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2.2.7.3.SCSI接口

2007-04-24 16:27 王达 电子工业出版社 字号:T | T
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本章的重点就是用户需求调查与分析,调查是基础,分析是目的,全面的调查是为了进行正确的分析,得出恰当的结论。而恰当的用户需求分析是进行正确网络系统设计的基础与前提,网络系统设计的绝大多数技术、产品选型和功能配置等都是依据需求分析结果。本节主要讲了SCSI接口

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3.SCSI接口
SCSI的英文全称为“Small Computer System Interface”,中文名“小型计算机系统接口”。它是一种外设接口,在服务器中则主要由磁盘采用,除此之外,还有CD/DVD-ROM、CD-R/RW、扫描仪、磁带机等也有采用这一接口的。目前它是服务器上最主要的磁盘接口,主要优势就是传输性能好(目前最新标准的传输速率为320Mbps),它的RAID还可以配置单独的CPU,大大提高了磁盘的读写性能。
从Shugart Associates公司(seagate 前身)自1979年推出的SCSI以来,SCSI一直在不断演进,ANSI于1986年批准其成为标准,现称为SCSI-1,至今也经历了将近20年的时间。早期Apple(苹果电脑)公司率先将SCSI选定为Macs计算机的标准接口,许多外设都借此统一接口与主系统连接。在PC方面则因为SCSI接口卡和设备昂贵,并且几乎各种外设都有较便宜的接口可替代,SCSI并未受到青睐,尽管性能远不如SCSI接口,而且当时可用的SCSI设备也不多。可现在,支持SCSI接口的外设产品从原本仅有磁盘、磁带机两种,增加到扫描仪、光驱、刻录机、MO等各种设备,大家接触SCSI的机会正在逐步增加中,再加上制造技术的进步,SCSI控制卡与外设的价格都已经不再是高高在上。ANSI分别于1986年和1994年制定了SCSI-1和SCSI-2标准,一些厂商在这些标准的基础上开发了FastSCSI、UltraSCSI、Ultra2SCSI(LVD)和Ultra160/m等事实上的标准。与UltraATA相似,UltraSCSI、Ultra2SCSI和Ultra160/m也是处于SCSI-2和SCSI-3两种标准之间的产物。各大硬盘厂商都有自己的SCSI硬盘系列产品,由于目标市场不同,这些SCSI硬盘的转速、缓存大小等指标要比同时期的IDE硬盘高得多。
(1)SCSI标准发展历程
纵观SCSI技术发展,可见如下的发展历程。
SCSI-1
SCSI-1是最早的SCSI接口,在1979年由Shugart(希捷公司前身)制定的,在1986年获得美国标准协议承认的SASI(Shugart Associates System Interface,施加特联合系统接口)。SCSI-1定义了8位(并行)数据总线,使用50针数据线(或25对双绞线电缆)。它具有以下几个方面的主要特点。
同一总线上可以连接8台SCSI装置(包括计算机主机),提供总线优先权仲裁功能,地址最高者(ID7,通常为SCSI适配器)拥有最高优先权。
提供同步和异步两种传输方式,同步最高传输速率为5Mbps。
采用逻辑块寻址(Logical Block Addressing,LBA)方式,LBA的大小通常默认设定为512字节但可以根据需要更改,在驱动器容量支持上明显优于传统的柱面/磁头/扇区(Cylinder/Head/Sector,CHS)寻址方式。
提供两种电气规格数据线配置,单端(Single-End,SE)型数据线最长可达6米,差动(Differential)型可达25米,两种配置的装置不能同时串接到同一总线上,也不能互换连接。
提供多重I/O连接配置——从单一启动/目标装置到多重启动/(多重)目标装置,在PC系统中启始装置通常为SCSI适配卡,而目标装置则可视为硬盘驱动器、磁带机和光驱等存储设备。
由于在原始SCSI-1文本中很多命令和特性是可选的,而且很少或不能保证一个特定的外设支持预期的命令,这使得整个业界定义了18条基本SCSI命令组成的公共命令集(Common Command Set,CCS),成为所有外设支持的最小命令集,并构成了SCSI-2规范的基础。
SCSI-2
SCSI-2是SCSI-1的后续接口,在1990年获得X3T9委员会批准,在1994年获得ANSI批准(ANSI X3.131),也称为 Fast SCSI。如果采用原来的8位并行数据传输则称为“Fast SCSI”,它的数据传输率为10Mbps,最大支持连接设备数为7台。后来出现了采用16位的并行数据传输模式即“Fast Wide SCSI”,它的数据传输率提高到了20Mbps,最大支持连接设备数为15台。
除了CCS之外,SCSI-2比SCSI-1新增的主要功能包括:
在8位数据总线情况下传输速率为10Mbps的Fast SCSI-2。
数据总线拓宽至16位的Wide SCSI,采用68针连接器和线缆,Fast Wide SCSI-2的传输速率可达20Mbps。
Command Queuing(指令队列),使一个设备可同时接受多个指令(就SCSI而言可达256条)且以其认为效率最高的次序执行,这对可能同时有几个请求送到SCSI总线上的多任务操作系统特别有利。
尺寸缩小一半的高密度连接器,让小型周边设备得以使用,并且改用由启动设备提供电源的主动式终结器,提高了Fast SCSI传输时的信号稳定性。
工作站厂商Sun Microsystems和磁盘驱动器厂商Seagate Technology、Conner Peripheral共同提出的单一连接器附属装置(Single Connector Attachment,SCA),通过将50针或68针的接口及电源、SCSI ID、LED、主轴马达同步等功能连接器一起集成在(最初)由AMP公司出品的80针D形接口中,提供适用于背板环境的热插拔能力。
SCSI-3
SCSI-3是多个标准的集合, 每个标准定义SCSI是一个非常特殊的部分:物理接口、传输接口、指令接口、体系。在这个大类中也可按数据位宽的不同先后推出了两个小类。如果采用原来的8位并行数据传输时称为“Ultra SCSI”,它的数据传输率为20Mbps,最大支持连接设备数为8台。在将并行数据传输的总线带宽提高到16位后出现了“Ultra Wide SCSI”,它的传输率又成倍提高,即达到了40Mbps,最大支持连接设备数为15台。
SCSI-3支持的设备数量达到了16个(减去SCSI适配器还有15个),新引入的低电压差动(Low Voltage Differential,LVD)信号传输模式,将数据线长度由SE的4个(装置)3米/ 8个1.5米增加至点到点25米/16个12米。需要注意的是,LVD虽然也支持8位数据总线,但并没有任何一家硬盘驱动器厂商推出过相应的产品。
Ultra2 SCSI
Ultra2 SCSI是在Ultra SCSI的基础上推出的SCSI接口类型。于1997年提出,采用了LVD(Low Voltage Differential,低电平微分)的传输模式,允许接口电缆的最长为12米,这大大增加了设备的灵活性;与上面几种SCSI接口一样,它也分为采用8位的Narrow 模式和采用16位的Wide模式。8位的Narrow 模式即为“Ultra2 SCSI”,它的传输率为40Mbps,最大支持连接设备数为7台;而采用16位的Wide模式则称为“Ultra2 Wide SCSI”,它将传输率提高到了80Mbps,最大支持连接设备数为15台。
Ultra3 SCSI
Ultra3 SCSI是Ultra2 SCSI的更新接口,于1998年9月份提出,它除支持现有的SCSI规格,使用和Ultra2 SCSI 完全一样的接口电缆及终结器外,还包含了一些新功能。首先 Ultra3 SCSI采用双缘传输频率(Double Transition Clocking),而Ultra2 SCSI采用的是单缘传输频率,因此Ultra3 SCSI 的传输率是前者的2倍,即160Mbps;此外Ultra3 SCSI还提供了领域确认(Domain Validation)、CRC(Cyclic Redundant Check,冗余循环校正)、封包化(Packetized Protocol)、快速仲裁选取(Quick Arbitrate & Select)这几项新功能;为了加快 Ultra3 SCSI新技术的推出,很多厂商首先推出了Ultra160/m SCSI,Ultra160/m SCSI的技术和Ultra3 SCSI一样,只是没有快速仲裁选取和封包化这两项功能,可以说Ultra160/m SCSI就是Ultra3 SCSI的子集。
Ultra320 SCSI
Ultra320 SCSI的全称为“Ultra320 SCSI SPI-4”技术规范,是目前SCSI接口的最新规范。Ultra320 SCSI 单通道的数据传输速率最大可达320Mbps,如果采用双通道SCSI控制器可以达到640Mbps。从基础架构的发展来看,160Mbps到320Mbps的提升在技术上并不复杂,花费也不大,因此对于系统集成商来说,服务器从Ultra160 SCSI到Ultra320 SCSI的技术过渡是非常容易实现的。
SCSI控制器接口通常有50针、68针和80针之分,常用的是50针和68针。
(2)SCSI接口主要优缺点
SCSI接口设备最大的优点有以下几个方面。
传输速率高
这是SCSI接口得以以高贵的姿态继续在高档的服务器领域称霸的最重要资本,目前最高速率为320Mbps,是所有主流接口标准中传输速率最高的。虽然IDE和SATA接口速率也在不断提高,但直到目前为止,仍没能赶上SCSI标准的发展。
读写性能好
除了接口传输速率高之外,SCSI接口磁盘读写性能好的另一个重要保证是完全通过独立的高速的SCSI卡来控制数据的读写操作,无须CPU干预,既提高了磁盘读写性能,又保证了系统的整体性能。这是它使用RAID的最重要基础。
可连接多个设备
一条SCSI电缆最多可同时连接16个SCSI设备,比一个IDE口只能连接两个要多很多,而且允许的电缆长度可达数米,也远长于IDE设备。
SCSI接口磁盘的最大不足就是价格比较贵,通常是IDE和SATA同等容量和配置的2倍左右。目前生产SCSI磁盘的厂商主要是希捷、迈拓、西数和IBM这几家。
【责任编辑:雪花 TEL:(010)68476606-8008】

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