Interfaz de sistema informático pequeño

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Unidad de disco duro SCSI de 2 GB Hewlett-Packard , 1999

La Small Computer System Interface ( SCSI , a veces pronunciada [ ˈskʌzi ]) es una familia de protocolos e interfaces estandarizados para la conexión y transferencia de datos entre dispositivos periféricos y computadoras.

Originalmente, la transferencia de datos era solo paralela . En la actualidad, además de SCSI paralelo (SPI) , SCSI define otras rutas de transmisión como SCSI conectado en serie (SAS), canal de fibra e iSCSI .

Aparición

Shugart Technology , fundada por Alan Shugart después de dejar Shugart Associates , introdujo SCSI en 1979 con el nombre SASI (Shugart Associates System Interface) . Después de que otras empresas, especialmente NCR  , decidieron respaldar SASI en 1981 , SASI pasó a llamarse SCSI . NCR también inició el proceso de estandarización que comenzó el año siguiente, y en 1986 la especificación SCSI fue estandarizada por ANSI como X3.131-1986 .

Posteriormente, SCSI se convirtió en el estándar de la industria que podría usarse en casi todos los sistemas informáticos (incluso existen implementaciones SCSI para la computadora doméstica Commodore 64 ). El bus paralelo clásico ( SPI SCSI Parallel Interface ) se ha complementado con el tiempo con una serie de variantes más potentes y flexibles y ahora se ha reemplazado.

Los estándares más importantes de un vistazo

SCSI paralelo

usar

Procedimiento básico para establecer una conexión entre dos dispositivos SCSI

Para poder conectar dispositivos SCSI a una computadora, se requiere un adaptador de bus de host (HBA para abreviar), que controla la transferencia de datos en el bus SCSI. El dispositivo que se va a conectar tiene un controlador SCSI para transferir los datos a través del bus y comunicarse con el adaptador de bus de host. El adaptador de bus de host SCSI se puede integrar en la placa base , pero a menudo se instala como una tarjeta enchufable . SCSI se usa principalmente para conectar discos duros y unidades de cinta , pero también se puede usar con otros dispositivos, como escáneres y unidades ópticas . El estándar SCSI está diseñado para ser independiente del dispositivo, de modo que, en teoría, todos los dispositivos periféricos pueden utilizar SCSI.

Ocasionalmente, los conectores SCSI y VHDCI (de Very High Density Cable Interconnect , un diseño miniaturizado) también se utilizan en tecnología de control industrial y en puertos de entrada / salida de dispositivos para adquisición y salida de datos analógicos y digitales, por ejemplo, en módulos PXI .

Si bien SCSI todavía estaba algo extendido en la década de 1990 y principios de la de 2000, especialmente en estaciones de trabajo y servidores, hoy se usa como SAS casi exclusivamente en servidores. Mientras que en el pasado, incluso los usuarios privados ambiciosos usaban dispositivos SCSI (discos duros, unidades de CD, quemadores, escáneres), hoy en día solo hay un grupo extremadamente pequeño de usuarios que operan algunos dispositivos anticuados por razones técnicas y nostálgicas. Especialmente debido a la amplia disponibilidad de dispositivos de alto rendimiento con interfaces USB, y dado que los discos duros y unidades SATA se habían establecido como el estándar, los dispositivos SCSI han desaparecido casi por completo de los estantes de los minoristas y casi solo están disponibles en línea. Entonces, como ahora, los dispositivos SCSI son más caros que los que tienen IDE / SATA . Esto se debe principalmente a los números enormemente más bajos. Además, z. B. Los discos duros SCSI están diseñados para un funcionamiento continuo y, por lo tanto, tienen una vida útil más larga que los discos IDE / SATA comparables. Esto también se refleja en el precio. Los costos adicionales resultan de la instalación del controlador SCSI adicional (prácticamente todas las placas base para consumidores solo tienen controladores IDE / SATA integrados).

Los diversos estándares SCSI

SCSI ha evolucionado a lo largo de los años. Se definen los siguientes estándares (en orden cronológico):

SCSI-1 (1986)

El estándar original derivado de SASI (Shugart Associates Systems Interface) y publicado por ANSI desde 1986. SCSI-1, también conocido como Narrow SCSI, ofrece un bus de 8 bits con verificación de paridad, que es asíncrono con aproximadamente 3,5 MB / so en sincronía con 5 MB / s, la longitud máxima del cable es de 6 metros y se pueden conectar siete dispositivos (la interfaz ATA de la competencia está limitada a una longitud de cable de 1,5 my dos dispositivos por conexión). Una variación del estándar SCSI-1 (SCSI diferencial) utilizó una tecnología de transmisión basada en niveles de señal diferencial y, por lo tanto, permitió una longitud de cable de 25 m. Para distinguirlo de la interfaz diferencial de bajo voltaje (LVD) moderna , la tecnología antigua es llamado hoy diferencial de alto voltaje (HVD). El HVD era caro, eléctricamente incompatible y se utilizaba principalmente en el entorno profesional hasta la construcción de redes locales de almacenamiento-computadora combinadas.

SCSI-2 (1989)

Controlador NCR 53C94 SCSI-2 en el PLCC 84 - carcasa

Este estándar fue adoptado en 1989 y formó la base para las variantes Fast SCSI y Wide SCSI . Fast SCSI (8 bit, F ) duplicó el reloj del bus, lo que significó una tasa de transferencia de hasta 10 MB / s. Debido a la alta frecuencia del bus, solo se permitió que el cableado tuviera una longitud máxima de 3 metros. Debido a que Fast SCSI usó los mismos cables que SCSI-1, se extendió muy rápidamente. Las instalaciones existentes se podían actualizar dispositivo por dispositivo sin ningún problema, era posible la operación mixta.

Wide SCSI mantuvo la velocidad del bus (y por lo tanto la longitud permitida del cable), pero duplicó el ancho del bus a 16 bits. Esto también llevó a 10 MB / s, pero se requirieron nuevos cables de 68 pines. SCSI ancho puro no tenía importancia en el mercado. SCSI-2 también especificó una versión de 32 bits de Wide SCSI que usaba dos cables de 16 bits por bus. Esta tecnología también fue ignorada en gran medida por los fabricantes de dispositivos SCSI y, por lo tanto, se abolió nuevamente con SCSI-3.

Para llegar a 20 MB / s, se combinaron Fast SCSI (alta velocidad de bus) y Wide SCSI (doble ancho de bus). Esta variante era muy común y a menudo se denomina Fast Wide SCSI. Cuando se habla hoy de Wide SCSI, se habla de Fast Wide prácticamente siempre, ya que Wide puro no tenía ningún significado.

Ultra SCSI (1992)

Adaptador de bus de host con cable de 50 pines

Ultra SCSI se introdujo en 1992 como parte del completo estándar SCSI-3. El nombre oficial original era Fast 20 (SCSI) o Wide Fast 20. La velocidad del bus se duplicó nuevamente a 20 MB / s para sistemas "estrechos" (8 bits, U ) y 40 MB / s para la variante ancha (16 bits, UW ). La longitud máxima del cable se mantuvo en 3 m para hasta cuatro dispositivos, para cinco a ocho se redujo a un máximo de 1.5 m, y también se incrementaron los requisitos de calidad del cable, lo que le valió a U-SCSI la reputación inmerecida de ser muy sensible a longitud del cable y para responder a las condiciones ambientales. Los cables y conectores inferiores, los viejos cables SCSI anchos o las resistencias de terminación pasiva (terminadores), que oficialmente ya no estaban permitidos, fueron principalmente los culpables de estos problemas. Los extremos de los cables deben terminarse activamente para evitar ecos. Aún eran posibles longitudes de cable más grandes con dispositivos HVD (por ejemplo, controlador diferencial Adaptec 2944 UW).

SCSI-3 (1993)

Por primera vez, SCSI-3 es un paquete de documentos estándar independientes que también contiene protocolos para tecnologías de transferencia alternativas como IEEE-1394 ( estándar FireWire de Apple ) y Fibre Channel. También se incluye VHDCI (de Very High Density Cable Interconnect ), un sistema de conector de 68 pines con paso de 0,8 mm, que también está disponible bajo la marca CHAMP ( Tyco Electronics ).

Ultra-2 SCSI (1997)

Adaptador de bus de host SCSI de 2 anchos

Este estándar se introdujo en 1997 y trajo consigo un nuevo bus diferencial con un nivel de señal bajo (diferencial de bajo voltaje, LVD). Esta es la razón por la que Ultra-2 a veces se denomina LVD SCSI . Por el contrario, la tecnología de transmisión convencional se conoce como SE SCSI (Single Ended SCSI). La tecnología LVD hizo posible aumentar la longitud del cable a 12 metros con una inmunidad al ruido significativamente mejor. Al mismo tiempo, la tasa de transferencia se incrementó a 40 MB / s (estrecho, 8 bits, U2 ) u 80 MB / s (ancho, 16 bits, U2W ). Ultra-2 SCSI solo tuvo una vida corta ya que pronto fue reemplazado por Ultra-3 (Ultra-160) SCSI.

Ultra-160 (1999)

Esta versión se introdujo a finales de 1999 y es una implementación parcial del estándar Ultra-3 SCSI. El grado de implementación / conformidad Ultra-3 SCSI dependía del fabricante, abreviado como U160 o, en versiones posteriores con total compatibilidad Ultra-3 SCSI, U3 . En principio, fue una mejora del estándar Ultra-2 en el sentido de que la velocidad de transferencia se duplicó a 160 MB / s mediante la introducción del reloj de doble filo. Con este método, se transmite una palabra de datos en los flancos ascendente y descendente de la señal de reloj. Ultra-160 SCSI también ofrece nuevas funciones como verificación de redundancia cíclica (CRC) y validación de dominio. Con este último, los datos de prueba se envían desde y hacia los dispositivos cuando se inicializa el bus. Si ocurren errores, la velocidad se reduce hasta que la transmisión funciona sin errores. Desde Ultra-160 SCSI, solo había buses de 16 bits de ancho.

Ultra-320 (2002)

Ultra-320 es un Ultra-160 con una velocidad de transferencia que se ha duplicado a 320 MB / sy representa el final del desarrollo de la transferencia de datos SCSI en paralelo.

La introducción de Ultra-640 (Fast-320) habría duplicado la velocidad nuevamente a 640 MB / s, pero no se construyeron más dispositivos de acuerdo con este estándar. En cambio, la industria se basa en SCSI adjunto en serie (SAS).

Se pueden conectar un total de 16 dispositivos o 15 dispositivos más un adaptador de bus de host.

Información general sobre los estándares SCSI paralelos

compatibilidad

Los dispositivos Ultra-2, Ultra-160 y Ultra-320 se pueden mezclar en el bus LVD sin pérdida de rendimiento, ya que el adaptador de bus de host coordina la velocidad y otras decisiones de administración con cada dispositivo individualmente. Los dispositivos de un solo extremo no deben conectarse al bus LVD, ya que esto fuerza a todo el bus al modo de funcionamiento de "un solo extremo", con las restricciones conocidas de velocidad (40 MB / s) y longitud del cable (3 m). Hay puentes SCSI que eluden esta restricción al dividir el bus eléctricamente, algunos HBA incluso tienen uno integrado (por ejemplo, Adaptec AHA-2940U2W)

En general, los dispositivos SCSI son compatibles con versiones anteriores , lo que significa que es posible utilizar un disco duro Ultra 3 en un adaptador de bus de host Ultra 2 (pero a una velocidad reducida y sin comandos específicos de Ultra 3).

Los dispositivos HVD-SCSI (incluidas las resistencias de terminación) en principio no son compatibles con los dispositivos SE o LVD-SCSI, pero también se pueden adaptar con convertidores / puentes.

instalación

Un terminador SCSI, aquí en diseño Centronics

Cada dispositivo SCSI (incluido el adaptador de bus de host) debe configurarse con un número de identificación único. ID = 7 generalmente se asignó al controlador o adaptador de bus de host. De esta manera, los dispositivos individuales en el bus SCSI se identifican claramente y se determina la prioridad de los dispositivos. La prioridad de los ID es de 7 a 0 y luego de 15 a 8. En orden descendente, puede haber restricciones por parte del BIOS o del sistema operativo al asignar los números de ID. Cada dispositivo con un ID también tiene al menos un LUN (número de unidad lógica) configurado debajo . Con SCAM (SCSI configurado automáticamente) se hicieron esfuerzos para simplificar esta configuración a veces compleja. De esta manera, SCAM permite una configuración en gran parte automática. Por ejemplo, ya no era necesario introducir manualmente un ID SCSI para los dispositivos recién conectados; SCAM hizo esto por sí solo. Sin embargo, SCAM nunca ha alcanzado una importancia práctica.

Cada línea SCSI debe terminar con exactamente dos terminadores , uno en cada extremo físico de la línea. Los adaptadores de bus de host generalmente ofrecen la opción de terminar un lado del bus, por lo que generalmente solo se requiere un terminador enchufable. Hay terminadores activos y pasivos, aunque se debe dar preferencia al tipo activo (es obligatorio para Ultra-SCSI y en buses LVD; los terminadores de un solo extremo y LVD son diferentes, pero también son muy diferentes a menudo combinados como "SE / LVD "). La terminación incorrecta es uno de los problemas más comunes con las instalaciones SCSI.

Es posible convertir un bus "ancho" en uno "estrecho" si los dispositivos anchos están conectados directamente detrás del adaptador de bus de host y los dispositivos estrechos al final del bus. Esto requiere un cable que termine la parte "ancha" del bus y pase por la estrecha. También se habla de high-9 o media terminación. Los comandos especiales permiten que el adaptador de bus de host determine el ancho del bus a un dispositivo.

Conectores para dispositivos SCSI externos

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  Conector Apple, ancho de bus de 8 bits, faltan numerosas líneas de tierra

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  Conector "Centronics" de 50 pines, ancho de bus de 8 bits

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  Alta densidad, ancho de bus de 8 y 16 bits ('Half Pitch DB50' y 'DB68')

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  Conector VHDCI

Conectores y cables para dispositivos SCSI internos

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  50 pines Cable estándar, ancho de bus de 8 bits

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  50 pines Cable con líneas trenzadas, ancho de bus de 8 bits, para hasta 5 dispositivos internos

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  68 clavijas Cable estándar, ancho de bus de 16 bits

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  68 clavijas Cable LVD con hilos trenzados y terminador, ancho de bus de 16 bits

SCA

Conectores SCSI, SCA en la parte superior, conector estándar de 68 clavijas en la parte inferior

SCA / SCA-2 ( Accesorio de conector único ) es un conector de 80 clavijas que se utiliza a menudo con marcos extraíbles de conexión en caliente . Este formato de conexión está disponible para los formatos de transmisión SE, LVD y HVD. A diferencia de las otras conexiones SCSI, SCA también contiene la fuente de alimentación (+5 y +12 voltios), así como las líneas de control para la ID SCSI y las pantallas LED.

Dispositivos SCSI

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  Adaptador de bus de host EISA-SCSI

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  Controlador Raid EISA-SCSI

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  Disco duro SCSI

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  Grabadora de CD SCSI

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  5x SCSI - cambiador de CD de Nakamichi

Fotos detalladas de SCSI

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  Puente de configuración de un disco duro LVD SCSI

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  Adaptador SCA (el conector SCA está en la parte posterior de cada uno)

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  Conector SCA de 80 pines en un disco duro (Ultra-320)

rollo

Cuando se trata de los dispositivos involucrados en la comunicación, se hace una distinción entre el iniciador SCSI y el destino SCSI . El iniciador SCSI inicia la conexión enviando un comando SCSI. Un destino SCSI no establece una conexión, pero espera las solicitudes del iniciador SCSI. El destino SCSI luego proporciona uno o más números de unidad lógica (LUN) para direccionar el comando y el flujo de datos.

Por lo general, la computadora tiene la función de iniciador SCSI y un dispositivo periférico (memoria, impresora, etc.) la función de destino SCSI. La relación iniciador / objetivo es una relación cliente / servidor. Por lo general, a cada ID SCSI del bus se le asigna una de estas dos funciones.

Solo en raros casos excepcionales un dispositivo puede realizar ambas funciones. Con los sistemas más antiguos (por ejemplo, la serie Commodore 8000 ) era posible enviar un archivo desde una unidad de disquete directamente a una impresora en el mismo bus sin tener que enrutar los datos a través de la computadora. En este caso, la computadora (como iniciadora) envía un comando a la disquetera (como destino), tras lo cual la disquetera cambió de roles e inició una conexión con la impresora. Esto no es SCSI, es IEEE-488 , pero la funcionalidad en este caso es muy similar.

Nuevos desarrollos

En el pasado, SCSI se usaba ampliamente en todo tipo de computadoras. Mientras tanto, las computadoras de escritorio y portátiles han usado principalmente el ATA más lento o han estado usando la interfaz Serial ATA más rápida para sus unidades y USB para otros dispositivos desde alrededor de 2004 (USB usa comandos similares a SCSI para algunas operaciones).

Los estándares SCSI originales especificaban las propiedades físicas de los buses y la señalización eléctrica, así como un conjunto de comandos que definía los diversos comandos que podían ejecutar los dispositivos SCSI. Este conjunto de instrucciones también es muy útil independientemente del bus SCSI, porque es maduro y hay una gran cantidad de usuarios y desarrolladores que están familiarizados con él. Esta es la razón por la que partes del conjunto de comandos SCSI también aparecen en otros estándares como ATAPI , Fibre Channel , Arquitectura de almacenamiento en serie , InfiniBand , iSCSI , USB , IEEE 1394 y SCSI conectado en serie .

Algunos observadores esperan que el estándar iSCSI , una incrustación de SCSI-3 a través de TCP / IP , reemplace al Fibre Channel a largo plazo , ya que las velocidades de datos logradas con Ethernet están creciendo más rápidamente que las logradas con Fibre Channel u otras tecnologías de conexión. Por lo tanto, iSCSI puede servir tanto al mercado de bajo costo como al de gama alta con una solución rentable. iSCSI conserva los paradigmas SCSI básicos , especialmente el conjunto de instrucciones, casi sin cambios.

Ver también

• AT adjunto
• Canal de fibra a través de Ethernet
• iSCSI
• Adaptación de línea (terminación)

literatura

• Franz-Josef Lintermann, Udo Schaefer, Walter Schulte-Göcking, Klaas Gettner: sistemas informáticos simples . Libro de texto / libro especializado. 5, 1ª edición de reimpresión corregida. Bildungsverlag EINS, 2008, ISBN 978-3-8237-1140-7 (páginas 88-93). 

enlaces web

• Especificaciones SCSI (inglés)
• Estándares SCSI / tasas de transferencia / ancho de bus / longitud del cable en microsemi.com

Referencias y comentarios individuales

1. ↑ EMC Proven Professional (Ed.): Gestión y almacenamiento de información . 2ª Edición. 2012, ISBN 978-1-118-23696-3 , págs. 15-25 .