером). Жесткие диски стандарта SCSI стоят значительно дороже, чем IDE- винчестеры. И все же. Даже высокоскоростные дисковые IDE-накопители работают медленнее и имеют меньшее время наработки на отказ. SCSI-устройства рассчитаны для серверного применения, поэтому наиважнейшими параметрами для них являются безотказность работы и сохранение данных. В последних спецификациях SCSI введена поддержка CRC (32-битный циклический избыточный код ) для контроля целостности передаваемых данных и контроля окружения (Domain Validation), чего в IDE нет. Плюс ко всему SCSI поддерживает не только накопители, но и профессиональную периферию, и в первую очередь профессиональные сканеры, плоттеры и прочие атрибуты профессиональной деятельности. Однако для офисного применения, наверное, все же лучше IDE, к тому же в качестве периферийного интерфейса хорошо зарекомендовала себя шина USB, особенно версии 2.0. Интерфейс SCSI идеально подходит для того, для чего он и был создан, а с учетом того, что в последнее время адаптеры, терминаторы и прочие «сказевые» прибамбасы сильно подешевели ( прибавим к этому, что SCSI-винчестеры имеют обороты вращения до 15000 в минуту, а буфер исчисляется 8-16 мегабайтами), то многие всерьез задумываются о дисковой подсистеме ПК на основе SCSI. Кстати, RAID-контроллеры с интерфейсом SCSI, двухканальные со всеми «наворотами» от известных производителей сегодня уже стоят ниже $200. Но это так, к слову.

pic

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.

pic

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).

• Терминаторы. Сигналы, проходящие по SCSI-шине, отражаются от любых неоднородных, с точки зрения электрических характеристик, участков шины. Наложение этих отраженных сигналов приводит к затуханию и искажению исходных сигналов, что может повлечь за собой потерю данных. Чтобы свести к минимуму или вовсе предотвратить отражение электрических импульсов от концов шины, используются терминаторы, «поглощающие» их энергию. Различают пассивные и активные терминаторы. Первые представляют собой просто несколько резисторов, подключаемых к физическим концам SCSI-шины. Каждый терминированный сигнал шины подключается через сопротивление в 330 Ом к земле и через 220 Ом к +5 В (линии «term power»). Поскольку напряжение в линии term power может колебаться, активные терминаторы, в отличие от пассивных, оснащаются встроенным регулятором напряжения. Использование активных терминаторов рекомендуется для SCSI SE, а для Ultra SCSI оно уже просто необходимо.

• Однополярный (Single Ended, SE) электрический интерфейс SCSI. Он характерен тем, что «обычные» электрические сигналы передаются по одному проводу. Напряжение определяется разностью потенциалов между этим проводом и землей. Максимальная длина кабеля для SCSI-1 составляет 6 м.

pic

• 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.

• Multimode LVD (или же LVD/MSE) SCSI. Термины «Multimode LVD» и «LVD/MSE (Multimode Single Ended)» являются обозначениями одного и того же интерфейса. Это реализация SCSI, которая автоматически переключается между режимами LVD и SE. Когда к LVD/MSE-шине подключается SE-устройство, шина переключается в SE-режим. Обычно же LVD/MSE-устройства работают в LVD-режиме.

• 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.

pic
Orphus system
В Telegram
В Одноклассники
ВКонтакте