13AMT SCSI Lecture 8 Ing. Martin Molhanec, CSc.

SCSI Small Computer Systems Interface   Obecné výkonné rozhraní pro připojování periferií k počítačům   Je multiplatformní, nejen IBM PC, ale i Macintosh, Sun, aj.   Umožňuje připojit celou řadu zařízení, zejména HDD, ale také např. TAPE, CDROM,...   Na rozdíl od IDE (ATA) se jedná o skutečnou sběrnici s multitáskem!   1979, firma Shugart Associates (Alan Shugart – vymyslel FD a později založil firmu Seagate Technology)   Původní název SASI : Shugart Associates Systems Interface   1982 : ANSI začala připravovat standard

SCSI-1   1986 : ANSI standard X , jako SCSI, později nazýváno SCSI-1   Definuje – –Délku kabelů, charakteristiku signálů – –Příkazy, přenosové módy   8-bit bus (narrow), 5B/s   Jednoduché napájení (0,+) (Single Ended)   Pasivní zakončení (Passive Termination)   6m délka kabelu, 50-pin   8 zařízení (jedno z nich je vždy host adapter)   Interní a externí kabely   Periferie : HDD, tape, WORM,…   Z dnešního hledisko omezené a nevýkonné

SCSI-2  1985, započaly práce na standardizaci ANSI  1990, první verze standardu X  1994, druhá verze standardu X  Definuje Common Command Set (CCS)  Definuje nové vlastnosti –Fast SCSI : 10MB/s –Wide SCSI : 16bit bus (definuje i 32bit, ale neujal se) –16 devices –Nové kabely a konektory : bit –Aktivní zakončení (Active Termination) –Diferenční napájení (+,-) (Differential Signaling) později jako High-Voltage Differential (HVD) –Command Queuing (dávky příkazů) –Additional Command Sets : příkazy pro nové periferie  Nové periferie : CDROM, scannery, aj.

SCSI-3   1993, započala standardizace ANSI   Jedná se vlastně o celou řadu standardů!   Základem je: – –SCSI-3 Architecture Model (SAM) přijatý jako ANSI standard X – –V současné době je rozpracováná nová verze standardu SCSI-3 Architecture Model-2 (SAM-2)   Standard se člení na – –Commands : příkazy – –Protocols : protokoly – –Interconnects : propojení   Každý podstandard se skládá z více standardů a jejich verzí a revizí !   Až 32 periferií   Další typy periferií: DAT, FileServer,…

SCSI-3 : příkazové standardy  SCSI-3 Primary Commands –Společné příkazy –SPC, SPC-2, SPC-3  SCSI-3 Block Commands –Příkazy pro bloková zařízení (HDD, …) –SBC, SBC-2  SCSI-3 Reduced Block Command –Zjednodušené příkazy pro bloková zařízení (HDD, …) –RBC  SCSI-3 Stream Commands –Příkazy pro sekvenční zařízení (páska,…) –SSC, SSC-2  SCSI-3 Medium Changer Commands –Příkazy pro měniče medií –SMC, SMC-2

SCSI-3 : příkazové standardy  SCSI-3 Multimedia Commands –Příkazy pro multimedia –MMC, MMC-2, MMC-3  SCSI-3 Reduced Multimedia Commands –Zjednodušené příkazy pro multimedia –RMC  SCSI-3 Controller Commands –Příkazy pro RAID řadiče –SCC, SCC-2  SCSI-3 Enclosure Services –Příkazy pro odpojování periferií –SES  SCSI-3 Object Based Storage Device Commands –Objektově orientované příkazy pro přístup k datům –OSD

SCSI-3 : protokolové standardy  SCSI-3 Interlocked Protocol –Paralelní (klasický, sběrnicový) protokol –SIP (nyní nahrazen SPI – viz. Propojovací standardy)  SCSI-3 Fibre Channel Protocol –SCSI přes optické vlákno –FCP, FCP-2  SCSI-3 Serial Bus Protocol –SCSI přes IEEE-1394 (Firewire) –SBP, SBP-2  Serial Storage Architecture SCSI-3 Protocol –Protokol pro SCSI pro SSA (Serial Storage Architecture) –SSA-S3P  Serial Storage Architecture Transport Layer –Vyšší vrstva protokolu pro SSA (Serial Storage Architecture) –SSA-TL1, SSA-TL2

SCSI-3 : propojovací standardy  SCSI-3 Parallel Interface –Popisuje klasické sběrnicové připojení –Od SPI-2 zahrnuje v sobě i SIP –SPI, Fast-20, SPI-2, SPI-3, SPI-4  Připojení Fiber Channel a Serial Bus popisují oddělené standardy  Serial Storage Architecture Physical Layer –Popisuje připojení pro SSA (Serial Storage Architecture) –SSA-PH, SSA-PH2 SPI standard je z hlediska SCSI-3 pro běžné disky nejdůležitější!

SCSI-3  Informace, že nějaké zařízení je SCSI-3 je nedostatečné, standard je příliš rozsáhlý  Nejdůležitější pro paralelní (sběrnicové) připojení je verze standardu SPI !

Verze standardu SPI  SPI : X –Protokol je v SIP –Jinak je jako SCSI-2 (FastSCSI, 10MB/s) –Fast-20, zvyšuje výkon na 20MB/s (narrow) nebo 40MB/s (wide) Ultra SCSI nebo Wide Ultra SCSI 68pin kabel  SPI-2 : X –Fast-40 : 40MB/s (narrow), 80MB/s (wide) –Low Voltage Differential (LVD) –Multimode Operation : periferie umí jak SE tak LVD –Nové konektory : menší verze 68pin –Ultra2 SCSI nebo Wide Ultra2 SCSI

Verze standardu SPI  SPI-3 : in 2001  5 hlavních vlastností –Fast-80(DT) : DT=double transmition 160MB/s (wide), 40MHz –Cyclic Redundancy Check (CRC) –Domain Validation : nastavení optimální rychlosti –Quick Arbitration and Selection (QAS) : vylepšení multitásku –Packetization : přenos dat po větších kusech  Další vlastnosti –Zrušení HVD –Zrušení 32bit bus –Zrušen SCAM (SCSI Configured AutoMatically) –Zrušen 8bit bus (narrow)  Ultra3 SCSI je vlastně Wide Ultra3 SCSI

Problémy standardu SPI-3 a standard SPI-4  Pro označení Ultra3 SCSI požaduje pouze splnění jedné z 5 vlastností!  Obchodníci proto přijali: –Ultra160(/m) SCSI který splňoval 3 vlastnosti  Fast80 (DT), (160MB/s)  Cyclic Redundancy Check (CRC)  Domain Validation –Ultra160+ splňoval všech 5 vlastností  SPI-4, ve vývoji –Fast-160(DT) (80MHz) –Ultra320 SCSI (320MB/s)

Standard Defined Bus Speed Common Signaling Speed Name Clock Speed (MHz) Clocking Transfer Rate (Mtransfers/s) Throughput (MB/s) Narrow (8-bit) Wide (16-bit) SCSI-1"Regular"5Single55-- Fast"Fast"10Single10 20 Fast-20"Ultra"20Single20 40 Fast-40"Ultra2"40Single40 80 Fast-80 (DT) "Ultra3" or "Ultra160" 40Double Fast-160 (DT) "Ultra320"80Double SCSI přehled výkonů

Signaling Speed NarrowWide Mode Throughput (MB/s) Mode Throughput (MB/s) SCSI-1 5Wide SCSI10 FastFast SCSI10Fast Wide SCSI20 Fast-20Ultra SCSI20Wide Ultra SCSI40 Fast-40Ultra2 SCSI40Wide Ultra2 SCSI80 Fast-80(DT)-- Ultra3 SCSIUltra3 SCSI, Ultra160(/m) SCSI, Ultra160+ SCSIUltra160(/m) SCSIUltra160+ SCSI 160 Fast-160(DT)--Ultra320 SCSI320 SCSI přehled výkonů

Icons for hardware using single-ended SCSI (left) and regular (high voltage) differential SCSI (right).

Icons for hardware using LVD SCSI (left) and multimode LVD/SE SCSI (right).

Host Adapter

Male DD-50 SCSI connector. Note the "D-shaped" metal shell around the pins. Male (above) and female 50- pin Centronics connectors. As you can see, there are no pins; the contacts are flat. Note the tabs on the sides of the male connector and the latches on the sides of the female connector, which snap into the tabs to secure the connector in place.

Male 50-pin (above) and 68-pin external high density connectors. A male 68-pin VHDCI connector.

Male (above) and female 50-pin regular density internal connectors. Note the gap in the plastic shield around the male connector, and the tab on the female connector, for keying. A male, internal, high-density 68-pin connector. The 50-pin connector is the same, just narrower. (It is much less common than the 68-pin version.) A female 80-pin SCA connector. This is the connector that would be found on a backplane designed for SCA SCSI drives.

Internal (above) and external (below) connectors on a Wide Ultra2 SCSI host adapter. In the upper photo you can see two connectors; facing you is a 68-pin (wide) high-density connector, and facing up is a 50-pin (narrow) "regular density" connector. In the lower photo is a 68-pin (wide) high-density connector.

An external, male Centronics "A" cable. These is one of two of the most common narrow cable types in the SCSI world.

A female regular density internal ribbon "A" cable. These is second of two of the most common narrow cable types in the SCSI world.

Above, an external wide cable that has one high density connector and one very high density connector.

Below, an internal wide cable with five high density connectors. Note the integrated terminator on the internal connector (upper left).

An internal, 68-wire, 5-connector LVD cable. Note the distinctive "loose" twisted pair wiring between the connectors. The circuit board at bottom right is an integrated LVD/SE terminator. (Incidentally, one of the connectors is hidden behind the terminator and hard to see.)

Detail of the cable pictured before, showing one of the high density connectors, along with a flat section of the cable where the connector attaches, and the twisted pairs of the cable on either side.

SCSI výhody  TAGGED COMMAND QUEUING –Možnost přijmout až 256 příkazů najednou a postupně je pak zpracovávat v libovolném pořadí (optimalizace).  ELEVATOR SORTING –Pořadí příkazů se změní tak, aby se minimalizovaly pohyby hlaviček disku.  DISCONNECT/RECONNECT –Možnost periferie odpojit se od sběrnice a tím ji uvolnit, zatímco zpracovává příkazy.

SCSI  IDE (ATA)  Nejde jenom o RYCHLOST!  SCSI má speciální vlastnosti (viz. předešlý slajd).  SCSI disky jsou určené do serverů, proto se většinou na rozdíl od IDE (ATA) disků dělají: –Spolehlivější –Rychlejší

API SCSI  INT13 –SCSI adapter emuluje BIOS. SCSI disk se objeví při bootování jako normální disk, je z něj možné bootovat a přistupovat na něj podobně jako na disk IDE (ATA). Host adapter je ovšem 2x až 3x dražší nežli stejný adapter, který BIOS neemuluje! Využívá se pochopitelně jen při bootování!  ASPI –Původně: Adaptec SCSI Program Interface –Nyní: Advanced SCSI Program Interface –Toto API navrhla firma ADAPTEC, výrobce kvalitních host adapterů.  CAM –Common Access Method –Navrhly firmy Future Domain a NCR –Využívá se pro levné host adaptery, např. CD, scanner, atp.  LADDR –Layer Device Driver Architecture –Microsoft pro OS/2 1.0

SAS – Serial Attached SCSI  Firmy: MAXTOR, INTEL  Protokol je kompatibilní s SCSI  300MB/s (150MB/s) až 600MB/s  Hot plugging, 8 metrů kabel  Point to Point, 127 x 127 periferií  Externí konektor pro 4 channels  Na rozdíl od SATA je full duplex  Je po stránce konektorů kompatibilní se SATA (Serial ATA). Umí je i využívat!  V 1.0 na trhu od 2004  V 2.0 bude mít 600MB/s

Fibre Channel  1994 ANSI standard (počátek 1989)  Podpora od firem IBM, HP, Sun  Určen pro SAN (Storage Area Networks)  10 až 100km !!! (optické zesilovače)  V roce 2000 cca 2Gb/s  Pracuje se na 10Gb/s  Slouží pro přenos protokolů: –SCSI, Ethernetu nebo ATM  Aplikace: –telekomunikace, multimedia, medical imaging, scientific visualisation

SSA Serial Storage Architecture  Firma IBM, 1999  Podpora kritických serverových aplikací  192 hot-swap disků  32 RAID řadičů  Délka kabelů 25m  80MB/s  Firemní technologie – není příliš úspěšná!

Hurá