SCSI

Логотип

SCSI (англ. Small Computer System Interface, произносится «скази»^[1][2] (встречается вариант эс-си-эс-ай) — представляет собой набор стандартов для физического подключения и передачи данных между компьютерами и периферийными устройствами. SCSI стандарты определяют команды, протоколы и электрические и оптические интерфейсы. Разработан для объединения на одной шине различных по своему назначению устройств, таких как жёсткие диски, накопители на магнитооптических дисках, приводы CD, DVD, стримеры, сканеры, принтеры и т. д. Раньше имел неофициальное название Shugart Computer Systems Interface в честь создателя Алана Ф. Шугарта, разработанный в. 1978 г. и опубликованную в 1981 году.

Теоретически возможен выпуск устройства любого типа на шине SCSI.

После стандартизации в 1986 году SCSI начал широко применяться в компьютерах Sun Microsystems. В компьютерах, совместимых с IBM PC, SCSI не пользуется такой популярностью в связи со своей сложностью и сравнительно высокой стоимостью и применяется преимущественно в серверах.

SCSI широко применяется на серверах, высокопроизводительных рабочих станциях; RAID-массивы на серверах часто строятся на жёстких дисках со SCSI-интерфейсом (однако, в серверах нижнего ценового диапазона всё чаще применяются RAID-массивы на основе SATA). В настоящее время устройства на шине SAS постепенно вытесняют устаревшую шину SCSI.

Система команд SCSI на уровне программного обеспечения употребляется в единых стеках поддержки устройств хранения данных в ряде операционных систем, таких, как Microsoft Windows.

Существует реализация системы команд SCSI поверх оборудования (контроллеров и кабелей) IDE/ATA/SATA, называемая ATAPI — ATA Packet Interface. Все используемые в компьютерной технике подключаемые по IDE/ATA/SATA приводы CD/DVD/Blu-Ray используют эту технологию.

Также система команд SCSI реализована поверх протокола USB, что является частью спецификации класса Mass Storage device^[3][4]. Это позволяет подключать через интерфейс USB любые хранилища данных (от флеш-накопителей до внешних жёстких дисков), не разрабатывая для них собственного протокола обмена, а вместо этого используя имеющийся в операционной системе драйвер SCSI.

Стандарты

Современная модель стандартов SCSI, устанавливаемая комитетом T10 (ANSI), определяет архитектуру SCSI (документ SAM — SCSI Architecture Model), основные требования к протоколу, основные команды (SPC — SCSI Primary Commands), структуры типа развернутой информации об ошибке, виды участников (инициаторы, устройства прямого доступа, устройства последовательного доступа, устройства автоматизированного управления и т. д.) и наборы команд для них (например, SBC — SCSI Block Commands, MMC), виды транспорта (SAS, iSCSI, традиционный параллельный SCSI, Fibre Channel…)^[5]. Наиболее современным транспортом для физического подключения является Serial Attached SCSI (SAS).

Для передачи команд протокола SCSI по IP-сетям используется сетевой протокол iSCSI, утверждённый IETF как стандартный в 2003 году.

Параллельный интерфейс SCSI

Параллельный интерфейс SCSI является исторически первым и самым известным. Существует три стандарта электрической организации параллельного интерфейса SCSI:

SE (англ. single-ended) — асимметричный SCSI, для передачи каждого сигнала используется отдельный проводник.

LVD (англ. low-voltage-differential) — интерфейс дифференциальной шины низкого напряжения, сигналы положительной и отрицательной полярности идут по разным физическим проводам — витой паре. На один сигнал приходится по одной витой паре проводников. Используемое напряжение при передаче сигналов ±1,8 В.

HVD (англ. high-voltage-differential) — интерфейс дифференциальной шины высокого напряжения, отличается от LVD повышенным напряжением и специальными приемопередатчиками.

Первый стандарт SCSI имеет 50-контактный неэкранированный разъем для внутрисистемных соединений и аналогичный экранированный разъем типа Centronics (Alternative 2) для внешних подключений. Передача сигналов осуществляется 50 контактным кабелем типа — A-50 на 8 разрядной (битной) шине. Но надо иметь в виду, что до появления SCSI, имевшего 50-контактный разъём, и даже одновременно с ним был более старый SCSI, имевший 25-контактный разъём, почти такой, как разъём LPT (например, в теперь уже почти вышедшем из употребления сканере Mustek 1200 FS есть одновременно три разъёма: OPTION на 26 контактов, SCSI на 25 контактов, SCSI на 50 контактов).

В стандарте SCSI-2 для 8 битной шины предусматривался кабель типа A, который как и в SCSI-1 поддерживал 50-контактными разъемами типа D с уменьшенным шагом выводов (Alternative 1). Разъемы типа Centronics (Alternative 2) в SCSI-2 построены 8 и 16 битной шине. Передача информации осуществляется по 68-контактным кабелям типа — A-68 и P-68(Wide). Для 32 битной версии шины был предусмотрен тип кабеля B, который должен был параллельно подключаться одновременно с кабелем A в одно устройство. Однако кабель B не получил широкого признания и из стандарта SCSI-3 исключен.

В стандарте SCSI-3 кабели A-68 и P-68 поддерживались экранированными, либо неэкранированными разъемами типа D. Кабели в SCSI-3 снабжены фиксаторами-защелками, а не проволочными кольцами, как разъемы Centronics. Начиная с этой версии SCSI в массивах накопителей используется 80-контактный разъем, называемый Alternative 4. Накопители с таким разъемом поддерживают «горячее» подключение устройств, то есть устройства SCSI можно подключать и отключать при включенном питании.

Основные реализации параллельного интерфейса SCSI (в хронологическом порядке):

Обзор интерфейсов SCSI^[6]

Наименование	Разрядность шины	Частота шины	Пропускная способность	Максимальная длина кабеля	Максимальное количество устройств
SCSI	8 бит	5 МГц	5 МБайт/сек	6 м (25 м с HVD)	8
Fast SCSI	8 бит	10 МГц	10 МБайт/сек	3 м (25 м с HVD)	8
Wide SCSI	16 бит	10 МГц	20 МБайт/сек	3 м (25 м с HVD)	16
Ultra SCSI	8 бит	20 МГц	20 МБайт/сек	1,5—3 м (25 м с HVD)	4—8
Ultra Wide SCSI	16 бит	20 МГц	40 МБайт/сек	1,5—3 м (25 м с HVD)	4—16
Ultra2 SCSI	8 бит	40 МГц	40 МБайт/сек	12 м (25 м с HVD)	8
Ultra2 Wide SCSI	16 бит	40 МГц	80 МБайт/сек	12 м (25 м с HVD)	16
Ultra3 SCSI	16 бит	40 МГц DDR	160 МБайт/сек	12 м	16
Ultra-320 SCSI	16 бит	80 МГц DDR	320 МБайт/сек	12 м	16
Ultra-640 SCSI	16 бит	160 МГц DDR	640 МБайт/сек	10 м	16

SCSI-1

Стандартизован ANSI в 1986 г.

Использовалась восьмибитная шина, с пропускной способностью в 1,5 МБайт/сек в асинхронном режиме и 5 МБайт/сек в синхронном режиме^[7]. Максимальная длина кабеля — до 6 метров.

SCSI-2

Этот стандарт был предложен в 1989 году и существовал в двух вариантах — Fast SCSI и Wide SCSI.

Fast SCSI характеризуется удвоенной пропускной способностью (до 10 МБайт/сек).

Wide SCSI в дополнение к этому имеет удвоенную разрядность шины (16 бит), что позволяет достичь скорости передачи до 20 МБ/сек.

При этом максимальная длина кабеля ограничивалась тремя метрами.

Также в этом стандарте была предусмотрена 32-х битная версия Wide SCSI, которая позволяла использовать два шестнадцатибитных кабеля на одной шине, но эта версия не получила распространения.

SCSI-3

Также известен под названием Ultra SCSI.

Предложен в 1992 году.

Пропускная способность шины составила 20 МБайт/сек для восьмибитной шины и 40 МБайт/сек — для шестнадцатибитной. Максимальная длина кабеля так и осталась равной трём метрам.

Устройства, отвечающие этому стандарту, известны своей чувствительностью к качеству элементов системы (кабель, терминаторы).

Ultra-2 SCSI

Предложен в 1997 году.

Использует LVDS. Максимальная длина кабеля — 12 метров, пропускная способность — до 80 МБайт/сек.

Ultra-3 SCSI

Также известен под названием Ultra-160 SCSI.

Предложен в конце 1999 года.

Имеет удвоенную пропускную способность (по сравнению с Ultra-2 SCSI), которая составила 160 МБайт/сек. Увеличения пропускной способности удалось достичь за счёт одновременного использования фронтов и срезов импульсов.

В этот стандарт было добавлено использование CRC (Cyclic Redundancy Check), предупреждение ошибок.

Ultra-320 SCSI

Также известен под названием Fast Ultra-320.

Ultra320 LVD SCSI диск Fujitsu MAP3735NC из состава RAID-массива подключается при помощи разъёма SCA-2

Развитие интерфейса Ultra-3 с удвоенной скоростью передачи данных (до 320 МБайт/сек).

Ultra-640 SCSI

Предложен в начале 2003 года.

Удвоенная пропускная способность (640 МБайт/сек). В связи с резким сокращением максимальной длины кабеля неудобен для использования с более чем двумя устройствами, поэтому не получил широкого распространения.

Протокол команд SCSI

В терминологии SCSI взаимодействие идёт между инициатором и целевым устройством. Инициатор посылает команду целевому устройству, которое затем отправляет ответ инициатору.

Команды SCSI посылаются в виде блоков описания команды (англ. Command Descriptor Block, CDB). Длина каждого блока может составлять 6, 10, 12, 16 или 32 байта. В последних версиях SCSI блок может иметь переменную длину. Блок состоит из однобайтового кода команды и параметров команды.

После получения команды целевое устройство возвращает значение 00h в случае успешного получения, 02h в случае ошибки или 08h в случае, если устройство занято. В случае, если устройство вернуло ошибку, инициатор обычно посылает команду запроса состояния. Устройство возвращает Key Code Qualifier (KCQ).

Все команды SCSI делятся на четыре категории: N (non-data), W (запись данных от инициатора целевым устройством), R (чтение данных) и B (двусторонний обмен данными). Всего существует порядка 60 различных команд SCSI, из которых наиболее часто используются:

• Test unit ready — проверка готовности устройства, в том числе наличия диска в дисководе.
• Inquiry — запрос основных характеристик устройства.
• Send diagnostic — указание устройству провести самодиагностику и вернуть результат.
• Request sense — возвращает код ошибки предыдущей команды.
• Read capacity — возвращает ёмкость устройства.
• Format Unit
• Read (4 варианта) — чтение.
• Write (4 варианта) — запись.
• Write and verify — запись и проверка.
• Mode select — установка параметров устройства.
• Mode sense — возвращает текущие параметры устройства.

Каждое устройство на SCSI-шине имеет как минимум один номер логического устройства (LUN — англ. Logical Unit Number). В некоторых более сложных случаях одно физическое устройство может представляться набором LUN.

Для возможности работы нескольких независимых целевых устройств SCSI, в UNIX-подобных операционных системах применяется адресация из произвольно назначаемого драйвером идентификатора целевого устройства (SCSI target id) и номера LUN, сконфигурированного на нём.

Для устройств типа приводов CD/DVD/Blu-Ray, в том числе их разновидностей с возможностью записи, разработан MMC — Multimedia Command Set. Некоторые приводы, например, производства Asus и Pioneer, используют конкурирующий стандарт Mt. Fuji, отличающийся от MMC в некоторых нюансах.

Терминирование

Параллельные шины SCSI всегда должны терминироваться с обеих сторон для обеспечения нормального функционирования. Подавляющее большинство контроллеров и многие устройства имеют возможность автотерминирования — использования встроенного терминатора.

См. также

• LUN
• HBA
• Fibre Channel
• Сетевая карта
• Thunderbolt

Примечания

1. ↑ Общепринятое английское произношение — scuzzy ([skʌzɪ]), то есть «скази»; см. Field, G., Ridge, P. Welcome to SCSI // The Book of SCSI. — 2-е изд. — 2000. — С. 1. — 456 с. — ISBN 1886411107
2. ↑ SCSI в словаре Lingvo
3. ↑ Universal Serial Bus Mass Storage Class Specification Overview, revision 1.3  (англ.) pp. 6—7 (5 сентября 2008). Архивировано из первоисточника 5 февраля 2012. Проверено 7 июля 2010.
4. ↑ The Mass Storage Page  (англ.). Архивировано из первоисточника 5 февраля 2012. Проверено 7 июля 2010.
5. ↑ SCSI Architecture  (англ.). Проверено 28 января 2012.
6. ↑ STA-Endorsed Terms & Terminology for SCSI Parallel Interface Technology  (англ.). SCSI Trade Association.(недоступная ссылка — история) Проверено 7 июля 2010.
7. ↑ High Performance SCSI & RAID: What is SCSI?  (англ.). Архивировано из первоисточника 5 февраля 2012. Проверено 7 июля 2010.

Ссылки

• Технический комитет T10 (стандарты SCSI)
• Виртуальная библиотека документов о SCSI
• IP-over-SCSI
• SCSI-контроллеры Ultra160
• Внешний вид разных разъемов SCSI