7. Шина scsi, pata, sata. Отличительные особенности. Режим pio, dma.

Шина SCSI

SCSI – системный интерфейс малых компьютеров, стандартизована ANSI – Национальный институт стандартов США в 1986 году и определяет механизм реализации магистрали передачи данных между системной шиной компьютера и периферийными устройствами.

Предназначен для:

• Памяти прямого и последовательного доступа

• CD-ROM

• Устройств автоматической смены носителей информации

• Принтеров

• Сканеров

• Коммуникационных устройств

Устройство SCSI – хост-адаптер, связывающий шину SCSI с какой-либо внутренней шиной компьютера, так и контроллер целевого устройства с помощью которого оно подключается к шине SCSI.

К одному контроллеру может подключаться несколько устройств (до 8 устройств).

История развития шины SCSI

По физической реализации интерфейс является 8 битовой параллельной шиной с тактовой частотой 5 МГц.

Скорость передачи – 5 Мбайт/с.

В 1991 году появилась спецификация SCSI-2 (Fast SCSI-2 – 10 МГц, Ultra SCSI-2 – 20 МГц).

1. Wide SCSI-2 – 16 бит

2. Narrow SCSI-2 – 8 бит

В версии Ultra Wide SCSI-2 реальная пропускная способность 40 Мбайт/с.

Шина SCSI-3

SCSI-3 дальнейшее развитие стандарта, направленное на

1. Увеличение количества подключаемых устройств

2. спецификацию дополнительных устройств

3. поддержку Plug&Play

Транспортный уровень может использовать следующие протоколы с поддержкой физических соединений:

• SIP – протокол обмена традиционного интерфейса

• FCP – протокол оптоволоконного канала с соответствующим физическим уровнем до 100 Мбит/с

• SBP – протокол последовательной шины (IEEE 1394 FireWire)

• GPP – обобщенный пакетный протокол, реализуется любым интерфейсом

Скорость передачи данных измеряется в миллионах передач за секунду MT/sec

SCSI Fast – 10 MT/s

SCSI Fast-20 (Ultra) – 20 MT/s

SCSI Fast-40 (Ultra2) – 40 MT/s

Существует три типа интерфейса:

1. Single-Ended (SE)

2. High Voltage Differenteal (HDV, «дифференциальный»)

3. Low Voltage Differential (LVD)

Шина SCSI

Термин обозначает обычный SCSI-интерфейс, в котором для каждого сигнала на шине есть свой проводник. Этот термин часто используется для указания принадлежности к «классическому» SCSI. Сигнал передается потенциалом с ТТЛ (транзисторно-

LVD – низковольтный дифференциальный

Двуполярный дифференциальный сигнал (значение определяеся не только уровнем, но и полярностью используемого напряжения), используется для высокоскорростной передачи данных в современных вариантах SCSI-интерфейса.

Максимальная длина кабеля до 12 метров.

На LDV-интерфейсе сигналы положительной и отрицательной полярности идут по разным физическим проводам. Для поддержки SCSI LVD требуется специальный кабель, состоящий из групп витых пар.

HVD – High Voltage Differential

Дифференциальный – сигнал на SCSI двуполярный, т.е. значение определяется не только уровнем, но и полярностью используемого напряжения.

Это позволяет снизить воздействие шумов на SCSI-шину.

Первый вариант SCSI-интерфейса с использованием двуполярных сигналов LVD SCSI – Ultra2 SCSI.

Максимальная скорость передачи данных в Ultra-640 SCSI до 5120 МБит/с.

iSCSI – служит для обработки SCSI команд через Интернет.

USB Attached SCSI – реализует подключение SCSI через USB-интерфейс (до 3200 МБит/с).

Serial Attached SCSI (SAS) – обеспечивает скорость до 6 Гбит/с. В 2013 выпущен SAS-3 (12 Gbit/s).

PATA interface Parralel ATA, ATA, IDE) - параллельный интерфейс, который был стандартом на IBM PC в 1990-х гг. Сейчас является устаревшим и полностью вытеснен последовательным интерфейсом SATA (Serial ATA). На большинстве новых материнских платах всё ещё присутствует, но только для совместимости со старыми устройствами. Служит для подключения накопителей HDD (жёстких дисков) и оптических приводов CDDVD дисков.

Режимы обмена данными PIO параллельного ATA

PIO – при использовании этого режима считыванием данных с диска управляет ЦП, что приводит к повышенной нагрузке на ЦП и замедлению работы в целом.

В стандартах ATA 2/EIDE и ATA 3 предусмотрено несколько режимов быстрого обмена данными с жесткими дисками. Описание этих режимов составляет существенную часть стандарта, который своим появлением во многом обязан именно этим новым возможностям. Большинство современных быстродействующих жестких дисков может работать в так называемых режимах PIO 3 и PIO 4, скорость обмена данными в которых очень высока. От выбора режима PIO (программируемого вводавывода) зависит скорость обмена данными с жестким диском. В самом медленном режиме (режим 0) длительность одного цикла передачи данных не превышает 600 нс. В каждом цикле передается 16 бит данных, поэтому теоретически возможная скорость обмена в режиме 0 составляет 3,3 Мбайт/с. В большинстве современных жестких дисков поддерживается режим PIO 4, в котором скорость обмена данными достигает 16,6 Мбайт/с.

Режимы обмена данными DMA параллельного ATA

DMA – потоком данных управляет сам накопитель, считывая данные в память или из памяти почти без участия ЦП. ЦП выдает команды на выполнение того или иного действия.

Передача через канал прямого доступа к памяти (DMA) означает, что в отличие от режима PIO данные передаются непосредственно из жесткого диска в системную (основную) память, минуя центральный процессор. Это освобождает процессор от большинства операций обмена данными с диском. К тому же во время передачи данных с диска в память процессор может выполнять другую полезную работу. Существуют два типа прямого доступа к памяти: однословный (8 разрядный) и многословный (16 разрядный). Однословные режимы DMA были удалены из стандарта АТА 3, а также из спецификаций более поздних версий и в настоящее время не используются. Режимы DMA, использующие хостадаптер, который поддерживает технологию управления шиной, получили название режимов Bus Master ATA. В первом случае обработка запросов, захват шины и передача данных осуществляются контроллером DMA на системной плате. Во втором случае все эти операции выполняет дополнительная высокоскоростная микросхема, также смонтированная на системной плате.