Интерфейс периферийных устройств IDE и SCSI.

Интерфейс предназначен для  подключения внутренних устройств, поэтому максимальная длина кабеля относительно невелика — 1 метр, тем не менее, это в 2 раза больше, чем у параллельного АТА интерфейса (45 см). Всего кабель состоит из 7 жил: две дифференциальные пары для передачи и для приема и три общих (заземляющих) провода. Контроллер Serial ATA рассчитан на подключение 2 устройств по схеме point-to-point, то есть каждое из них подключается отдельным кабелем и обмен информацией происходит параллельно. Кроме этого, Serial ATA позволяет осуществлять замену накопителей в «горячем» режиме. Не менее важно и снижение питающих напряжения с нынешних 5 В до 3,3 В. Кроме того, Serial ATA будет обладать средствами исправления ошибок (по ECC), что гарантирует целостность передаваемых по кабелю данных. Изменения архитектуры Serial ATA лежат только в области физического интерфейса, а по регистрам и программному обеспечению он будет полностью совместим с нынешним параллельным ATA. Поэтому не будет необходимости менять драйверы, да и архитектура Serial ATA будет полностью прозрачной для ныне существующих BIOS-ов и операционных систем. Для совместимости с ныне существующим оборудованием (системные платы и жесткие диски) будут выпускаться специальные адаптеры-переходники с интерфейса IDE на интерфейс Serial ATA и наоборот. В целом последовательный интерфейс Serial ATA рассчитан на те же сферы применения, что и параллельный АТА (Parallel ATA, PATA) /&/mdash; персональные компьютеры любого уровня и ноутбуки, а так же в серверах начального уровня.

 

 

 

SCSI

SCSI (англ. Small Computer System Interface, произносится «скази»^[1][2] (встречается вариант эс-си-эс-ай) — представляет собой набор стандартов для физического подключения и передачи данных между компьютерами и периферийными устройствами. SCSI стандарты определяют команды, протоколы и электрические и оптические интерфейсы. Разработан для объединения на одной шине различных по своему назначению устройств, таких как жёсткие диски, накопители на магнитооптических дисках, приводы CD, DVD, стримеры, сканеры, принтеры и т. д. Раньше имел неофициальное название Shugart Computer Systems Interface в честь создателя Алана Ф. Шугарта, разработанный в. 1978 г. и опубликованную в 1981 году.

Теоретически возможен выпуск устройства любого типа на шине SCSI.

После стандартизации в 1986 году SCSI начал широко применяться в компьютерах Sun Microsystems. В компьютерах, совместимых с IBM PC, SCSI не пользуется такой популярностью в связи со своей сложностью и сравнительно высокой стоимостью и применяется преимущественно в серверах.

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^[3][4]. 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.

Стандарты

Современная модель стандартов SCSI, устанавливаемая комитетом T10 (ANSI), определяет архитектуру SCSI (документ SAM — SCSI Architecture Model), основные требования к протоколу, основные команды (SPC — SCSI Primary Commands), структуры типа развернутой информации об ошибке, виды участников (инициаторы, устройства прямого доступа, устройства последовательного доступа, устройства автоматизированного управления и т. д.) и наборы команд для них (например, SBC — SCSI Block Commands, MMC), виды транспорта (SAS, iSCSI, традиционный параллельный SCSI, Fibre Channel…)^[5]. Наиболее современным транспортом для физического подключения являетсяSerial Attached SCSI (SAS).

Для передачи команд протокола SCSI по IP-сетям используется сетевой протокол iSCSI, утверждённый IETF как стандартный в 2003 году.

Параллельный  интерфейс SCSI

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 построены 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, то есть устройства SCSI можно подключать и отключать при включенном питании.

Основные реализации параллельного интерфейса SCSI (в хронологическом  порядке):

 

 

 

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.

Протокол команд SCSI

В терминологии SCSI взаимодействие идёт между инициатором  и целевым устройством. Инициатор  посылает команду целевому устройству, которое затем отправляет ответ  инициатору.Команды SCSI посылаются в виде блоков описания команды (англ. Command Descriptor Block, CDB). Длина каждого блока может составлять 6, 10, 12, 16 или 32 байта. В последних версиях SCSI блок может иметь переменную длину. Блок состоит из однобайтового кода команды и параметров команды.

После получения  команды целевое устройство возвращает значение 00h в случае успешного получения, 02h в случае ошибки или 08h в случае, если устройство занято. В случае, если устройство вернуло ошибку, инициатор  обычно посылает команду запроса  состояния. Устройство возвращает Key Code Qualifier (KCQ).

Все команды SCSI делятся на четыре категории: N (non-data), W (запись данных от инициатора целевым устройством), R (чтение данных) и B (двусторонний обмен данными). Всего существует порядка 60 различных команд SCSI, из которых наиболее часто используются: Test unit ready — проверка готовности устройства, в том числе наличия диска в дисководе.

Inquiry — запрос основных характеристик устройства.

Send diagnostic — указание устройству провести самодиагностику и вернуть результат.

Request sense — возвращает код ошибки предыдущей команды.

Read capacity — возвращает ёмкость устройства.

Format Unit

Read (4 варианта) — чтение.

Write (4 варианта) — запись.

Write and verify — запись и проверка.

Mode select — установка параметров устройства.

Mode sense — возвращает текущие параметры устройства.

Каждое устройство на SCSI-шине имеет как минимум один номер логического устройства (LUN — англ. Logical Unit Number). В некоторых более сложных случаях одно физическое устройство может представляться набором LUN.

Для возможности  работы нескольких независимых целевых  устройств SCSI, в UNIX-подобных операционных системах применяется адресация  из произвольно назначаемого драйвером  идентификатора целевого устройства (SCSI target id) и номера LUN, сконфигурированного на нём.

Для устройств типа приводов CD/DVD/Blu-Ray, в том числе их разновидностей с возможностью записи, разработан MMC — Multimedia Command Set. Некоторые приводы, например, производства Asus и Pioneer, используют конкурирующий стандарт Mt. Fuji, отличающийся от MMC в некоторых нюансах.

SCSI давно стал стандартным  интерфейсом для рабочих станций  и серверов. И хотя по деньгам  SCSI обходится существенно дороже IDE, за эти деньги мы получаем  гораздо большую пропускную способность,  поддержку большего количества  устройств на одном канале, гораздо  большую длину кабелей (до 12 метров), поддержку внешних устройств  и многозадачность.

Обычная (иногда говорят "узкая") шина SCSI может нести на себе до 8 устройств, а широкая (wide) до 16. Сам SCSI контроллер занимает один адрес, а остальные 15 оставляет для подключаемых устройств (соответственно на узкой шине для устройств остается 7 адресов). Старшие адреса SCSI имеют больший приоритет. Обычно лучше дать больший приоритет медленным устройствам.

Существует множество  различных вариантов SCSI. Из устройств  доступных сейчас на рынке можно  назвать Ultra, Ultra2 и Ultra160 SCSI. Ultra SCSI позволяет передачу 20Мб/сек и имеет 8 адресов. Широкая (wide) версия Ultra SCSI поднимает пропускную способность вдвое, то есть до 40Мб/сек. Ultra2 SCSI, известный так же как LVD (Low Voltage Differential) SCSI, имеет пропускную способность 40Мб/сек, и, соответственно, wide версия его дает нам 80Мб/сек. Ultra160 SCSI продолжает традицию удвоения пропускной способности, но бывает только в варианте wide, что дает нам 16 устройств на канале и 160Мб/сек. SCSI устройства, как правило, обладают совместимостью, что называется, сверху вниз.

Со SCSI часто возникают  проблемы, касающиеся установки и  первой настройки, особенно у тех, кто  проделывает это первый раз. Все  эти терминаторы, идентификаторы могут  вызвать серьезную головную боль. В то же самое время, все эти  проблемы с лихвой окупаются надежностью  данного интерфейса. А появление  активных терминаторов (к роботам  из будущего отношения не имеют) заметно  упростило установку SCSI устройств.

Главное преимущество SCSI выражается - самые быстрые, самые объемистые жесткие диски имеют интерфейс SCSI.

Уже появляются первые устройства Ultra320, и следующим шагом будет Ultra640. Сам стандарт SCSI изначально предполагал  масштабируемость, и стал масштабируем настолько, что вряд ли что-то может с ним сравниться в этом.

Преимущества 

Большая производительность

Большие объемы

Возможность подключения, как  внутренних устройств, так и внешних 

Недостатки 

Дороговизна

Возможны проблемы при  установке 

SCSI-2

В окончательную редакцию стандарта SCSI-2 включены команды поддержки CD-ROM, сканеров, коммуникационных устройст, оптический накопителей. Введен широкий вариант ШД, предусматривающий наличие дополнительных 24 информационных линий. Для устройств с разрядностью более восьми используется дополнительный 68-проводный кабель. Введен скоростной вариант шины – FastSCSI 2. Путем удвоения частоты обмена засчет применения новых микросхем, кабелей, акт-го согл-я линии, производительность возросла до 10 Мб/сек.