Väikearvutisüsteemi liides

Allikas: Vikipeedia

Väikearvutisüsteemi liides (inglise Small Computer System Interface; SCSI) on standardite komplekt, mis võimaldab arvutiga füüsiliselt liita väliseid seadmeid ja sooritada andmevahetust. SCSI standardis on määratud võimalikud käsud, protokollid ning elektri- ja optikaliidesed. SCSI kasutatakse peamiselt, et liita süsteemiga kõvakettaid ja lintvarundusseadmeid, aga liides toetab ka teisi seadmeid nagu DVD seadmed ja printerid. SCSI standard defineerib käskude komplekti kindlatele väliste seadmete tüüpidele.

Kõik seadmed ühendatakse SCSI siiniga samal moel. Ühele siinile saab kinnitada 8 kuni 16 seadet (üks neist peab olema peremeesseade (SCSI adapter) ja süsteemiga võib olla ühendatud rohkem kui üks adapter. SCSI käsuprotokollis on defineeritud peremeesseadmete vaheline infovahetus, peremeesseadme ja ühendatud seadme ja ühendatud seadmete vaheline infovahetusstandard.

SCSI Eellugu[muuda | redigeeri lähteteksti]

  • 1970 - Shugart Technologies loob Shugart Associates System Interface, mis on otsene SCSI eelkäija.
  • 1982 - ANSI moodustab komitee, mis hakkab tegelema SASI standardiseerimisega.Muudatuste käigus võetakse kasutusse nimi SCSI.
  • 1986 - Avaldati SCSI-1 liidesestandard[1]

SCSI Standardite ajalugu[muuda | redigeeri lähteteksti]

SCSI standardi arenduse, hoolduse ja muudatuste eest vastutavad:

  • SCSI-1 standard: Avaldati 1986. aastal. Defineeris esimese põlvkonna SCSI seadmete karakteristika ja nendevahelised andmavahetusviisid.Tänapäeva standardiga võrreldes üpriski piiratud. Kasutas tasakaalustamata signaale Single-ended signalling, mis olid passiivsulgemisega. Probleemiks oli, et seadmete ühise käsukogumi puudumine.
  • SCSI-2 standard: Avaldati 1994. aastal. Parandatud jõudlusega, stabiilsem.

Suuremad muutused standardis:

Seadmed kasutasid standardiseeritud käsubaasi(CCS).
Fast SCSI - 8 bitise siinilaiusega 10 MB/s andmevahetuskiirus oli kaks korda suurem kui eelmisel põlvkonnal
Wide SCSI - 16 biti laiune siin võimaldas ühendada korraga kuni 16 seadet endise 8 asemel.
Parandati kaabeldust - Võeti kasutusele 68 kontaktiga pistikud ja pesad.
Signaalide aktiivsulgemine.
Tasakaalustatud signaalid (Differential signaling)
Käskude järjestamine - võimaldas mitme käsu samaaegset saatmist.
Uued käsud tõid juurde toe uutele seadmetele.
  • SCSI - 3 standard: SCSI - 3 jagas SCSI standardid omakorda alamkategooriatesse
Käsundite standardid, mis sisaldas kas kõikidele SCSI seadmeile kehtivaid standardkäske või kindlate seadmete käske (SCS).
Protokollide standardid, mis määratles kuidas eri seadmed omavahel suhtlevad(SIP).
Füüsiliste ühenduste standardid, mis määratles liideste detailid ja elektriliste signaalide nõuded(SPI).
Võeti kasutusele mõiste SCSI arhitektuurimudel (SAM). Kuna kolmel jaotusel oli alamjaotusi väga palju ja standardeid kokku ligi 30 oli standardi vastuvõtmine väga pikaajaline protsess.SCSI traditsiooniline standard sai nimetuseks SCSI paralleelliides (SPI). :Võeti kasutusele termin Ultra SCSI, mille korral andmeedastuskiirus on 20 MB/s (40 MB 16 bitise siini korral) ja võeti kasutusele P-kaabel, mis asendas laia siini korral varemnõutud kahe kaabli kasutamise.SPI asendati SPI-2 standardiga aastal 1999.SPI-2 standardis võeti SCSI seadmete nimedesse ka sõna Ultra, mida kasutati seadmete kohta, mis vahetasid andmeid kiiremini kui 40 MB/s ja tänasel päeval on kasutusel SPI-5 standard, kus on parandatud ühenduskiiruseid, liideseid, optimeeritud käsuprotokolle,ja võetud kasutusele CRC veakontroll.

SCSI-3 standardi jaotus on säilinud tänase päevani, kus on palju erinevaid seadmeid, mis vastavad SCSI arhitektuurimudelile ja kasutavad SCSI käsuprotokolli (Nt. Serial attached SCSI, IEEE 1394 ja iSCSI), mida arendavad aga sõltumatud allüksused koostöös T10 komisjoniga.[3]

SCSI Omadused[muuda | redigeeri lähteteksti]

SCSI terminaator
  • Signaalid:
Tasakaalustamata (SE) signaalid: SCSI-1 standardiga võeti kasutusele meetod, kus juhtmepaaris oli kas pinge või ei olnud. Pinge korral sai süsteem signaali, pinge puudumisel mitte.Süsteem oli ehituselt lihtne ja odav.Probleemideks oli, et selline süsteem oli elektriliselt väga lihtsalt häiritav ja signaalide kiiruse kasvamisel kaks korda pidi kaabelduse pikkust vähendama kaks korda, et signaali terviklikkust mitte kompromiteerida.[4]
Tasakaalustatud (HVD ja LVD) signaalid: Tasakaalustatud signaali korral saadetakse mööda juhtmepaari kaks signaali, mis on üksteise peegelpildid.Vastuvõttev seade võtab need signaalid ja mõõdab nende vahe. Selline signaal on palju vähem vastuvõtlik häiretele ja võimaldab kasutada kuni kuni 25 m pikkust kaabeldust. Algselt loodi HVD standard, kus mööda juhet saadeti 5 voldise pingega signaal, aga selline meetod oli tülikas ja kallis. Seetõttu võeti kasutusele LVS signaal, kus kasutatakse madalamat pinget. LVD signaale kasutavad seadmed on ka tagasiühilduvad SE signaale kasutavate seadmetega. Kui kasutada LVD ja SE seadmeid koos, siis kehtivad neile SE signaali piirangud k.a. kaablipikkused. HVD signaalid ei kuulu enam SCSI standardisse alates SPI-3 standardist.
  • Siinilaius
Algselt oli SCSI-1 standardiga määratud siini laiuseks 8 bitti.SCSI-2 standard tõi endaga kaasa ka 16 bitise laia siini.SCSI-2 standard toetas ka 32 biti laiust ultralaia siini, aga kuna see ei kujunenud kunagi populaarseks, siis eemaldati see edasistest standarditest. Kitsas siin kasutab 50 kontaktiga pesasid ja kontakte ja lai siin 68 kontaktiga kaableid ja pesasid (P kaablit). Alates kiirustest, mis on kiiremad kui Ultra2 SCSI standard on kasutusel ainult lai siin kuna kitsas siin ei ole piisav andmevahetuseks. Kitsa ja laia siiniga seadmeid on võimalik kasutada samas SCSI ketis kuid probleemid võivad tekkida, kuna kaabeldus ja signaalide sulgemine on erinevad.
  • Veakontroll
Paarsuskontroll. Algselt kasutati SCSI seadmetes paarsuskontrolli.See kujutab endas seda, et koos 8 bitiga saadetakse üks lisabitt, et bittide summa oleks kindlasti kas paaris või paaritu (SCSI korral paaritu).Kui vastuvõttev seade saab tulemuseks vea, siis laseb ta andmed uuesti saata. Paarsuskontrolli puuduseks on, et kui vigased on paarisarv bitte, siis ei suudeta viga tuvastada.Paarsuskontroll on praktiliselt kõigis SCSI adapterites.
CRC veakontroll. Kuna paarsuskontroll ei ole efektiivne viis kontrollimaks andmeid suure andmeedastuskiiruse ja -mahu korral, siis võeti kasutusse CRC kontroll. Selle korral koostatakse saatjas andmete põhjal kindlat algoritmi kasutades kahendkood, mis saadetakse koos andmetega.Vastuvõtjas koostatakse sama algoritmiga vastuvõetud andmete põhjal kood ja kui kaks koodi ei kattu, saadetakse signaal andmete uuestisaatmiseks.
  • "läbirääkimine" ja kanali kinnitus.
SCSI protokollis on nõutud, et adapter leiaks teiste seadmete poolt kasutatavad võimalikud kiirused ja suhtleks nendega sellel kiirusel.Selleks saadab adapter igale seadmele päringu seadme poolt toetavate kiiruste kohta. Probleemid võivad tekkida sellega, et seadme poolt toetatavat kiirust ei ole võimalik kasutada kaabelduse, elektriliste segajate või mingite muude probleemide tõttu. Seetõttu on alates SPI-3 standardist lisatud kanalikinnituse test, mis seisneb selles, et adapter saadab seadmele kontrollandmed, laseb need seadmel kirjutada ja endale tagastada. Kui paarsuskontrollis või CRC kontrollil tekivad vead, siis saadab adapter andmed uuesti madalama kiirusega seni, kuni õnnestub leida kiirus, mis võimaldab kadudeta andmeid saata.


  • Kiire ekspertiis ja valik (Quick arbitration and Selection)
Kuna SCSI siinil võivad korraga andmevahetussessiooni jõuda mitu seadet, siis antakse seadmetele õigusi vastavalt neile määratud tähtsusele. Kuna seadmete prioriteedi määramine ja neile õiguste andmine tekitab koormust ja aeglustab süsteemi, siis SPI-3 standardis määratleti kiire ekspertiisi ja valiku protokoll. See seisneb selles, et kui üks seade on oma töö lõpetanud ja saadab sellekohase signaali, siis võib järgmine seade kohe andmete saatmist alustada, ilma et selleks peaks uuesti teostama seadmete prioriteetide järjestust. Protokollis on määratletud, et ühelgi seadmel ei ole võimalik siini domineerida teisi vähemtähtsaid või protokolli mitte toetavaid seadmeid ära lõigates.
  • Pakettside
SPI-3 määratles ka võimaluse koondada sarnane info pakettidesse, et vähendada süsteemi koormust.

SCSI Adapter[muuda | redigeeri lähteteksti]

SCSI laienduskaart on süsteemi tasandil paiknev liides ja ei ole oma ehituselt eraldiseisev laienduskaart ega kontroller vaid võrdväärne temaga ühendatud teiste SCSI seadmetega.SCSI adaptereid on väga erinevaid ja erinevate omadustega.SCSI adapterid on ehitatud võimalikult optimaalselt ja nad on tagasiühilduvad paljude eelnevate põlvkondade seadmetega. SCSI adapterid võivad toetada segmentatsiooni või olla mitme kanaliga. Mitmekanalilised SCSI adapterid toetavad suuremat kogukiirust kogu siini kohta (igal kanalil võib olla maksimaalne siinikiirus). Kaardile võib olla sisse ehitatud vahemälu, mis võimaldab andmeid süsteemile edastada ilma vahepeal lisaseadmega ühendust võtmata ja kaardil võib olla RAID tugi.

SCSI Pesad ja ühendused[muuda | redigeeri lähteteksti]

Valik SCSI pistikuid
  • Välised ühendused:

D-Shell (D-Sub, DD)ühendus: SCSI-1 defineeris 50 kontaktiga ühenduse kitsastele SCSI liidestele.Ehituselt on ta sarnane arvuti paralleelpistikuga. Oma suuruse tõttu ei saanud see kunagi väga populaarseks. Apple võttis küll selle põhjal kasutusele oma versiooni, millel olid 25 kontakti (eemaldatud olid maanduskontaktid).

Centronics: SCSI-1 standard defineeris ka teise 50 kontaktiga ühenduse, mida kutsutakse "Centronics" populaarse printeritüübi järgi, mis seda ühendust esimesena kasutas. Centronics kasutas teravate ühenduskontaktide asemel lamedaid metallribasid. ühendus oli kinnitatav kahe lukuga.

High-Density (HD) ühendus: Asendasid D-Shell ühendused SCSI-2 standardis. On sarnased D-Shell ühendusega, vähendatud ruumiga kontaktide vahel, väiksemad ja odavamad valmistada. 50 (kitsal siinil)või 60 (laial siinil)kontaktiga.

Very High Density Cable Interconnect (VHDCI): SPI-2 standardis kasutusele võetud ainult laiale siinile mõeldud ühendus, mis on sama disainiga nagu Centronics, vähendatud suurusega.

  • Sisesed ühendused:

Regular Density: SCSI-1 standardis defineeritud ühendus, mis sarnaneb välimuselt ATA ühendusega, ainsa erinevusega on kummaski reas 5 lisakontakti.

High Density: SCSI-2 standardis defineeritud 2 uut ühendust, mille suurust on vähendatud 2 korda.
Single Connector Attachment (SCA): SCSI kaardi tagaosas asuv 80 kontaktiga sisemine ühendus, mis on mõeldud SCSI kõvaketaste ühendamiseks. Võimaldab kõvaketta käigultvahetamist. Hetkel kasutusel teise põlvkonna SCA-2 ühendused.SCA-2 ühenduse omapära:
  • Põhisignaalid on samad, mis harilikul laia siiniga SCSI ühendusel.
    Et kõvaketas ei vajaks eraldi ühendusega toidet, antakse 3.3V 5V ja 12V lisaühendustest.
    Kaugeleulatuvad kontaktid - Peremeesadapteri pool on kujundatud nii, et osad kontaktid on pikemad kui teised ja saavutavad süsteemiga esimesena ühenduse ning püsivad seetõttu süsteemiga kauem ühenduses kui ülejäänud kontaktid.Sellega kindlustatakse, et seade oleks maandatud enne kui ta elektrilise signaali saab.
    Laengusignaalid (Power Charge Signals) - Kõik pingeskeemid on seostatud "eellaengute" signaaliga. Need paiknevad erinevalt pingekontaktidest pikkadel signaalidel ja saavad esimese kontakti seadmete vahel. Seda "eellaengut" saab kasutada, et laadida vooluringi ja vältida hüppelist voolukasvu kui pingekontaktid ühenduvad.
    Kõvakettad saavad ID tarkvaraliselt, et võimaldada mitme ketta kasutamist ja käigultvahetust[5]


Liidese nimetus Teised nimetused SCSI Standard Connector Laius (bittides) Sagedus Mhz/s Suurim võimalik
Ribalaius MB/s Ribalaius Mbit/s Kaabli pikkus SE signaali korral Kaabli pikkus LVD signaali korral Pikkus HVD signaali korral Seadmete arv
SCSI-1 Narrow SCSI SCSI-1 (1986) IDC50; Centronics C50 8 5 MHz 5 MB/s 40 Mbit/s 6 m NA 25m 8
Fast SCSI SCSI-2 (1994) IDC50; Centronics C50 8 10 MHz 10 MB/s 80 Mbit/s 3 m NA 25m 8
Fast-Wide SCSI SCSI-2;
SCSI-3 SPI (1996)
2 x 50-pin (SCSI-2);
1 x 68-pin (SCSI-3)
16 10 MHz 20 MB/s 160 Mbit/s 3 m NA 25m 16
Ultra SCSI Fast-20 SCSI-3 SPI IDC50 8 20 MHz 20 MB/s 160 Mbit/s 1.5 m NA 25m 8
3 m NA NA 4
Ultra Wide SCSI SCSI-3 SPI 68-pin 16 20 MHz 40 MB/s 320 Mbit/s NA NA 25m 16
1.5 m NA NA 8
3 m NA NA 4
Ultra2 SCSI Fast-40 SCSI-3 SPI-2 (1997) 50-pin 8 40 MHz 40 MB/s 320 Mbit/s NA 12m 25m 8
Ultra2 Wide SCSI SCSI-3 SPI-2 68-pin; 80-pin (SCA/SCA-2) 16 40 MHz 80 MB/s 640 Mbit/s NA 12m 25m 16
Ultra3 SCSI Ultra-160; Fast-80 wide SCSI-3 SPI-3 (1999) 68-pin; 80-pin (SCA/SCA-2) 16 40 MHz DDR 160 MB/s 1280 Mbit/s NA 12m NA 16
Ultra-320 SCSI Ultra-4; Fast-160 SCSI-3 SPI-4 (2002) 68-pin; 80-pin (SCA/SCA-2) 16 80 MHz DDR 320 MB/s 2560 Mbit/s NA 12m NA 16
Ultra-640 SCSI Ultra-5 SCSI-3 SPI-5 (2003) 68-pin; 80-pin 16 160 MHz DDR 640 MB/s 5120 Mbit/s 16

Teised SCSI liidesed

Liides Teised nimetused
names
Spetsifikatsioon
document
Connector Laius
(bits)
Sagedus Maksimaalne võimalik
Läbilaske kiirus (MB/s) Läbilaske kiirus (Mbit/s) Pikkus Seadmete arv
SSA 1 200 MHz 40 MB/s 320 Mbit/s 25 m 96
SSA 40 1 400 MHz 80 MB/s 640 Mbit/s 25 m 96
FC-AL 1Gb 1 1 GHz 100 MB/s 800 Mbit/s 500m/3 km 127
FC-AL 2Gb 1 2 GHz 200 MB/s 1600 Mbit/s 500m/3 km 127
FC-AL 4Gb 1 4 GHz 400 MB/s 3200 Mbit/s 500m/3 km 127
SAS 1 3 GHz 300 MB/s 2400 Mbit/s 6 m 16,256
iSCSI Sõltub paigaldusest ja võrgu tehnoloogiast

Viited[muuda | redigeeri lähteteksti]