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SCSI paralelo (formalmente, Interfaz paralela SCSI o SPI ) es la primera implementación de interfaz de la familia SCSI . SPI es un bus paralelo ; hay un conjunto de conexiones eléctricas que se extienden de un extremo al otro del bus SCSI. Un dispositivo SCSI se conecta al bus, pero no lo interrumpe. Ambos extremos del bus deben estar terminados .
SCSI es una interfaz periférica punto a punto . Cada dispositivo se conecta al bus SCSI de forma similar. Según la versión, se pueden conectar hasta 8 o 16 dispositivos a un solo bus. Puede haber varios hosts y varios dispositivos periféricos, pero debe haber al menos un host. El protocolo SCSI define la comunicación entre hosts, entre un host y un dispositivo periférico, y entre dispositivos periféricos. [ a ] El chip Symbios Logic 53C810 es un ejemplo de una interfaz de host PCI que puede funcionar como destino SCSI.
SCSI-1 y SCSI-2 tienen la opción de comprobación de errores de bit de paridad . A partir de SCSI-U160 (parte de SCSI-3), todos los comandos y datos se comprueban mediante una comprobación de redundancia cíclica .
Historia
Los dos primeros estándares SCSI formales, SCSI-1 y SCSI-2, describían el SCSI paralelo. El estándar SCSI-3 dividió la arquitectura en capas separadas, lo que permitió la introducción de otras interfaces de datos más allá del SCSI paralelo. La versión original del bus paralelo SCSI-1 tenía un ancho de 8 bits (más un noveno bit de paridad ). El estándar SCSI-2 permitió un funcionamiento más rápido (10 MHz) y buses más amplios (16 o 32 bits). La opción de 16 bits se convirtió en la más popular.
A 10 MHz con un ancho de bus de 16 bits, es posible alcanzar una velocidad de datos de 20 MB/s. Las posteriores ampliaciones del estándar SCSI permitieron velocidades aún mayores: 20 MHz, 40 MHz, 80 MHz, 160 MHz y, finalmente, 320 MHz. A 320 MHz x 16 bits, se obtiene una velocidad de datos máxima teórica de 640 MB/s.
Debido a las limitaciones técnicas de un sistema de bus paralelo, SCSI ha evolucionado hacia interfaces seriales más rápidas, principalmente Serial Attached SCSI y Fibre Channel . El protocolo iSCSI no describe una interfaz de datos, sino que utiliza cualquier red IP , generalmente sobre Ethernet .
Estándares
SCSI paralelo no es un estándar único, sino un conjunto de estándares estrechamente relacionados. Existen una docena de nombres de interfaz SCSI, la mayoría con terminología ambigua (como Fast SCSI, Fast Wide SCSI, Ultra SCSI y Ultra Wide SCSI); tres estándares SCSI, cada uno con un conjunto de funciones modulares opcionales; varios tipos de conectores; y tres tipos diferentes de señalización de voltaje. El fabricante líder de tarjetas SCSI, Adaptec , ha fabricado más de 100 variedades de tarjetas SCSI a lo largo de los años. En la práctica, muchos técnicos experimentados simplemente se refieren a los dispositivos SCSI por su ancho de banda de bus (por ejemplo, SCSI 320 o SCSI 160) en megabytes por segundo.
A partir de 2003Hasta ahora, solo existían tres estándares SCSI: SCSI-1, SCSI-2 y SCSI-3. Todos los estándares SCSI eran modulares, definiendo diversas capacidades que los fabricantes podían incluir o no. Los proveedores individuales y la Asociación Comercial SCSI habían dado nombres a combinaciones específicas de capacidades. Por ejemplo, el término Ultra SCSI no está definido en el estándar, pero se usa para referirse a implementaciones SCSI que envían señales al doble de la velocidad de Fast SCSI . Esta velocidad de señalización no cumple con SCSI-2, pero es una opción permitida por SCSI-3. De manera similar, ninguna versión del estándar requiere señalización diferencial de bajo voltaje (LVD), pero los productos denominados Ultra-2 SCSI incluyen esta capacidad. Esta terminología es útil para los consumidores porque un dispositivo Ultra-2 SCSI tiene un conjunto de capacidades mejor definido que si simplemente se identificara como SCSI-3 .
A partir de SCSI-3, el estándar SCSI se ha mantenido como una colección flexible de estándares, cada uno de los cuales define una parte específica de la arquitectura SCSI y están unidos por el Modelo Arquitectónico SCSI . Este cambio separa las diversas interfaces de SCSI del conjunto de comandos SCSI , lo que permite que los dispositivos que admiten comandos SCSI utilicen cualquier interfaz (incluidas las no especificadas por T10) y también permite que las interfaces definidas por T10 se utilicen de maneras alternativas.
Ninguna versión del estándar ha especificado qué tipo de conector SCSI debe utilizarse. Véase § Conectores externos .
Tabla comparativa
- ↑ Las especificaciones son mantenidas por el subcomité T10 del Comité Internacional de Normas de Tecnología de la Información .
- ↑ Incluyendo cualquier adaptador de host (es decir, las computadoras cuentan como un dispositivo).
- ↑ Para diseños en cadena, longitud del bus, de extremo a extremo; para diseños punto a punto, longitud de un solo enlace.
- ↑ El cableado LVD puede tener hasta 25 m cuando solo hay un dispositivo conectado al adaptador principal, y 20 m para el Ultra-640.
- ↑ La especificación SCSI-1 ha sido retirada y reemplazada por SCSI-2. La especificación SCSI-3 SPI ha sido retirada y reemplazada por SPI-2. Las especificaciones SCSI-3 SPI-3 y SPI-4 han sido retiradas y reemplazadas por SPI-5. [ 2 ]
- ↑ Ultra-640 aumenta sustancialmente los requisitos de cableado y placas base, lo que dificulta una transición fluida. [ 4 ]
- ↑ Se especificó el Ultra-640, pero no se produjeron dispositivos. [ 5 ]
SCSI-1
El estándar SCSI original, SCSI-1, se derivó de la interfaz del sistema Shugart Associates (SASI) y fue adoptado formalmente en 1986 por ANSI . SCSI-1 cuenta con un bus paralelo de 8 bits (con paridad ), que funciona de forma asíncrona a 3,5 MB/s, o 5 MB/s en modo síncrono, y una longitud máxima de cable de bus de 6 metros (20 pies) , significativamente mayor que el límite de 18 pulgadas (0,46 m) de la interfaz ATA , también popular en ese momento. Una variante poco común del estándar original presentaba señalización diferencial de alto voltaje y admitía una longitud máxima de cable de 25 metros (82 pies) .
SCSI-2
SCSI-2 se introdujo en 1994 y dio origen a las variantes Fast SCSI y Wide SCSI . Fast SCSI duplicó la velocidad máxima de transferencia a 10 MB/s manteniendo los mismos cables de 50 pines, mientras que Wide SCSI duplicó el ancho del bus a 16 bits para alcanzar una velocidad máxima de transferencia de 20 MB/s, utilizando nuevos cables de 68 pines. Sin embargo, estas mejoras se lograron a costa de reducir la longitud máxima del cable a tres metros. SCSI-2 también especificó una versión de 32 bits de Wide SCSI, que utilizaba dos cables de 16 bits por bus. La implementación de 32 bits fue prácticamente ignorada por considerarse costosa e innecesaria, y se retiró oficialmente en SCSI-3.
SCSI-2 amplió el conjunto de comandos con el Conjunto de Comandos Comunes (CCS) para una mejor compatibilidad con dispositivos distintos a las unidades de disco, introdujo la cola de comandos (hasta 256 comandos por dispositivo) y endureció los requisitos de algunas características que eran opcionales en SCSI-1; la paridad ahora era obligatoria y el adaptador de host debía proporcionar alimentación de terminación para admitir la terminación activa. Los dispositivos SCSI-1 generalmente seguirían siendo compatibles, simplemente ignorando las nuevas características. [ 6 ]
Se introdujo un modo diferencial de alto voltaje (HVD), incompatible con el modo estándar de terminación simple (SE), para dar cabida a longitudes de bus más largas.
SCSI-3
Antes de que Adaptec y posteriormente la SCSI Trade Association codificaran la terminología, los primeros dispositivos SCSI paralelos que superaban las capacidades de SCSI-2 se designaban simplemente como SCSI-3. Estos dispositivos, también conocidos comoUltra SCSI [ 7 ] o Fast-20 SCSI, [ 8 ] se introdujeron en 1996. SCSI-3 en sí no es tanto un documento único como una colección de varios estándares que han recibido actualizaciones en diferentes momentos.
La velocidad del bus se duplicó nuevamente a 20 MB/s para sistemas de ancho reducido (8 bits) y a 40 MB/s para sistemas de ancho reducido (16 bits). La longitud máxima del cable se mantuvo en 3 metros, pero el Ultra SCSI de terminación simple se ganó una reputación inmerecida por su extrema sensibilidad a la longitud y el estado del cable (los cables, conectores o terminadores defectuosos solían ser la causa de los problemas de inestabilidad).
A diferencia de los estándares SCSI anteriores, SCSI-3 (velocidad Fast-20) requiere terminación activa.
Ultra-2
Este estándar se introdujo alrededor de 1997 e incorporaba un bus LVD. Por esta razón, a veces se hace referencia a Ultra-2 como LVD SCSI. La mayor resistencia al ruido de LVD permitía una longitud máxima del cable del bus de 12 metros. Al mismo tiempo, la velocidad de transferencia de datos se incrementó a 80 MB/s. Es posible combinar dispositivos de terminación simple (SE) anteriores con dispositivos Ultra-2 en el mismo bus, pero conectar un solo dispositivo SE obliga a todo el bus a funcionar en modo de terminación simple, con todas sus limitaciones, incluida la velocidad de transferencia. El estándar también introdujo la interconexión de cable de muy alta densidad (VHDCI), un conector muy pequeño que permite colocar cuatro conectores SCSI anchos en la parte posterior de una única ranura para tarjeta PCI. Ultra-2 SCSI tuvo una vida útil relativamente corta, ya que pronto fue reemplazado por Ultra-3 (Ultra-160) SCSI.
Ultra-3
Ultra-3 incluye cinco nuevas funciones opcionales:
- Duplicar la velocidad de transferencia a 160 MB/s mediante el uso de reloj de doble transición.
- CRC , un proceso robusto de corrección de errores más adecuado para operaciones de alta velocidad que la comprobación de paridad utilizada anteriormente.
- Validación de dominio para negociar el máximo rendimiento para cada dispositivo en la cadena.
- Protocolo de empaquetamiento con un número reducido de fases de comunicación de bus para una menor sobrecarga de comandos y protocolo.
- El arbitraje y la selección rápidos reducen el tiempo de arbitraje al eliminar el tiempo libre en autobús.
Presentada por primera vez como Ultra-160 a finales de 1999, esta iteración mejoró el estándar Ultra-2 añadiendo las tres primeras mejoras. [ 9 ]
Los dispositivos compatibles con las cinco funciones se comercializaron como Ultra-160+ o Ultra-3 (U3). El ancho de bus de 8 bits, así como el funcionamiento HVD, se eliminaron a partir del Ultra-3. [ 6 ]
Ultra-320
Ultra-320 incluía las características de Ultra-160+ como obligatorias, duplicaba la frecuencia del reloj a 80 MHz para una velocidad máxima de transferencia de datos de 320 MB/s e incluía transmisión de datos de lectura/escritura para reducir la sobrecarga en las transferencias de datos en cola, así como control de flujo. [ 6 ] El último borrador de trabajo para este estándar es la revisión 10 y está fechado el 6 de mayo de 2002. Casi todos los discos duros SCSI que se fabricaban a finales de 2003 eran dispositivos Ultra-320.
Ultra-640
Ultra-640 (también conocido como Fast-320 ) se promulgó como estándar (INCITS 367-2003 o SPI-5) a principios de 2003. Duplica la velocidad de la interfaz, esta vez a 640 MB/s. Ultra-640 lleva al límite la señalización LVD; su velocidad limita drásticamente la longitud de los cables, lo que lo hace poco práctico para más de uno o dos dispositivos. Por este motivo, los fabricantes omitieron Ultra-640 y, en su lugar, desarrollaron soluciones para Serial Attached SCSI .
Señales SCSI
Además del bus de datos y las señales de paridad, un bus SCSI paralelo contiene nueve señales de control: [ 10 ]
- 1 2 3 Estas 3 señales son impulsadas por un objetivo durante la transferencia de información para indicar la fase del bus .
También hay tres señales de nivel CC:
- TERMPOWER
- Véase el § Terminación
- DIFERENCIAS
- Conectado a tierra en buses de un solo extremo, de lo contrario flota a un voltaje positivo.
- SUELO
- La mayoría de los pines libres del conector están designados como tomas de tierra.
Existen tres variantes eléctricas diferentes del bus paralelo SCSI: de terminación simple (SE), diferencial de alto voltaje (HVD) y diferencial de bajo voltaje (LVD). Las versiones HVD y LVD utilizan señalización diferencial , por lo que requieren un par de cables para cada señal. Por lo tanto, el número de señales necesarias para implementar un bus SCSI depende del ancho y el voltaje del bus.
Identificadores SCSI
Todos los dispositivos en un bus SCSI paralelo deben tener un ID SCSI, que puede configurarse mediante puentes en dispositivos más antiguos o mediante software. Los anchos de campo del ID SCSI son:
Operación de autobuses
El bus SCSI paralelo pasa por ocho fases posibles durante el procesamiento de un comando . No todas las fases se producirán en todos los casos:
La lista anterior no implica una secuencia específica de eventos. Tras enviar una orden a un objetivo para que envíe datos al iniciador y recibir la confirmación de que la orden se ha completado, el iniciador podría enviar otra orden o incluso un mensaje.
Conectores externos
Ninguna versión del estándar ha especificado qué tipo de conector debe utilizarse. Con el tiempo, los fabricantes desarrollaron tipos específicos de conectores para dispositivos SCSI paralelos. Los conectores para dispositivos SCSI serie se han diversificado en diferentes familias para cada tipo de protocolo SCSI serie.
Los dispositivos SCSI-1 paralelos originales solían usar conectores de cinta micro voluminosos , y los dispositivos SCSI-2 solían usar conectores MD50 . Los conectores evolucionaron a conectores de alta densidad (HD) y, más recientemente, a conectores de conexión única .
Los conectores para buses SCSI anchos tienen más pines y cables que los de buses SCSI estrechos; normalmente 50 pines para SCSI estrechos y 68 pines para SCSI anchos. En algunos dispositivos antiguos, los buses SCSI paralelos anchos utilizaban dos o cuatro conectores y cables, mientras que los buses SCSI estrechos utilizaban solo uno.
En los conectores HD, un cable normalmente tiene conectores macho, mientras que un dispositivo SCSI (por ejemplo, un adaptador de host o una unidad de disco) tiene conectores hembra. Un conector hembra en un cable sirve para conectarse a otro cable (para mayor longitud o para conectar dispositivos adicionales).
Terminación
Los buses SCSI paralelos siempre deben estar terminados en ambos extremos para garantizar un funcionamiento fiable. Sin terminación, las transiciones de datos se reflejan en los extremos del bus, lo que provoca distorsión de pulsos y posible pérdida de datos.
Uno o más dispositivos en el bus, generalmente el adaptador host , proporcionan una tensión de terminación de CC positiva. Esta tensión positiva se denomina TERMPOWER y suele rondar los +4,3 voltios. TERMPOWER se genera normalmente mediante una conexión de diodo a +5,0 voltios. Esto se conoce como circuito OR con diodo y está diseñado para evitar el retorno de corriente al dispositivo que suministra la tensión. Un dispositivo que suministra TERMPOWER debe ser capaz de proporcionar hasta 900 mA en un bus de terminación simple o 600 mA en un bus diferencial.
La terminación puede ser pasiva o activa. En la terminación pasiva, cada línea de señal se termina mediante dos resistencias: una de 220 Ω conectada a TERMPOWER y otra de 330 Ω conectada a tierra. La terminación activa utiliza un pequeño regulador de voltaje que proporciona una alimentación de +2,85 V. Cada línea de señal se termina mediante una resistencia de 110 Ω conectada a esta alimentación. La terminación activa proporciona una mejor adaptación de impedancia que la pasiva, ya que la mayoría de los cables planos tienen una impedancia característica de aproximadamente 110 Ω. La terminación perfecta forzada (FPT) es similar a la terminación activa, pero con circuitos de sujeción de diodos adicionales que absorben cualquier sobretensión o subtensión residual.
En la práctica actual, la mayoría de los buses SCSI paralelos son LVD y, por lo tanto, requieren terminación activa externa. El circuito de terminación habitual consta de un regulador lineal de +2,85 V y dispositivos de red de resistencias SCSI disponibles comercialmente (no resistencias individuales).
Los terminadores deben coincidir con el tipo de bus SCSI. El uso de un terminador SE (de terminación simple) en un bus LVD provoca que la velocidad del bus se reduzca a la velocidad SE, incluso si todos los demás dispositivos y cables son compatibles con LVD ; el mismo efecto que produce cualquier otro dispositivo SE. Los terminadores pasivos pueden provocar que la comunicación de ultra alta velocidad sea poco fiable.
En general, y reflejando el orden en que se introdujo cada tipo de terminador, los terminadores sin marcar son pasivos, los marcados como " activos" son SE, y solo los marcados como LVD (o SE/LVD) terminarán correctamente un bus LVD y le permitirán operar a velocidades LVD completas.
Algunas de las primeras unidades de disco incluían terminadores internos, pero la mayoría de las unidades de disco modernas no proporcionan terminación y esta debe proporcionarse externamente.
Existe un caso especial en los sistemas SCSI que combinan dispositivos de 8 y 16 bits, donde puede ser necesario el uso de la terminación de byte alto.
Compatibilidad
Los distintos sistemas de transporte SCSI, que no son compatibles entre sí, suelen tener conectores únicos para evitar la conexión errónea de dispositivos incompatibles. Por ejemplo, no es posible conectar un disco SCSI paralelo a un backplane FC-AL , ni conectar un cable entre un iniciador SSA y una carcasa FC-AL.
Mezclar diferentes velocidades
Los dispositivos SCSI de la misma familia de transporte SCSI suelen ser compatibles con versiones anteriores . Dentro de la familia SCSI paralela, por ejemplo, es posible conectar un disco duro SCSI Ultra-3 a un controlador SCSI Ultra-2. La interfaz funciona con el estándar común más bajo compatible, en este caso Ultra-2. Los dispositivos Ultra-2, Ultra-160 y Ultra-320 pueden combinarse libremente en el bus LVD paralelo sin que ello afecte al rendimiento.
Combinación de salidas diferenciales de un solo extremo y de bajo voltaje.
Los dispositivos de terminación simple y LVD pueden conectarse al mismo bus, pero todos funcionarán a una velocidad menor, propia de un solo extremo. El estándar SPI-5 (que abarca hasta Ultra-640) desaconseja el uso de dispositivos de terminación simple, por lo que algunos dispositivos podrían no ser eléctricamente compatibles con versiones anteriores.
Algunos adaptadores de host ofrecen compatibilidad mediante un puente SCSI para dividir eléctricamente el bus en una mitad SE y una mitad LVD, de modo que los dispositivos LVD puedan operar a máxima velocidad. [ 11 ] Otros adaptadores pueden proporcionar múltiples buses (canales).
Mezclando lo ancho y lo estrecho
Los dispositivos SCSI, tanto estrechos como anchos, pueden conectarse al mismo bus paralelo. Todos los dispositivos estrechos deben colocarse en un extremo y todos los dispositivos anchos en el otro. La parte más ancha del bus debe terminarse entre los dispositivos anchos y estrechos, ya que la mitad superior del bus termina con el último dispositivo ancho. Esto se puede hacer con un cable diseñado para conectar la parte ancha del bus con la parte estrecha, que proporciona un lugar para conectar un terminador o incluye el terminador mismo. [ b ] Los comandos de capacidad específicos permiten a los dispositivos determinar si sus socios están utilizando todo el bus ancho o solo la mitad inferior y controlar el bus en consecuencia.
Como alternativa, cada dispositivo estrecho puede conectarse al bus ancho mediante un adaptador. Siempre que el bus esté terminado con un terminador ancho, ya sea interno o externo, no se requiere una terminación especial.
Adaptadores SCA
Los dispositivos SCSI paralelos SCA ( Single Connector Attachment ) se pueden conectar a cadenas de controladores/unidades más antiguas mediante adaptadores SCA. Si bien estos adaptadores suelen tener conectores de alimentación auxiliar, se recomienda precaución al conectarlos, ya que es posible dañar los dispositivos al conectarles alimentación externa.
Identificadores de dispositivo y terminación
Cada dispositivo SCSI paralelo (incluido el adaptador host del ordenador ) debe estar configurado con un ID SCSI único en el bus. Otro requisito es que cualquier bus SCSI paralelo debe estar terminado en ambos extremos con el tipo de terminador correcto . Se utilizan comúnmente terminadores activos y pasivos, aunque se prefiere el tipo activo (y es obligatorio en buses LVD y Ultra SCSI). La terminación incorrecta es un problema común en las instalaciones SCSI paralelas. En los primeros buses SCSI, era necesario conectar un terminador físico a cada extremo, pero los dispositivos más recientes suelen tener terminadores integrados, y el usuario simplemente necesita habilitar la terminación para los dispositivos en ambos extremos del bus (normalmente configurando un interruptor DIP o moviendo un puente). Algunos adaptadores host SCSI más recientes permiten habilitar o deshabilitar la terminación a través de la configuración de la BIOS . Los dispositivos SCSI avanzados detectan automáticamente si son los últimos en el bus y activan o desactivan la terminación según corresponda.
ESTAFA
SCSI configurado automáticamente (inicialmente Automagically ) era un método opcional para configurar el ID SCSI sin requerir la intervención del usuario. [ 12 ] Se eliminó de los estándares posteriores.
portátiles
Las interfaces SCSI para ordenadores portátiles se habían vuelto prácticamente imposibles de encontrar. Adaptec había fabricado años antes interfaces SCSI paralelas PCMCIA , pero cuando ExpressCard reemplazó a PCMCIA, Adaptec descontinuó su línea PCMCIA sin ofrecer soporte para ExpressCard. No se produjeron controladores para las interfaces PCMCIA existentes para los sistemas operativos más recientes . Ratoc fabricó adaptadores USB y FireWire a SCSI paralela, pero cesó su producción cuando se descontinuaron los circuitos integrados necesarios. Desde 2013, con el lanzamiento de varios adaptadores ExpressCard y Thunderbolt a PCI Express , es posible nuevamente usar dispositivos SCSI en portátiles, instalando adaptadores host SCSI PCI Express mediante el puerto ExpressCard o Thunderbolt del portátil.
Notas
- ↑ La mayoría de los dispositivos periféricos son exclusivamente receptores SCSI , incapaces de actuar como iniciadores SCSI —es decir, incapaces de iniciar transacciones SCSI por sí mismos—. Por lo tanto, las comunicaciones entre periféricos son poco comunes, pero posibles en la mayoría de las aplicaciones SCSI.
- ↑ A esto a veces se le denomina cable con terminación high-9.
Referencias
- ↑ Jernigan, Elton (2002). Certificación Server+: Guía de capacitación . Que. p. 171. ISBN 9780735710870– vía Google Libros.
- ↑ "Normas y informes técnicos retirados del T10" . Consultado el 18 de marzo de 2010 .
- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 "Problemas aleatorios encontrados al mezclar estándares SCSI SE y LVD" . Recuperado el 7 de mayo de 2008 .
- ↑ Datos medidos de cables y placas base SCSI Ultra640 T10/01-224r0 .
- ↑ Scott Mueller: Actualización y reparación de servidores .
- 1 2 3 Scott Mueller; Mark Edward Soper; Barrie Sosinsky (24 de abril de 2006). Actualización y reparación de servidores . Pearson Education. ISBN 978-0-13-279698-9.
- ↑ "Dispositivo SCSI desenroscado" . Consultado el 22 de febrero de 2024 .
- ↑ "Información sobre adaptadores SCSI y controladores SCSI" . Consultado el 22 de febrero de 2024 .
- ↑ Norris, Jim (marzo de 2002). "La última palabra sobre SCSI" . PC máximo : 50.
- ↑ Manual del fabricante del escáner de imágenes M3096GX/M3093GX/M3093DG
- ↑ "Referencia del usuario de Adaptec AHA-2940U2W" (PDF) . Diciembre de 1997. Consultado el 20 de mayo de 2017 .
- ↑ Anexo B de SCSI-3 de 1996 – SCAM
Enlaces externos
- Comité Técnico T10 – Interfaces de Almacenamiento SCSI (Estándares SCSI)
- Tutorial de terminación (enlace de WayBack)
- SCSI
