SCSI接口

SCSI接口

小型計算機系統接口(英語:Small Computer System Interface; 簡寫:SCSI),一種用於計算機和智慧型設備之間(硬碟、軟碟機、光碟機、印表機、掃瞄器等)系統級接口的獨立處理器標準。是一種智慧型的通用接口標準,它具備與多種類型的外設進行通信。SCSI採用ASPI(高級SCSI編程接口)的標準軟體接口使驅動器和計算機內部安裝的SCSI適配器進行通信。SCSI接口廣泛套用於小型機上的高速數據傳輸技術。SCSI接口具有套用範圍廣、多任務、頻寬大、CPU占用率低,以及熱插拔等優點。

基本概況

通用接口

SCSI接口 SCSI接口

在SCSI母線上可以連線主機適配器和八個SCSI外設控制器,外設可以包括磁碟、磁帶、CD-ROM、可擦寫光碟驅動器、印表機、掃瞄器和通訊設備等。

SCSI是個多任務接口,設有母線仲裁功能。掛在一個SCSI母線上的多個外設可以同時工作。SCSI上的設備平等占有匯流排。

SCSI接口可以同步或異步傳輸數據,同步傳輸速率可以達到10MB/s,異步傳輸速率可以達到1.5MB/s。

連線類型

SCSI規格一覽表 SCSI規格一覽表

SCSI連線器分為內置和外置兩種。

內置數據線的外型和IDE數據線一樣,只是針數和規格稍有差別,主要用於連線光碟機和硬碟, 40針IDE線有40根導線,40針ATA66有80根導線,SCSI內置則分為50針、68針和80針。

至於SCSI外置數據線,就有以下幾種規格,它們的密度均不相同,千萬別弄錯了。

Apple SCSI,共有25針,分為兩排,8位,常用於Mac機和舊式Sun工作站。

Sun Microsystem的DD-50SA,共有50針,分為三排。

SCSI-2 ,共有50針,分為兩排,8位。

Centronics,共有50針,分為兩排,8位,有點像並行口,它可以連線的設備數目最多。

SCA,共有80針,分為兩排。

SCSI-3和Wide SCSI-2,共有68針,分為兩排,16位。舊式DEC單終結SCSI使用68針高密接口。

SCSI Connectors/SCSI 接口類型及長度

DB-25,Male External DB-25,雄性外置接口 DB-25,Female External DB-25,雌性外置接口
Low-Density,50-pin,Male External 低密度 50 針雄性外置接口 (6.5cm) Low-Density,50-pin,Female External 低密度 50 針雌性外置接口
High-Density,50-pin,Male External 高密度 50 針雄性外置接口 (3.3cm) High-Density,50-pin,Female External 高密度 50 針雌性外置接口
Low-Density,50-pin,Male Internal 低密度 50 針雄性內置接口 (7.1cm) Low-Density,50-pin,Female Internal 低密度 50 針雌性內置藉口
High-Density,68-pin,Male External 高密度 68 針雄性外置接口 (4.5cm) High-Density,68-pin,Female External 高密度 68 針雌性外置接口
High-Density,68-pin,Male Internal 高密度 68 針雄性內置接口 (4.5cm) High-Density,68-pin,Female Internal 高密度 68 針雌性內置接口
VHDCI,68-pin,Male External 非常高密度 68 針雄性外置接口 (3.2cm) VHDCI,68-pin,Female External 非常高密度 68 針雌性外置接口

SCSI匯流排數據傳輸控制

SCSI匯流排有9個控制信號

:ATN,BSY,ACK,RST,MSG,SEL,C/D,REQ,I/O,匯流排的活動完全由這些控制信號來決定和實現。這些信一號由Initiator控制或者由Target控制或者由二者共同控制。其中C/D,SEL,MSG,BSY,SEL的狀態決定了匯流排處於什麼階段。在不同的階段,匯流排上的信號組合是不同的。

(1)ATN:注意信號,通常在Initiator有訊息要傳送給Target的時候由Initiator設定。

(2) BSY:當有SCSI設備處於“忙”狀態,占據數據匯流排時,這個信號被置為真。

(3) ACK:應答信號,由Initiator置位,作為對REQ/ACK請求應答數據傳輸的確認。

(4)RST:表示SCSI匯流排復位。

(5) MSG:在訊息階段由Target置位。

(6)SEL:在Initiator選擇Target或者Target再選Initiator時使用。

(7)C/D:表示控制或者數據信息的信號。

(8)REQ:由Target置位,表示請求進行一次REQ/AC K握手的數據傳輸。

(9)I/O:表明當前數據傳輸的方向。

為了完成一個I/O任務,SCSI設備和匯流排大體上必須經過以下過程:

(1)申請使用匯流排

(2)選擇I/O操作對象

(3)傳送訊息

(4)交待I/O任務

(5)數據傳輸

(6)返回狀態信息

當任務順序完成後,目標器返回GOOD狀態。但是,SCSI匯流排活動是比較複雜的,根據I/O任務的完成情況可以分成八個不同階段。它們分別是BUS FREE(匯流排空閒)、ARBITRATION(仲裁)、SELECTION(選擇)、RESELECTION(重選)、COMMAND(命令)、DATA(數據)、MESSAGE(訊息)和STATUS(狀態)。匯流排進行任何處理都是以BUS FREE階段開始,並以BUS FREE階段結束的。在任何時候,SCSI匯流排只能處於一個確定的匯流排階段。階段前後的關聯時受到嚴格限制的,也就是說並不是在每一個階段後面都可以跟著任何的階段。BUS FREE階段狀態的後面是ARBITRATION, SELECTION以及一個MESSAGE OUT階段狀態。在這些階段狀態之後是COMMAND,DATA階段狀態,然後是STATUS階段狀態。

發展歷史

SCSI控制器

在系統中套用SCSI必須要有專門的SCSI控制器,也就是一塊SCSI控制卡,才能支持SCSI設備,這與IDE硬碟不同。在SCSI控制器上有一個相當於CPU的晶片,它對SCSI設備進行控制,能處理大部分的工作,減少了中央處理器的負擔(CPU占用率)。在同時期的硬碟中,SCSI硬碟的轉速、快取容量、數據傳輸速率都要高於IDE硬碟,因此更多是套用於商業領域。

SCSI最早是1979年由美國的Shugart公司(希捷公司前身)制訂的,在1986年獲得了ANSI(美國標準協會)的承認,稱為SASI(Shugart Associates System Interface施加特聯合系統接口),也就是SCSI-1。SCSI-1是第一個SCSI標準,支持同步和異步SCSI外圍設備;使用8位的通道寬度;最多允許連線7個設備;異步傳輸時的頻率為3MB/S,同步傳輸時的頻率為5MB/s;支持WORM外圍設備。它採用25針接口,因此在連線到SCSI卡(SCSI卡上接口為50針)上時,必須要有一個內部的25針對50針的接口電纜。該種接口已基本被淘汰,在相當古老的設備上或個別掃瞄器設備上還能看到。

可靠性

SCSI-2有被稱為Fast SCSI,它在SCSI-1的基礎上做出了很大的改進,還增加了可靠性,數據傳輸率被提高到了10MB/s,仍舊使用8位的並行數據傳輸,還是最多7個設備。後來又進行了改進,推出了支持16位並行數據傳輸的WIDE-SCSI-2(寬頻)和FAST-WIDE-SCSI-2(快速寬頻),其中WIDE-SCSI-2的數據傳輸率並沒有提高,只是改用16位傳輸;而FAST-WIDE-SCSI-2則是把數據傳輸率提高到了20MB/s。

SCSI-3標準版本是在1995年推出的,也習慣稱為Ultra SCSI,其同步數據傳輸速率為20MB/s。若使用16位傳輸的Wide模式時,數據傳輸率更可以提高至40MB/s。允許接口電纜的最大長度為1.5米。

標準版本

1997年推出了Ultra2 SCSI(Fast-40)標準版本,其數據通道寬度仍為8位,但其採用了LVD(Low Voltage Differential,低電平微分)傳輸模式,傳輸速率為40MB/s,允許接口電纜的最長為12米,大大增加了設備的靈活性,支持同時掛接15個裝置。隨後其推出了WIDE ULTRA 2 SCSI接口標準,它採用16位數據通道頻寬,最高傳輸速率可達80MB/S,允許接口電纜的最長為12米,同樣支持同時掛接15個裝置,大大增加了設備的靈活性。LVD可以使用更低的電壓,因此可以將差動驅動程式和接收程式集成到硬碟的板載SCSI控制器中。老式SCSI需要使用獨立的、耗電的高壓器件。由於LVD使用的是低電壓和低電流器件,因此可以將差動收發器集成在硬碟的板載SCSI控制器中,不再需要單獨的高成本外部高電壓差動組件。

LVD 硬碟可進行多模式轉換,當所有條件都滿足時,硬碟就工作在 LVD 模式下;反之如果並非所有條件都滿足,硬碟將降為單端工作模式。LVD硬碟頻寬的增加對於伺服器環境來說意味著更理想的性能。伺服器環境都要求有快速回響、必須能夠進行隨機訪問和大工作量的佇列操作。當使用諸如CAD、CAM、數字視頻和各種RAID等軟體的時候,頻寬增加的效果能夠立竿見影,信息可以迅速而輕鬆地進行傳輸。

Ultra160SCSI

Ultra160 SCSI,也稱為Ultra3 SCSI LVD,是一種比較成熟的SCSI接口標準,是在Ultra2 SCSI的基礎上發展起來的,採用了雙轉換時鐘控制、循環冗餘碼校驗和域名確認等新技術。雙轉換時鐘控制在不提高接口時鐘頻率的情況下使數據傳輸率提高了一倍,這是Ultral60 SCSI接口速率大幅提高的關鍵。採用Ultra160 SCSI,實現起來簡單容易,風險小。在增強了可靠性和易管理性的同時,Ultra160 SCSI的傳輸速率為Ultra2 SCSI的2倍,達到160MB/s。

Ultra160 SCSI接口具備如下特點:

Ultra2和Ultra160的設備可以同時安裝在一條匯流排上,

產品的可靠性

具有監控接口性能和較高可靠傳輸速率的能力;

用於單個設備的電纜長度可達25米,

在1個通道上支持多達15個SCSI設備;

Ultra320SCSI

Ultra320 SCSI也稱為Ultra4 SCSI LVD,是比較新型的SCSI接口標準。Ultra320SCSI是在Ultra160 SCSI的基礎上發展起來的,Ultra160 SCSI的優勢得以繼續發揚,Ultra160 SCSI的3項關鍵技術,即雙轉換時鐘控制、循環冗餘碼校驗和域名確認,都得到保留。以前以往的SCSI接口標準中,SCSI接口支持兩種傳輸模式: 異步和同步。Ultra320 SCSI引入了調步傳輸模式,在這種傳輸模式中,簡化了數據時鐘邏輯,使Ultra320 SCSI的高傳輸速度成為可能。Ultra320 SCSI傳輸速率可以達到320MB/s。

Ultra320 SCSI主要具有以下特點:

1、雙倍速率數據傳輸,

2、分組化的SCSI,

3、快速仲裁和選擇,

4、讀寫數據流,

5、流控制,提高匯流排利用率。

發展過程中,每一代SCSI產品的性能都比前一代產品增加一倍。新一代產品,Ultra320 SCSI,繼續堅持這一傳統,將頻寬由Ultra160 SCSI的160Mbps提高到320Mbps。Ultra320 SCSI需要協定上的改變,以便減少命令/狀態開銷來最大限度地利用高頻寬的優勢。因此,Ultra320 SCSI還引入了多種新特性來支持高速而可靠的數據傳輸。這些新特性包括物理/信號的增強和協定的增強。物理/信號的增強 Ultra320 SCSI更高的匯流排速度需要信號上的增強,以保證數據傳輸可以在前幾代產品使用的類似線纜長度上可靠地進行。Ultra320 SCSI信號增強包括兩倍傳輸速度、調步(paced)傳輸、訓練模式和驅動器預先補償。兩倍傳輸速度: 在Ultra320 SCSI將數據傳輸速率增加一倍達到320Mbps的同時,Ultra320 SCSI繼續使用Ultra160 SCSI中推出的雙邊時鐘機制,但時鐘速度增加了一倍,為80MHz。提高的性能在大塊數據傳輸中或單一匯流排上連線多個設備的系統中表現得尤其顯著。

未來

SCSI是一種不斷前進的技術,最近加入的規格有Fibre Channel SCSI、IEEE 1394(Firewire,火線)和SCSI 3(160MB/秒),即將誕生的有SCSI 4(320MB/秒)和SCSI 5(640MB/秒)。從SCSI 3開始,SCSI能按照需要快速地提高性能,並擁有近乎完美的向後兼容性,保護了用戶的投資。隨了速度的日益提升之外,SCSI也開始注重易用性,採用CAM(Common Access Model,公共存取模型)在眾多SCSI命令集和程式調節之間加入了一個控制層,使SCSI的編程更為方便。我堅信,科學的進步會把SCSI帶上一個又一個技術高峰,未來的SCSI也一定會變得更便宜更好用。

真正的SCSI標準出現於1986年,也就是通常所說的SCSI-1標準。以技術標準看,SCSI-1可以說是非常落後的,它傳送信號的頻率只有5MHz,而每次只能夠傳送8位的數據,也就是說其最大傳送速率只有5MB/s。SCSI-1支持SE(Single-Ended)和高壓差分信號(HVD),雖然用HVD傳送信號的連線可以長達25米,但其成本較高,一般只用SE來傳送信號,其連線的最大長度為6米。SCSI-1標準的兼容性也不好,甚至很多的設備都不能一起使用,最多也只能夠接7個外設。繼續推出了Ultra320 SCSI,這還是在SCSI-3的標準下設計的,Ultra320 SCSI繼承了前一代的Ultra160 SCSI的技術,但速度快了一倍,達到320MB/s,其主要是進一步提高了時鐘頻率到了80MHz,但仍然使用16位的匯流排傳送數據。自從LVD技術出現,數據線的長度受匯流排頻率的影響已經很少。接下來SCSI技術會如何發展,大家相信數據的傳送頻率還會際一步提高,匯流排的寬度也會提高。其實320MB/s對於一般的伺服器來說已經足夠了。

陣列系統

威達電磁碟陣列系統EvoStor 800CA是一款3U機架式標準外接Ultra160. SCSI 接口轉ATA RAID磁碟陣列系統,具備八個可熱抽換的硬碟抽取盒,傳輸規格為 Ultra.ATA.133,可以使用最大300GB的Ultra ATA 133硬碟,最大容量高達2.4TB ,滿足大數據量的需求及最低的單位成本,是建置伺服器等級的最佳儲存系統。

EvoStor 800CA完全符合企業對高階儲存需求的磁碟陣列系統,以 SCSI-to-ATA的高性能磁碟陣列產品,主要適合中大型企業、ICP、ASP以及銀行 、金融、多媒體等需要大容量、高速、穩定之儲存需求的企業用戶。

EvoStor 800CA以最佳整體效能與最友善的操作接口,集中式管理的儲存環境,提供客戶最高的使用率,同時支持RAID1,0+1,3,5確保客戶數據的可靠性與安全性,以工業級的硬體容錯式組件設計,提供高穩定性與高可用性,未來儲存需求更可彈性擴充,具有最佳功能與價格比的優勢,是企業用戶的最佳選擇。

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