Слайд 4. Параллельная шина SCSI

 

Стандартом SCSI определяются физические и электрические параметры параллельной шины ввода–вывода. Различают линейные (так называемые single ended или SE) и дифференциальные (differential или DIFF) варианты интерфейса. В линейном варианте сигналы передаются потенциалами ТТЛ-уровней относительно земли; для снижения влияния помех для каждого сигнального провода предусмотрен отдельный обратный провод. Сигнальные и обратные провода в ленточных кабелях чередуются. Высокий уровень сигнала при пассивном состоянии линии поддерживается так называемыми терминаторами, т.е. устройствами, устанавливаемыми на концах шины и служащими для согласования нагрузки и избавления линий шины от отраженных сигналов. Для интерфейса SCSI-3 используют схемы КМОП приемников и передатчиков.

При дифференциальной передаче для каждого сигнала необходимы два проводника. В первых версиях интерфейса использовались «высоковольтные» дифференциальные сигналы (HVD), но в последних версиях осуществляется передача «низковольтного» дифференциального сигнала (LVD). Такой интерфейс обеспечивает высокую скорость при значительной длине шины. Некоторые так называемые многорежимные устройства LVD позволяют работать как в режиме LVD, так и SE.

Все устройства подключаются к шине SCSI в виде цепочки, а их взаимодействие осуществляется по принципу «точка–многоточка». Каждое устройство получает уникальный идентификационный номер (ID) в диапазоне от 0 до 7 (в более поздних модификациях от 0 до 31). Номер 7 по умолчанию присваивается хост-адаптеру. Назначение идентификаторов производится вручную или определяется расположением устройства.

Информация передается байтами (или словами) и сопровождается сигналами REQ (запрос устройства на передачу данных) и ACK (подтверждение инициатора на сигнал запроса). Проверка правильности передаваемой информации осуществляется контролем по нечетности, но этот контроль можно отключить, а в более поздних версиях SCSI для контроля информационных блоков можно использовать CRC-коды. Выпускаются контроллеры шины SCSI, реализующие технологию Plug-and-Play и автоматически настраивающие системные ресурсы и программы-драйверы.

Данные передаются в асинхронном или синхронном режиме. Режим устанавливается хост-адаптером шины после обмена специальными сообщениями между ним и ПУ. Если оба устройства способны передавать и принимать данные в быстром синхронном режиме, то именно такой режим и будет установлен. При работе в асинхронном режиме должно подтверждаться получение каждого байта, а в синхронном режиме – только целого пакета данных.

 

Слайд 5. Параллельная шина SCSI (продолжение)

 

В работе шины SCSI можно выделить несколько состояний, или фаз:

- фаза Bus Free означает, что шина свободна и готова к арбитражу;

- в фазе Arbitration производится арбитраж, и право использовать шину получает устройство с наибольшим приоритетом;

- устройство, получившее право на занятие шины, переводит ее в фазу Selection, в течение которой инициатор обмена говорит о том, что следующей будет Message Out – фаза передачи данных по шине;

- фаза Reselection служит для возобновления обмена после завершения внутренних действий по подготовке данных в целевом устройстве;

- фазы Command, Data, Status и Message служат для передачи информационных байт, соответственно, команд, данных или байт состояния; информационное сообщение передается в фазе данных.

Передача управляющей информации осуществляется 8-разрядными словами, а передача данных – словами длиной 8 или 16 бит; предварительно эта длина должна быть согласована устройствами. Передачи управляющей информации всегда происходят в асинхронном режиме, а передача данных – как в асинхронном, так и в синхронном режимах. Синхронный режим значительно быстрее, поскольку в нем сигналы подтверждения REQ и АСК явно не зависят друг от друга; такой режим синхронизации имеет два варианта-одиночный и двойной. Одиночная синхронизация (ST) выполняется по переднему фронту сигналов REQ и АСК, а двойная (DT) по обоим фронтам этих сигналов.

Для ускорения обмена данными производится их передача информационными блоками в фазе данных в 16-битной шине LVD. Информационный блок – это последовательность 32-битных слов, заканчивающаяся байтами CRC-кода.

Для управления интерфейсом – установления и разрыва соединения, запуска и завершения передачи сообщения, согласования режимов обмена – пользуются системой сообщений, которыми обмениваются инициатор и целевое устройство во время фаз Message In и Message Out. В заключение отметим последнее. При необходимости увеличения числа подключаемых устройств используются различные экспандеры. Простой экспандер выполняет функции ретранслятора, коммуникативный экспандер – функции простого расширителя и дополнительно ряд функций по управлению параметрами портов.

Слайд 6. Последовательный интерфейс SCSI (SAS)

Устройства с последовательным интерфейсом SCSI, т.е. устройства SAS, используют собственный протокол транспортного уровня, но их физический интерфейс совпадает с интерфейсом SATA.

 

Устройства SAS подключают непосредственно к хост-адаптеру или к экспандеру, подключенному к этому адаптеру, как показано на слайде. Подключение устройств выполняется с помощью трансиверов, представляющих собой работающих независимо друг от друга, но на одной и той же частоте передатчика и приемника. Порт устройства SAS может содержать несколько трансиверов, каждому порту присваивается собственный адрес.

 

Слайд 7. Последовательный интерфейс SCSI (SAS) (продолжение)

 

Чтобы выполнить передачу сообщения, вначале необходимо установить соединение между трансиверами инициатора и целевого устройства. Для этого нужно передать адрес устройства, в соответствии с которым и прокладывается путь, или маршрут от инициатора к целевому устройству. По этому маршруту передается вся необходимая информация (команды, слова состояния, данные). Особенностями архитектурной модели SAS служат два уровня: Phy-уровень и уровень порта. На первом уровне, расположенном между физическим и канальным уровнями, производится кодирование для последовательной передачи информации. Уровень порта служит для установления и разрыва соединений портов. Остальные уровни – физический, канальный, транспортный и прикладной – такие же, как и при параллельном интерфейсе SCSI.