Это параллельный интерфейс, по которому обмен данных происходит быстрее, который поддерживает больше устройств и может работать на больших расстояниях (до 12 метров в известных SCSI устройствах), а также является многозадачным, что и позволяет использовать его в профессиональных целях.

Узкая шина SCSI имеет 8 адресов, а широкая – 16 адресов. Сам контроллер резервирует один адрес, а остальные 7(15) доступны для устройств. Чем выше адрес у устройства, тем выше приоритет устройства, следовательно, благодаря этому каждое устройство имеет свой приоритет доступа к шине. Это позволяет более корректно настроить систему, но и вызывает некоторые сложности для неподготовленных пользователей.

Устройства SCSI в основном совместимы с контроллерами и дисками, которые используют другой вариант SCSI, но 100% гарантии в совместимости нет. Может случиться так, что со старым диском на новом контроллере все остальные диски автоматически работают со скоростью старого.
Это зависит от используемого контроллера. А так же при использовании шлейфа узкого типа на шине приводит к тому, что все устройства работают на скорости работы узкого шлейфа.

Главное преимущество SCSI - это то, что этот стандарт разработан для высококачественных и высокопроизводительных жестких дисков. Это означает, что все быстрые и объемные диски проектируются для него. Плюс ко всему, на одной шине может находиться 15 устройств при минимальных потерях в скорости.

В SCSI контроллер устройства (например контроллер диска) и интерфейс с компьютером - устройства разные. Интерфейс с компьютером, HBA, добавляет к компьютеру дополнительную интерфейсную шину для подсоединения нескольких контроллеров устройств: до семи контроллеров устройств на канале SCSI c несимметричным выходным сигналом и до 15 на дифференциальном канале. Технически каждый контроллер может поддерживать до четырех устройств. Однако при высоких скоростях обмена сегодняшних высокоемких дисков контроллер устройства обычно встраивается в диск с целью уменьшения помех и электрических наводок. Это значит, что вы можете иметь до семи дисков на канале SCSI с несимметричным выходным сигналом и до 15 на дифференциальном канале SCSI.

Одно из преимуществ SCSI - обработка нескольких, накладывающихся друг на друга команд. Эта поддержка перекрывающегося ввода/вывода дает дискам SCSI возможность полностью сочетать свои операции чтения и записи с другими дисками системы, благодаря чему разные диски могут обрабатывать команды параллельно, а не по очереди.

Поскольку вся интеллектуальность дискового интерфейса SCSI заключается в HBA, HBA контролирует доступ ОС к дискам. Как результат, HBA, а не компьютер, разрешает конфликты трансляции и доступа к устройствам. В целом это значит, что при условии использования правильно написанных и установленных драйверов компьютер и ОС не видят никакой разницы между устройствами.

Вдобавок, поскольку HBA контролирует доступ между внутренней шиной расширения компьютера и шиной SCSI, он может разрешать конфликты доступа к ним обеим с предоставлением таких расширенных возможностей, как сервис обрыва/восстановления связи. Обрыв/восстановление позволяют ОС послать конкретному устройству команду на поиск, чтение или запись, после чего диск предоставляется самому себе для выполнения команды, благодаря чему другой диск на том же канале может тем временем получить команду. Этот процесс способствует значительному повышению пропускной способности дисковых каналов с более чем двумя дисками, особенно когда данные разнесены или разбросаны по дискам. Другая расширенная функция - синхронный обмен данными, вследствие чего общая пропускная способность дискового канала и целостность данных увеличиваются.

Это зависит от версии интерфейса, его аппаратной реализации и программной поддержки (драйвера и дисковой подсистемы ОС). Основное преимущество SCSI состоит в том, что уже при создании интерфейса в его спецификацию были заложены широкие возможности - пакетное выполнение команд, внепроцессорная (DMA) передача данных, контроль четности, автоматический выбор скоростей и т.п., что позволило с самого начала ориентировать на них аппаратуру, драйверы и ОС. IDE же в момент своего рождения представлял собой весьма примитивный интерфейс, задачей которого были предельная простота и дешевизна (надо заметить, что первый вариант IDE был 16-разрядным, в то время как первый вариант SCSI - 8-разрядным). Однако с течением времени аппаратная реализация IDE претерпела ряд серьезных изменений (ATA-2, ATAPI, ATA-3/Ultra ATA), в то время как в SCSI в основном наращивалась скорость передачи и ширина канала. Современный IDE-интерфейс в обязательном порядке поддерживает внепроцессорную передачу данных и автоматический выбор скорости передачи, уступая SCSI разве что в количестве устройств, подключаемых к одному кабелю, поддержке пакетного выполнения команд и немного - в предельной скорости передачи по интерфейсу. Остальные ключевые параметры IDE ничуть не хуже аналогичных для SCSI. Тем не менее, несмотря на это, у многих производителей программного обеспечения сохраняется ранее принятый подход к IDE, как к "несерьезному" интерфейсу, что выражается в ограниченной поддержке IDE/ATAPI, написании драйверов по упрощенной, неоптимальной схеме, поддержке не всех возможностей новых интерфейсов и т.п. В результате практическое тестирование нередко показывает лучшые результаты для SCSI, чем для IDE - даже если "чистые" технические характеристики первого заметно хуже, чем второго. Это наиболее заметно в серверных системах, где принята традиционная ориентация на SCSI.

В последнее время на нашем рынке появилось большое количество разнообразных приборов, существенно расширяющих возможности компьютера. Это в первую очередь накопители Zip, Jaz и магнитооптика, это различного типа накопители на магнитной ленте, а также устройства однократной и многократной записи на компакт-диски. Большой популярностью стали пользоваться сканеры. Цены на жесткие диски снизились до такой степени, что компьютер с двумя-тремя дисками уже не редкость, а сервер обязательно содержит отказоустойчивый дисковый массив. В связи с этим довольно часто возникает задача подключения к компьютеру новых устройств. Наиболее просто данная задача решается, если в компьютере установлен SCSI-контроллер.

В отличие от IDE, поддерживающего ограниченный набор внутренних периферийных устройств, интерфейс SCSI был разработан, чтобы поддерживать много видов как внутренних, так и внешних устройств.
Что такое SCSI интерфейс?

Базовый SCSI (Small Computer System Interface – интерфейс малых компьютерных систем, иногда называемый SCSI-1) – это универсальный интерфейс для подключения различных устройств. В базовом стандарте можно было к одной шине подключить до восьми устройств, включая контроллер. Интерфейс содержит развитые средства управления и в то же время не ориентирован на какой-либо конкретный тип устройств. Имеет 8-pазpядную шину данных, максимальная скорость передачи – до 1,5 Мб/с в асинхронном режиме (по методу «запрос-подтверждение»), и до 5 Мб/с в синхронном режиме (метод «несколько запросов – несколько подтверждений»). Может использоваться контроль четности для обнаружения ошибок. Электрически реализован в виде 24 линий (однополярных или дифференциальных), хотя в подавляющем большинстве устройств применяются однополярные сигналы.

В процессе развития был принят стандарт SCSI-2 – существенное развитие базового SCSI. Увеличена скорость передачи (до 3 Мб/с в асинхронном и до 10 Мб/с в синхронном режиме) – Fast SCSI. Добавлены новые команды и сообщения, поддержка контроля четности сделана обязательной. Введена возможность расширения шины данных до 16 разрядов (Wide SCSI), что обеспечило скорость до 20 Мб/с. Введен новый 68-контактный соединительный разъем.

Последующая спецификация, SCSI-3, уже не только ввела новые скорости передачи, но и значительно расширила систему команд. Кроме того, в качестве среды передачи допускается использование, наряду с традиционным параллельным шинным интерфейсом, и других параллельных и последовательных протоколов: Fibre Channel, IEEE 1394 Firewire и Serial Storage Protocol (SSP).

В настоящее время наиболее широко применяется интерфейс Ultra SCSI, использующий частоту шины 20 МГц. Интерфейс Ultra/Wide SCSI поддерживает 16 устройств и обеспечивает скорость передачи данных до 40 Мб/с. Но он постепенно вытесняется более скоростным Ultra-2 Wide SCSI, обеспечивающим скорость передачи до 80 Мб/с.

Непрерывное повышение тактовой частоты шины привело к необходимости ограничить максимальную длину соединительного кабеля в интерфейсе Ultra SCSI до полутора метров. Поэтому при дальнейшем увеличении тактовой частоты, в соответствии с рекомендациями SCSI-3, изменилось количество проводов шины, технология исполнения самой шины и уровни передаваемых по ней сигналов. Соединительный разъем остался таким же, как и в интерфейсе Ultra SCSI. Однако сама шина теперь выполняется витыми проводами (на рис. 1а, слева, приведена фотография кабеля Ultra Wide, а на рис. 2б, справа, кабеля Ultra-2 Wide).

Рис. 1а. Кабель Ultra Wide

Рис. 1б. Кабель Ultra2 Wide Каждый сигнал шины Ultra-2 Wide передается по двум проводам в противофазе (дифференциально). Это – так называемая LVD (Low Voltage Differential), низковольтная дифференциальная передача сигналов. Благодаря дифференциальной передаче сигналов допустимую длину соединительного кабеля удалось увеличить до 12 м.

Сравнение различных интерфейсов SCSI приведено в таблице:

Ultra SCSI устройства могут работать и с более медленной SCSI-шиной. Возможно также применение медленных устройств на быстрой шине. В обоих случаях шина работает со скоростью наиболее медленного устройства. Наибольшей скорости передачи данных можно достичь лишь в случае использования устройств с одинаковым интерфейсом.

Дальнейшее развитие технологии привело к появлению стандарта Ultra160/m SCSI. Скорость передачи увеличена с 80 до 160 Мб в секунду за счет использования обоих фронтов сигнала «запрос/подтверждение» для синхронизации данных. В стандарте Ultra160/m SCSI используется низкоуровневый дифференциальный интерфейс (LVD), допускается использование кабелей длиной до 12 метров. Новый компонент интерфейса Ultra160/m SCSI – контроль окружения. Эта интеллектуальная технология заключается в проверке подсистемы хранения данных, включая соединительные кабели, объединительные платы, терминаторы и т.д. Если возникает опасность потери данных, передача происходит на более низких скоростях – метод, широко использующийся модемами и факсимильными аппаратами.

Такое обилие одновременно используемых стандартов создает определенную путаницу. К тому же не совсем понятно, для чего непрерывно увеличивается скорость передачи. Какие приборы могут обеспечить такую скорость?

Этот вопрос требует особого внимания. Действительно, испытания даже самых современных жестких дисков показывают, что их скоростные характеристики далеки от характеристик скорости передачи в шине. Тем не менее скорость передачи в шине крайне важна. Ведь протокол SCSI разработан для поддержки одновременной работы нескольких приборов, подключенных к одной шине. Данные для одного прибора (для определенности будем подразумевать жесткий диск) пересылаются по общей шине в буферную память диска. Пока продолжается медленный процесс записи на диск, пересылаются данные для другого прибора, и т.д. С точки зрения пользователя запись осуществляется как бы одновременно на несколько дисков. Поэтому шина должна обеспечивать суммарную скорость передачи для всех приборов, подключенных к шине, а с учетом необходимости передачи служебной информации – и значительно большую. Чтобы оценить преимущества, которые дает переход от интерфейса Ultra Wide SCSI к интерфейсу Ultra-2 Wide SCSI, проведены измерения скорости передачи данных для программного RAID уровня 0 на четырех дисках IBM DDRS-39130. Эксперимент проводился на компьютере с платой TYAN, NMC-6BCD+ с интегрированным контроллером Adaptec AIC-7890, процессором P-II 450 МГц. Операционная система Windows NT 4 WS. Программный RAID создан средствами операционной системы. Выбранные для эксперимента диски имеют переключатель интерфейса LVD или SE. Измерена скорость передачи данных в системе из четырех дисков для интерфейса Ultra-2 Wide SCSI (80 Мб/с) и Ultra Wide SCSI (40 Мб/с). Кроме того, измерена скорость передачи для одиночного диска. Измерения проводились с помощью WinBench99. Результаты эксперимента приведены на диаграмме (рис. 2).

Рис. 2. Результаты тестирования интерфейсов Ultra и Ultra2 Wide SCSI

Скорость передачи для одиночного диска оказалась одинаковой, как в режиме Ultra, так и в режиме Ultra-2 (на диаграмме 1 SE). Программный RAID уровня 0 в режиме Ultra повысил производительность дисковой системы примерно в 2 раза (4 SE). Те же самые диски, переключенные в режим Ultra-2, позволили повысить производительность более чем в 3 раза (4 LVD).

Для сравнения эффективности одновременной работы нескольких устройств с интерфейсом SCSI и интерфейсом IDE был собран также программный RAID уровня 0 на четырех IDE дисках. Несмотря на то, что производительность одиночного IDE диска была соизмерима с производительностью SCSI дисков (1 IDE), применение RAID на четырех IDE дисках практически не увеличило производительность дисковой системы (4 IDE).

Из результатов эксперимента понятно, что если необходимо подключение только одного прибора, то любой интерфейс обеспечит примерно одинаковую эффективность. Производительность будет определяться только механическими характеристиками самого прибора. При подключении нескольких приборов (например, нескольких дисков в сервере) интерфейс SCSI и особенно Ultra-2 обеспечивает намного большую производительность, чем, например, IDE или более ранние стандарты SCSI.

SCSI

Первоначальный вариант интерфейса SCSI (Small Computer System Interface) был предложен в конце 70-х годов Shugart Associates под названием SASI (Shugart Associates System Interface) взамен разработанной компанией IBM системной шины IPI (интеллектуальный периферийный интерфейс). После неудачи в конкурентной борьбе с фирмой IBM этот интерфейс был предложен комитету ANSI X3T9.2 как интерфейс нижнего уровня под названием SCSI. В 1984 году этот комитет закончил разработку спецификации SCSI-1 и в 1986 году она была опубликована в окончательном виде. Этот интерфейс обеспечивал подключение широкого класса периферийных устройств, таких как винчестеры, принтеры, сканеры, стриммеры, приводы CD-ROM и др. SCSI является интерфейсом системного, а не приборного уровня. В отличие от ST506/412 и других приборных интерфейсов с последовательной передачей информации, SCSI передает биты данных параллельно, что обеспечивает существенное повышение скорости обмена данными между устройством и хост-адаптером.

Интерфейс SCSI используется не только в IBM-совместимых компьютерах, но и семействах Macintosh, SPARC, VAX и др. Одна из причин такого широкого распространения интерфейса SCSI заключается в том, что он не накладывает никаких ограничений на связь между контроллером и периферийным устройством. Шину SCSI можно использовать для связи компьютера с несколькими периферийными устройствами (как внешними, так и внутренними). Более того, допускается совместное использование одного периферийного устройства несколькими компьютерами, подключенными к общей шине SCSI (правда это значительно сложнее сделать, чем написать, но об этом разговор особый). Подключаемые к шине SCSI устройства могут играть роль ведущих (Initiator) или ведомых (Target), при этом одно и то же устройство может быть ведомым в одних случаях и ведущим - в других. Такое разделение функций устройств позволяет организовать передачу данных с одного периферийного устройства на другое (например, резервное копирование данных с винчестера на стриммерную кассету). Обмен между устройствами по магистрали SCSI происходит в соответствии с протоколом высокого уровня и адресация осуществляется на уровне логических, а не физических (как в ESDI) блоков. Программы для работы со SCSI-устройствами не используют физические характеристики конкретного устройства (число головок, цилиндров и т.п.), а имеют дело с логическими блоками, что дает возможность работы фактически со всеми блочными устройствами.

Для подключения устройств SCSI используется кабель (как правило плоский) с 50-контактными разъемами (Приложение 3). Возможны как синфазная, так и дифференциальная (с помощью "токовой петли") передача данных по кабелю; при синфазной передаче длина кабеля может достигать 6м, при дифференциальной - 25м. Для гарантированной передачи сигналов по магистрали SCSI линию требуется согласовывать с помощью терминаторов (набора резисторов), устанавливаемых по обоим концам шины SCSI.

Спецификация SCSI предусматривает подключение к шине до восьми устройств, однако с учетом того, что каждое устройство может содержать 8 логических блоков, а каждый блок - 256 подблоков, возможности расширения являются фактически неограниченными. Каждое подключаемое к шине SCSI устройство имеет свой идентификатор, устанавливаемый с помощью перемычек или переключателей непосредственно в устройстве. Идентификаторы позволяют адресовать устройства и задают их приоритет (чем больше значение идентификатора, тем выше приоритет устройства).

На протяжении последних лет интерфейс SCSI был существенно расширен - появились спецификации Fast-SCSI и Wide-SCSI, обеспечивающие более высокую скорость обмена данными с устройствами SCSI. В настоящее время интерфейс SCSI используется в основном в высокопроизводительных системах, предназначенных для коллективного использования (диски файловых серверов, сканеры и т.д.).

Основным предназначением SCSI-шины во время разработки первой спецификации в 1985 году было "обеспечение аппаратной независимости подключаемых к компютеру устройств определенного класса".

В отличие от жестких шин расширния SCSI-шина реализуется в виде отдельного кабельного шлейфа, который допускает соединение до 8 устройств (спецификация SCSI-1) внутреннего и внешнего исполнения. Одно из них – хост адаптер (Host Adapter) связывает шину SCSI с системной шиной компьютера, семь других свободны для периферии.

К шине могут подключаться:
дисковые внутренние и внешние накопители (CD-ROM, винчестеры, сменные винчестеры, магнитооптические диски и др.);
стримеры;
сканеры;
фото- и видеокамеры;
другое оборудование, применяемое не только для IBM PC.

подробнее о подписке