Интержейс IDE - Скотт Мюллер

Таблица 8.1. Стандарты SPI (SCSI Parallel Interface)

Стандарт SCSI-3 Распространенное название Соответствует технологии Реальная скорость, Мбайт/с

Внекоторых компаниях стандарт SPI-3 (Ultra3 SCSI) носит название Ultral60 или

Ultral60+, а стандарт SPI-4 (Ultra4 SCSI) — Ultra320 или Ultra320+. Название Ultra160/320 от-

носится к любому устройству, которое включает первые три из пяти основных возможностей спецификации Ultra3/4 SCSI. Название Ultral60/320+ указывает, что данное устройство поддерживает все пять основных свойств спецификации.

Втабл. 8.2 приведены сведения о производительности, разрядности, типе кабеля и другие параметры существующихстандартов SCSI.

Замечание

Кабель типа A — это стандартный 50-êонтаêтный êабель SCSI, а êабель типа P специально разработан для 16-разрядной шины SCSI. Назначения разъемов этих êабелей приведены ниже в ãлаве.

При совместной работе адаптеров стандарта SCSI-1 и периферийных устройств стандарта SCSI-2 проблем с совместимостью не возникает. Как уже отмечалось, практически любое устройство, отвечающее требованиям стандарта SCSI-1, можно считать соответствующим SCSI-2 (и даже SCSI-3). Конечно, в этих устройствах не предусмотрено быстрого обмена данными и увеличения разрядности шины, но через контроллер SCSI-1 можно передавать все дополнительные команды, определенные в SCSI-2. Другими словами, особой разницы между совместимыми устройствами стандартов SCSI-1 и SCSI-2 нет.

Стандарт SCSI-1

Этот стандарт является первой реализацией SCSI. Официальным документом стандарта SCSI-1 является ANSI X3.131-1986. Основные свойства стандарта SCSI-1 следующие:

параллельная 8-разрядная шина; асинхронный или синхронный режим на частоте 5 МГц;

скорость передачи данных 4 Мбайт/с (асинхронный режим) или 5 Мбайт/с (синхронный режим);

50-контактный кабель; несбалансированная передача по однопроводной шине; пассивная оконечная нагрузка; необязательный контроль четности.

Стандарт SCSI-1 в настоящее время устарел и ему на смену пришли следующие версии —

SCSI-2 и SCSI-3.

Таблица 8.2. Параметры различных стандартов SCSI

*Не считая адаптера.

SE (Single-ended) — однопроводная шина.

HVD (High Voltage Differential) — дифференциальная шина высокого напряжения, устаревшая. LVD (Low Voltage Differential) — дифференциальная шина низкого напряжения.

SPI — SCSI Parallel Interface, часть стандарта SCSI-3.

1Максимальная длина кабеля ограничена 1,5 м, если подключается более трех устройств (за исключением основного адаптера). Можно подключить максимум семь устройств.

2Максимальная длина кабеля при подключении только одного устройства.

3Удвоение скорости передачи в каждом такте.

Стандарт SCSI-2

Официальный документ стандарта SCSI-2 называется ANSI X3.131-1994. Этот стандарт представляет собой улучшенную версию предыдущего стандарта SCSI-1. В нем ужесточены требования к некоторым параметрам и добавлены новые функции и возможности. Устройст-

ва, выполненные в соответствии со стандартами SCSI-1 и SCSI-2, обычно совместимы между собой, но новые возможности SCSI-2 на уровне SCSI-1 не реализуются.

Внесенные в SCSI-2 изменения в большинстве случаев не играют решающей роли. Например, в шине SCSI-1 контроль четности необязателен, а в SCSI-2 он введен в качестве непременного условия. Еще одно требование заключается в том, что на интерфейсные разъемы ведущих устройств, например основных адаптеров, должно быть выведено опорное напряжение для подстройки нагрузкилиний связи, и в большинстве случаев это условие соблюдается.

Стандартом SCSI-2 предусмотрены некоторые дополнительные (необязательные) возможности:

быстрая передача данных (Fast) на частоте 10 МГц; расширение шины SCSI (Wide) до 16-разрядов; очередность команд;

использование кабельных разъемов с уменьшенным шагом выводов; активная нагрузкалиний связи.

Расширенная шина SCSI отличается от стандартной тем, что является 16-разрядной; это позволяет осуществлять параллельную передачу данных. Естественно, что для подключения подобных устройств нужны кабели нового типа. Стандартный 50-контактный (8-разрядный) кабель называется кабелем типа A. В стандарте SCSI-2 сначала был предусмотрен специальный 68-контактный кабель типа B, который вместе с кабелем типа A предназначался для организации расширенной шины, но он был воспринят без особого энтузиазма и вскоре его вытеснил 68-контактный кабель типа P, являющийся частью будущего стандарта SCSI-3. Произошло это потому, что пользоваться одиночным кабелем типа P при построении 16-разрядной шины, безусловно, удобнее, чем парой кабелей типов A и B.

Между устройствами типа Fast SCSI осуществляется синхронная передача данных с удвоенной скоростью. При стандартной 8-разрядной шине она равна 10 Мбайт/с. Если же разрядность шины увеличить до 16 (Fast/Wide SCSI), то скорость передачи данных возрастет до 20 Мбайт/с.

Использование разъемов с высокой плотностью контактов позволяет создавать более удобные кабели.

Стандартом SCSI-1 обусловлено, что главное устройство, например основной адаптер, может выдавать в адрес каждого устройства только по одной команде. Стандарт SCSI-2 позволяет отправлять в каждое устройство до 256 команд: они накапливаются в нем, обрабатываются и лишь затем от него на шину SCSI поступает ответ. Принимающее устройство может изменить порядок выполнения принятых команд для того, чтобы наиболее эффективно на них реагировать. Эта возможность особенно полезна при работе в многозадачной операционной системе, например OS/2 или Windows NT.

В качестве основы стандарта SCSI-2 была принята уже оформившаяся общая система команд CCS. Но разрабатывалась она в основном для жестких дисков, и в ней не предусматривались команды для управления другими устройствами. В SCSI-2 многие старые команды откорректированы и добавлены некоторые новые (для накопителей CD-ROM, оптических устройств, сканеров, коммуникационныхустройств, съемных жестких дисков и т.п.).

Чтобы шина SCSI функционировала надежно, необходимо удовлетворить очень жесткие требования к оконечным нагрузкам. К сожалению, первоначально определенная в стандарте SCSI-1 пассивная оконечная нагрузка сопротивлением 132 Ом не была предназначена для синхронной передачи данных на высоких скоростях. Плохие пассивные оконечные нагрузки могут быть причиной отражения сигнала, в результате чего при увеличении скорости передачи или количества устройств, подключаемых к шине, могут возникать погрешности. В стандарте SCSI-2 определена активная (стабилизирующая напряжение) оконечная нагрузка, которая понижает импеданс оконечного устройства до 110 Ом и повышает надежность передачи данных.

Одно из основных нововведений в стандарт SCSI-3 — увеличение скорости передачи данных до 160 Мбайт/с. Такую скорость поддерживают адаптеры и устройства Fast-40 (Ultra2) и

Fast-80DT (Ultra3).

Естественно, такое многообразие стандартов может запутать пользователя. Перед покупкой адаптера и устройства со SCSI-интерфейсом оцените необходимую производительность и с помощью табл. 8.2 выберите подходящий стандарт.

SPI (SCSI Parallel Interface) или Ultra SCSI

Стандарт SCSI Parallel Interface (SPI) — первый документ SCSI-3, опубликованный под названием ANSI X3.253-1995. Его также называют Ultra SCSI. Отдельный документ SCSI Interlock Protocol (SIP) определяет набор параллельных команд. Этот документ позднее был включен в состав SPI-2 и SPI-3.

Основные свойства SPI или Ultra SCSI следующие:

скорости Fast-20 (Ultra) (20 или 40 Мбайт/с);

68-контактный P-кабель и разъемы, определенные для Wide SCSI.

Устройства Fast-20 (Ultra) SCSI обеспечивают синхронную передачу данных с удвоенной скоростью по сравнению с устройствами Fast SCSI. Устройства Ultra SCSI, описанные в приложении ANSI X3.277-1996, позволяют осуществлять передачу данных со скоростью 20 Мбайт/с по 8-разрядному кабелю SCSI. В сочетании с 16-разрядным интерфейсом Wide SCSI такие устройства позволяют передавать данные со скоростью 40 Мбайт/с.

SPI-2 или Ultra2 SCSI

Стандарт SPI-2, также называемый Ultra2 SCSI, официально опубликован как документ ANSI X3.302-1998 и содержит следующие дополнительные свойства по сравнению с предыдущей версией:

скорости Fast-40 (Ultra2) (40 или 80 Мбайт/с);

дифференциальные сигналы низкого напряжения (LVD);

разъемы типа Single Connector Attachment (SCA-2); 68-контактный разъем типа Very High Density Connector (VHDC).

Устройства Fast-40 SCSI позволяют передавать данные со скоростью 40 Мбайт/с по 8-разрядному кабелю и до 80 Мбайт/с по 16-разрядному.

Однопроводные и дифференциальные шиныSCSI

Шина SCSI называется также однопроводной (single-ended — SE), так как для передачи каждого сигнала используется один провод. Это недорогая технология, но при ее использовании возникают проблемы производительности и помех.

Однопроводную шину часто называют несбалансированной. Каждый сигнал распространяется по паре проводов, обычно перекрученных для снижения помех. В однопроводной шине один из проводов пары является общим (обычно он общий для всех сигналов). К сожалению, несбалансированная шина обладает низкой помехоустойчивостью. В связи с этим максимальная длина кабеля не может превышать полутора метров.

Рис. 8.3. Универсальные символы (условные обозначения) для однопроводных и дифференциальных шин SCSI

SPI-3 или Ultra3 SCSI (Ultra160)

Стандарт SPI-3, также известный как Ultra3 или Ultra160 SCSI, создан на основе предыдущих стандартов и поддерживает максимальную скорость передачи 160 Мбайт/с (максимально возможную для современных устройств SCSI). Основные свойства SPI-3 (Ultra3) следующие:

синхронизация DT (Double Transition);

коды CRC (Cyclic Redundancy Check);

подстройка по скорости; использование пакетов;

свойство Quick Arbitrate and Select (QAS).

Используемая в этом стандарте синхронизация позволяет передавать данные по обоим фронтам сигнала REQ/ACK. Это позволяет Ultra3 SCSI достичь скорости передачи 160 Мбайт/с при частоте шины 40 МГц. Этот режим определен лишь для 16-разрядной шины.

Коды Cyclic Redundancy Checking (CRC) предназначены для устранения ошибок Ultra3 SCSI. В предыдущих версиях SCSI для определения ошибок передачи использовалась простая проверка четности. Коды CRC представляют собой более “продвинутую” форму выявления ошибок, чаще всего применяемую в системах с высокой скоростью передачи данных.

Подстройка по скорости напоминает установку модемного соединения, т.е. предварительное выяснение максимальной скорости передачи данных всех устройств. Только после определения максимальной производительности данные начинают передаваться. В предыдущих версиях SCSI при инициализации шины главный адаптер посылал всем устройствам команду INQUIRY на самой низкой частоте 5 МГц. Проблема заключалась в следующем: даже если главный адаптер и устройство поддерживали выбранную скорость, то это не гарантировало, что обмен данными будет выполняться с такой скоростью. При этом устройства становились недоступными. Новый способ позволяет после выбора скорости передачи выполнять тестовую передачу и оценивать число ошибок.

При использовании пакетов передача данных между устройствами SCSI выполняется более оптимальным способом. В традиционной параллельной передаче используется несколько фаз: команда, сообщение, состояние и данные. В пакетной передаче вся эта информация “упаковывается” и передается по назначению. Такой способ передачи совместим с предыдущими, т.е. на одной шине могут присутствовать как обычные устройства, так и устройства, поддерживающие пакетную передачу. Обратите внимание, что не все устройства Ultra3 или Ultra160 SCSI поддерживают пакетную передачу. Устройства Ultra3, поддерживающие пакетную передачу, обычно называются Ultra160+ SCSI.

Свойство Quick Arbitrate and Select (QAS) впервые появилось в Ultra3 SCSI и применяется для снижения времени разрешения конфликтных ситуаций путем уменьшения времени освобождения шины. QAS позволяет устройству управлять шиной при передаче без использова-

ния фазы BUS FREE.

Ultra160 и Ultra160+

Поскольку пять основных свойств Ultra3 SCSI являются необязательными, устройства Ultra3 не имеют определенных уровней функциональности. Для решения этой проблемы ряд производителей объединились и определили дополнения к стандарту, в которых описывается минимальный набор свойств. Эти дополнения получили названия Ultra160 и Ultra160+, так как в обоих заявлена скорость передачи данных 160 Мбайт/с, при этом они не являются официальными частями стандарта.

Ultra160 является частью реализации Ultra3 (SPI-3) SCSI и включает первые три дополнительных свойства Ultra3 SCSI:

синхронизация Fast-80DT (Double Transition) для работы со скоростью 160 Мбайт/с;

коды CRC (Cyclic Redundancy Check);

подстройка по скорости.

Ultra160 SCSI работает в режиме LVD и обратно совместимо со всеми устройствами Ultra2 SCSI (LVD). Существует лишь одно ограничение: к шине не должно быть подключено однопроводных (SE) устройств. При одновременном подключении устройств Ultra2 и Ultra160 (Ultra3) каждое из них будет работать с максимально возможной производительностью, а шина будет динамически переключаться в различные режимы для поддержки нужных скоростей.

Устройство Ultra160+ дополнено двумясвойствами: использование пакетов;

Quick Arbitrate and Select (QAS).

Ultra160+ наилучшим образом подходит для высокопроизводительных серверов и рабочих станций.

SPI-4 или Ultra4 SCSI (Ultra320)

Стандарт SPI-4, также называемый Ultra4 или Ultra320 SCSI, является в основном модификацией предыдущего стандарта Ultra3 (Ultra160) SCSI. Он имеет практически те же возможности, за исключением удвоенной по сравнению с Fast-160DT скорости. В результате этого максимальная пропускная способность Ultra320 достигает 320 Мбайт/с, что делает его на сегодняшний день наиболее быстрой разновидностью параллельного SCSI.

Разработка стандарта SPI-4 еще не закончена, но устройства, работающие на скоростях Ultra320 появятся, вероятно, задолго до официального опубликованиястандарта.

СпецификацияFiber Channel SCSI

В спецификации Fiber Channel SCSI (волоконный канал SCSI) указаны технические требования к последовательному интерфейсу, в котором используется волоконный канал, а также характеристики протокола с набором команд SCSI. При использовании этой спецификации скорость передачи данных может достигать 100 Мбайт/с по волоконному или коаксиальному кабелю.

Кабели и разъемыSCSI

Стандарт SCSI предъявляет довольно жесткие требования к кабелям и разъемам. Для внутрисистемных соединений используется 50-контактный неэкранированный разъем, а для внешних — аналогичный экранированный разъем типа Centronics (с фиксатором). В официальной документации экранированный разъем иногда называют Alternative 2. Для однопроводной и дифференциальной шин предусмотрена как пассивная, так и активная нагрузка линий (активная предпочтительнее). 50-контактный кабель стандарта SCSI называется кабелем типа A.

В старых 8-разрядных адаптерах и внешних устройствах SCSI используется разъем типа Centronics. На рис. 8.4 показан внешний вид 50-контактного разъема.

Рис. 8.4. Внешний вид 50-контактного разъема SCSI (Alternative 2)

В стандарте SCSI-2 кабели типа A могут оканчиваться также 50-контактными разъемами типа D с уменьшенным шагом выводов. Такие разъемы иногда называют Alternative 1. Внешний вид этого разъема показан на рис. 8.5.

Рис. 8.5. Внешний вид 50-контактного разъема SCSI (Alternative 1)

Разъем Alternative 2 типа Centronics достался SCSI-2 от предыдущей версии. Для 16- и 32разрядных шин в стандарте SCSI-2 предусмотрен 68-контактный кабель B, который должен подключаться одновременно с кабелем A. Однако кабель B не получил широкого признания и из стандарта SCSI-3 исключен.

Вместо злополучного кабеля B в стандарте SCSI-3 появился 68-контактный кабель P. На обоих кабелях (типов A и P) могут быть смонтированы либо экранированные, либо неэкранированные разъемы типа D. Они должны быть снабжены фиксаторами-защелками, а не проволочными кольцами, как разъемы Centronics. Для лучшей помехозащищенности нагрузка линий в однопроводных шинах должна быть активной. На рис. 8.6 показан 68-контактный разъем.

Рис. 8.6. Внешний вид 68-контактного разъема SCSI

В массивах накопителей используется 80-контактный разъем, называемый Alternative 4. Накопители с таким разъемом поддерживают “горячее” подключение устройств, т.е. устройства SCSI можно подключать и отключать при включенном питании. На рис. 8.7 показан 80контактный разъем.

Рис. 8.7. Внешнийвид80-контактногоразъемаSCSI (Alternative 4)

Компания Apple и некоторые другие производители устройств SCSI используют 25контактный кабель. Разъем этого кабеля аналогичен разъему параллельного порта PC. При неправильном подключении устройство SCSI или системная плата могут выйти из строя. Если же вы используете такой кабель, то пометьте его каким-то образом (например, поставьте цветные метки на все разъемы устройств SCSI). А вообще лучше не использовать этот тип кабеля. На рис. 8.8 показан 25-контактный разъем.

Рис. 8.8. Внешний вид 25-контакт- ного разъема SCSI

Назначение выводов разъемов SCSI

В этом разделе будут приведены таблицы с назначениями выводов различных кабелей и разъемов SCSI. Как уже отмечалось, существует две несовместимые по электрическим параметрам версии интерфейса SCSI — однопроводная и дифференциальная. Устройства, выполненные по этим двум схемам, не должны подключаться к одной шине. Правда, дифференциальная шина встречается сегодня крайне редко, и вам вряд ли придется иметь с ней дело. Для каждой разновидности шины (однопроводной и дифференциальной) предусмотрены кабели двухтипов:

типа A (стандартная 8-разрядная шина SCSI); типа P (16-разрядная шина Wide SCSI).

В большинстве случаев в стандартах SCSI-1 и SCSI-2 для подключения периферийных устройств используется кабель типа A. Для подключения к шине Wide SCSI (16-разрядной)