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SCSI
作者: 来源:中国机电工程网    发布于:2021-06-26 16:01:10    文字:【】【】【
SCSI-小型计算机系统接口,是种较为特殊的接口总线,具备与多种类型的外设进行通信。SCSI采用ASPI(高级SCSI编程接口)的标准软件接口使驱动器和计算机内部安装的SCSI适配器进行通信。SCSI接口是一种广泛应用于小型机上的高速数据传输技术。SCSI接口具有应用范围广、多任务、带宽大、CPU占用率低,以及热插拔等优点。
SCSI接口为光存储产品提供了强大、灵活的连接方式,还提供了很高的性能,可以有7个或更多的驱动器连接在一个SCSI适配器上,其缺点就在于昂贵的价格。SCSI接口的光驱需要配合价格不菲的SCSI卡一起使用,而且SCSI接口的光驱在安装、设置时比较麻烦,所以SCSI接口的光驱远不如IDE接口光驱使用广泛。SCSI接口的光存储产品更多的是应用于有特殊需求的专业领域,家用产品几乎没有采用此类接口的。
在系统中应用SCSI必须要有专门的SCSI控制器,也就是一块SCSI控制卡,才能支持SCSI设备,这与IDE硬盘不同。在SCSI控制器上有一个相当于CPU的芯片,它对SCSI设备进行控制,能处理大部分的工作,减少了中央处理器的负担(CPU占用率)。在同时期的硬盘中,SCSI硬盘的转速、缓存容量、数据传输速率都要高于IDE硬盘,因此更多是应用于商业领域。
SCSI最早是1979年由美国的Shugart公司(希捷公司前身)制订的,在1986年获得了ANSI(美国标准协会)的承认,称为SASI(Shugart Associates System Interface施加特联合系统接口),也就是SCSI-1。SCSI-1是第一个SCSI标准,支持同步和异步SCSI外围设备;使用8位的通道宽度;最多允许连接7个设备;异步传输时的频率为3MB/S,同步传输时的频率为5MB/s;支持WORM外围设备。它采用25针接口,因此在连接到SCSI卡(SCSI卡上接口为50针)上时,必须要有一个内部的25针对50针的接口电缆。该种接口已基本被淘汰,在相当古老的设备上或个别扫描仪设备上还能看到。
SCSI-2有被称为Fast SCSI,它在SCSI-1的基础上做出了很大的改进,还增加了可靠性,数据传输率被提高到了10MB/s,仍旧使用8位的并行数据传输,还是最多7个设备。后来又进行了改进,推出了支持16位并行数据传输的WIDE-SCSI-2(宽带)和FAST-WIDE-SCSI-2(快速宽带),其中WIDE-SCSI-2的数据传输率并没有提高,只是改用16位传输;而FAST-WIDE-SCSI-2则是把数据传输率提高到了20MB/s。
SCSI-3标准版本是在1995年推出的,也习惯称为Ultra SCSI,其同步数据传输速率为20MB/s。若使用16位传输的Wide模式时,数据传输率更可以提高至40MB/s。允许接口电缆的最大长度为1.5米。
1997年推出了Ultra2 SCSI(Fast-40)标准版本,其数据通道宽度仍为8位,但其采用了LVD(Low Voltage Differential,低电平微分)传输模式,传输速率为40MB/s,允许接口电缆的最长为12米,大大增加了设备的灵活性,支持同时挂接15个装置。随后其推出了WIDE ULTRA 2 SCSI接口标准,它采用16位数据通道带宽,最高传输速率可达80MB/S,允许接口电缆的最长为12米,同样支持同时挂接15个装置,大大增加了设备的灵活性。
LVD可以使用更低的电压,因此可以将差动驱动程序和接收程序集成到硬盘的板载SCSI控制器中。老式SCSI需要使用独立的、耗电的高压器件。由于LVD使用的是低电压和低电流器件,因此可以将差动收发器集成在硬盘的板载SCSI控制器中,不再需要单独的高成本外部高电压差动组件。
LVD 硬盘可进行多模式转换,当所有条件都满足时,硬盘就工作在 LVD 模式下;反之如果并非所有条件都满足,硬盘将降为单端工作模式。LVD硬盘带宽的增加对于服务器环境来说意味着更理想的性能。服务器环境都要求有快速响应、必须能够进行随机访问和大工作量的队列操作。当使用诸如CAD、CAM、数字视频和各种RAID等软件的时候,带宽增加的效果能够立竿见影,信息可以迅速而轻松地进行传输。
Ultra160 SCSI,也称为Ultra3 SCSI LVD,是一种比较成熟的SCSI接口标准,是在Ultra2 SCSI的基础上发展起来的,采用了双转换时钟控制、循环冗余码校验和域名确认等新技术。双转换时钟控制在不提高接口时钟频率的情况下使数据传输率提高了一倍,这是Ultral60 SCSI接口速率大幅提高的关键。采用Ultra160 SCSI,实现起来简单容易,风险小。在增强了可靠性和易管理性的同时,Ultra160 SCSI的传输速率为Ultra2 SCSI的2倍,达到160MB/s。
Ultra160 SCSI接口具备如下特点:
Ultra2和Ultra160的设备可以同时安装在一条总线上,Ultra160设备性能不会下降;
通过提高检纠错能力增强了产品的可靠性;
具有监控接口性能和较高可靠传输速率的能力;
用于单个设备的电缆长度可达25米,用于2个或多个设备的电缆长度可达12米;
在1个通道上支持多达15个SCSI设备;
Ultra320 SCSI,也称为Ultra4 SCSI LVD,是比较新型的SCSI接口标准。Ultra320 SCSI是在Ultra160 SCSI的基础上发展起来的,Ultra160 SCSI的优势得以继续发扬,Ultra160 SCSI的3项关键技术,即双转换时钟控制、循环冗余码校验和域名确认,都得到保留。以前以往的SCSI接口标准中,SCSI接口支持两种传输模式: 异步和同步。Ultra320 SCSI引入了调步传输模式,在这种传输模式中,简化了数据时钟逻辑,使Ultra320 SCSI的高传输速度成为可能。Ultra320 SCSI传输速率可以达到320MB/s。
Ultra320 SCSI主要具有以下特点:
双倍速率数据传输,数据传输速率比Ultra160 SCSI提高了一倍;
分组化的SCSI,支持分组协议;
快速仲裁和选择,大大提高了总线的利用率;
读写数据流,把数据传输的开销降到最低;
流控制,提高总线利用率。

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补充

目前存储设备的接口有五大类:IDE、SCSI、USB,并行口,串口,其中并行口与串口的速度非常慢,不提也罢,最主要的就是IDE、USB和SCSI。IDE(Integrated Drive Electronics,电子集成驱动器)凭着其高速的传输和平常的价格,受到普通用户的欢迎,而USB设备大有后来者居上之势,
至于SCSI(Small Computer System Interface,小型计算机系统接口),其速度、性能和稳定性都比IDE要好,价格当然也要贵得多,主要面向服务器和工作站市场。在过去的几年间,IDE进步得很快,Ultra DMA 33推出不到两年,Ultra DMA 66就上市了。其实,SCSI的发展一点也不比IDE慢,只不过我们较少接触,对其了解不深而己。SCSI的标准从1980年开始实行,但到现在还未统一,各厂商对它的命名不相同,容易令人混淆是最主要的原因,下文介绍了SCSI接口的各个方面,希望对准备购买SCSI设备的朋友有所帮助。
一、概述
SCSI是一种连结主机和外围设备的接口,支持包括磁盘驱动器、磁带机、光驱、扫描仪在内的多种设备。它由SCSI控制器进行数据操作,SCSI控制器相当于一块小型CPU,有自己的命令集和缓存。要了解SCSI,必须先了解它的类型,以下是STA(SCSI Trade Association,SCSI同业公会)的标准分类。
SCSI的类型,注释:
(1)点到点传输的总线长度
(2)SCSI、Ultra SCSI或Ultra2 SCSI均是可选项
(3)LVD(Low Voltage Differential,低分差动)没有定义它的速度,在12米以内都能保持正常传输率。如果在总线内有一个设备设置成单终结,整个总线也会切换成单终结。
(4)单终结没有定义它的长度
(5)HVD(High Voltage Differential,高分差动)没有定义它的速度 (6)在Ultra2之后,所有高速传输都是基于宽带(Wide)模式。
看到上述标准,是否觉得有点眼花缭乱,其实,对于一个新用户来说,了解SCSI控制器和数据线的类型比接口类型更重要。在SCSI总线中,控制器也算一个设备,
即实际最大可连接设备数目 = 理论最大支持设备数目-1。
接着是所有SCSI规格公用的几个标准术语解释:
Single Ended(单终结):许多旧式设备都是单终结设备,它们限制于 SCSI-1协议的6米长度。注意:此距离包括设备内部电缆的距离。
Differential(分差动):SCSI总线和设备可借助它来沿长传输的距离,附加线的最大长度为25米。缺点是与单终结设备不兼容。
Fast SCSI:把第一代SCSI总线的速度从5MHz提高至10MHz,理论数据传输率也加倍到10MB/秒。
Ultra SCSI:把第一代SCSI总线的速度从5MHz提高至20MHz,理论数据传输率也加倍到20MB/秒。 Wide SCSI:它依靠第二条数据电缆或68针数据线来增加总线的性能,数据位宽为16或32 bits,把传统SCSI的性能提升至2倍或4倍。
Wide Ultra SCSI:利用68针数据线把总线性能提高到40MB/秒。
仅靠上面的描述,我们仍然不能准确地判断出一个SCSI总线的类型,必须同时了解它的总线宽度、总线速度、数据线类型和附加命令集才能达到目的。 
二:SCSI连接器的类型
SCSI连接器分为内置和外置两种。
内置数据线的外型和IDE数据线一样,只是针数和规格稍有差别,主要用于连接光驱和硬盘, 40针IDE线有40根导线,40针ATA66有80根导线,SCSI内置则分为50针、68针和80针。
至于SCSI外置数据线,就有以下几种规格,它们的密度均不相同,千万别弄错了。
Apple SCSI,共有25针,分为两排,8位,常用于Mac机和旧式Sun工作站。
Sun Microsystem的DD-50SA,共有50针,分为三排。

SCSI-2 ,共有50针,分为两排,8位。

Centronics,共有50针,分为两排,8位,有点像并行口,它可以连接的设备数目最多。
SCA,共有80针,分为两排。

SCSI-3和Wide SCSI-2,共有68针,分为两排,16位。旧式DEC单终结SCSI使用68针高密接口。

三、SCSI ID和总线终结器
相信许多SCSI用户都有这种经历,插上设备之后,操作系统怎样也不认,后来检查总线,才发现是终结和ID没有设置好。ID(identify)作为SCSI设备在SCSI总线的唯一识别符,绝对不允许重复,可选范围从0到15,SCSI主控制器通常占用id 7,即是说我们可以用在设备上的ID号共有15个。总线终结器能告诉SCSI主控制器整条总线在何处终结,并发出一个反射信号给控制器,必须在两个物理终端作一个终结信号才能使用SCSI总线。常见的错误是把终结设置在ID号最高或最低的地方,而不是设置在物理终端的SCSI设备上。其实,SCSI设备总是以链形来连接的,按顺序就能分辨出哪一个是终结设备。终结的方式有三种:自终结设备、物理总线终结器和自终结电缆。大多数新型SCSI设备都有自终结跳线,只要把非终结设备的自终结跳线设置成OFF即可避免冲突问题;物理总线终结器是一种硬件接头,又分为主动型和被动型两种,主动型使用电压调整器来进行操作,被动型利用总线上的能源信号来操作,被动型比主动型更为精确;自终结电缆可以代替物理总线终结器,也是一种硬件,它的价格非常昂贵,常用于两个主机连接同一个物理设备,如:两个服务器存取同一个物理SCSI硬盘。通过检查SCSI ID和总线终结器,我们可以找出大多数冲突现象的解决方法,这是SCSI设备用户必须重视的一点。
四、IDE V.S. SCSI 在面对新SCSI用户时,我最常听到的一个疑问是:“究竟SCSI好,还是IDE好?”。这是个很难回答的问题,它包括了性能、价格、易用性、扩展性多方面因素。从性能上说,SCSI当然要比IDE好,毕竟SCSI控制器上有一个相当于CPU的芯片,能够处理大部分工作,减轻了中央处理器的负担(CPU占用率)。同一时间推出的硬盘中,SCSI系产品的转速、缓存容量和数据传输率均比IDE系高,要比速度,IDE怎样也比不过SCSI。在价格方面,SCSI是昂贵的代名词,面向商业级应用,IDE则以低价格著称,面向桌面式计算机。易用性:使用SCSI的过程中,常会发生SCSI ID和总线终结器设置错误,导致硬件不能识别的故障,IDE设备仅有主、副之分,在同一数据线上只有两个设备,只要分别设置为Master和Slave就不会有冲突。扩展性:能够连接多达15个设备是SCSI的优点之一,而标准PC的IDE接口,最多只能连接4个设备。购买一样产品之前,我们最主要的是考虑到自己的需求,凭着这一点,很容易判断出哪个产品较适合你,仅说“好”与“不好”没有太大意义。如果你用电脑来玩游戏机、看DVD、上网,IDE硬盘己能满足你的应用,SCSI仅会让Quake 3增加几帧,绝对划不来。若是用计算机来视频捕捉、影像编辑等要求大量磁盘输入/输出的工作,相信SCSI是你的上上之选,别为了省几个金钱而买IDE哦,否则会得不偿失的。
五、SCSI的未来 SCSI是一种不断前进的技术,最近加入的规格有Fibre Channel SCSI、IEEE 1394(Firewire,火线)和SCSI 3(160MB/秒),即将诞生的有SCSI 4(320MB/秒)和SCSI 5(640MB/秒)。从SCSI 3开始,SCSI能按照需要快速地提高性能,并拥有近乎完美的向后兼容性,保护了用户的投资。随了速度的日益提升之外,SCSI也开始注重易用性,采用CAM(Common Access Model,公共存取模型)在众多SCSI命令集和程序调节之间加入了一个控制层,使SCSI的编程更为方便。我坚信,科学的进步会把SCSI带上一个又一个技术高峰,未来的SCSI也一定会变得更便宜更好用
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