В 2006 году автором было издано учебное пособие «Периферийные устройства вычислительных систем», в котором отражались вопросы: 1 роли и места пу в
|
Скачать 1.39 Mb.
|
|
Интерфейс малых компьютерных систем (SCSI) Аббревиатура SCSI расшифровывается как Small Computer System Interface. Это универсальный интерфейс, используемый для подключения устройств различного типа к персональному компьютеру. Интерфейс SCSI предназначен для подключения высокоскоростных жестких дисков к высокопроизводительным ПК, таким как рабочие станции и сетевые серверы. SCSI является не только дисковым, но и системным интерфейсом, т.е. позволяет подключать устройства самых различных типов, в том числе принтеры и сканеры. Шина поддерживает в общей сложности от 7 до 15 устройств. Существуют также многоканальные адаптеры, которые обеспечивают поддержку от 7 до 15 устройств на каждом канале. Будучи “быстрым” интерфейсом, SCSI прекрасно подходит для высокопроизводительных рабочих станций, серверов или каких-либо других систем, которым жизненно необходим эффективный интерфейс для устройств хранения данных. Последняя версия интерфейса Ultra4 (Ultra-320) SCSI поддерживает скорость передачи данных до 320 Мбайт/с. В настоящее время разрабатывается еще более быстрый интерфейс Ultra5 (Ultra-640), позволяющий передавать данные со скоростью 640 Мбайт/с. Сравните это с показателями 133 Мбайт/с (ATA_6) и 150 Мбайт/с нового интерфейса SATA.
Этот стандарт является первой реализацией SCSI. Официальным документом стандарта SCSI-1 является ANSI X3.131-1986.
Физически шина SCSI-1 – плоский кабель для подключения 8 ПУ (рис. 9.1). Стандарт SCSI-1 определяет 2 способа передачи сигналов - синфазный и дифференциальный. SCSI-1 - шина имеет 8 линий данных, линию четности и 9 управляющих линий.  Рис. 9.1 Схема подключения SCSI
Каждое устройство на магистрали SCSI-1 имеет свой адрес (ID). Управляющие сигналы BSY, SEL, RST служат для инициализации, адресации и захвата шины. Оставшиеся 6 сигналов обеспечивают протокол шины SCSI-1. REQ и ACK - это сигналы для квитирования (рис. 9.2).  Рис. 9.2. Линии интерфейса SCSI По типу сигналов различают линейные (Single Ended - SE) и дифференциальные (DIFF) версии SCSI, которые несовместимы электрически. Дифференциальные версии SCSI допускают большую суммарную длину кабеля при высоких скоростях. Универсальные символические обозначения интерфейса SCSI имеют вид рис. 9.3.  Рис. 9.3. Универсальные символические обозначения интерфейса SCSI
Выполнение операций на шине SCSI-1 подразделяется на фазы, приведённые в табл. 9.1. Таблица 9.1
Фаза «BUS FREE» возникает, как правило, после системного сброса. Ее признаком является отсутствие сигналов занятости BSY и выборки SEL. Фаза «ARBITRATION» возникает, когда какое-либо устройство хочет взять на себя управление шиной, т.е. стать инициатором. Определив, что шина свободна, устройство формирует сигнал BSY и на соответствующую линию данных выставляется сигнал-идентификатор ID SCSI-устройства. При этом каждое из 8 возможных устройств шины SCSI может выдавать свой ID-бит только на закрепленную за ними линию данных. Устройство с максимальным значением ID выигрывает арбитраж и берет на себя управление шиной. ID может принимать значения в диапазоне 0-7. Для HOST-адаптера ID=7. Фаза «SELECTION» дает возможность инициатору выбрать исполнителя для выполнения необходимой функции передачи. Инициатор выставляет ID-номер на шину данных и сигнал SEL. Фазы «ПЕРЕДАЧИ» включают восемь функций передачи, определяемых сигналами MSG, -C/D, -I/O (табл. 9.2). Таблица 9.2
Программное обеспечение интерфейса SCSI не оперирует физическими характеристиками винчестера (т.е. числом CHS), а имеет дело только с логическими блоками (LBA). Поэтому интерфейс может быть использован для любых блочных устройств. Скорость передачи по шине SCSI-1 достигает 1.5 Мбайт/с в асинхронном режиме и 3-4 Мбайт/с - в синхронном режиме.
Адаптеры SCSI не берут на себя функции управления накопителем, а осуществляют лишь передачу накопителю запросов на чтение/запись. Установленные в накопителе контроллеры интерпретируют запросы SCSI в команды накопителя. Стандарт SCSI-1 включает нормированный список команд - 8 групп по 32 команды в каждой: - группа 0 содержит такие основные команды, как чтение, запись, позиционирование; - в группы 1-5 входят расширенные наборы команд, которые используются не всегда; - команды в группах 6 и 7 зависят от конкретных устройств и могут отличаться от винчестера к винчестеру, они содержат приборно-зависимые тестовые команды; - группы 2, 3, и 4 резервируются для будущих применений. Для каждого типа устройства команды делятся на 4 категории:
Таблица 9.3
Стандарт SCSI обладает большим достоинством для изготовителей ПК. Фирмы-изготовители ПК могут поставлять один единственный SCSI, оставляя за пользователем выбор интеллектуального контроллера и соответствующего ему накопителя. Унификация способа подключения устройств с интерфейсом SCSI как на физическом, так и на логическом уровне позволяет пользователю применять периферию различных фирм в одной системе. Любое оборудование стандарта SCSI поддерживает набор обязательных команд. Расширенный набор команд обеспечивает работу накопителей, имеющих более высокие характеристики, нежели стандартные. Всё пространство данных, которое используется устройствами с интерфейсом SCSI, логически организовано как последовательный массив блоков. В командах передачи данных указывается номер начального блока и количество передаваемых блоков. Интерфейс SCSI выполняет каждую команду в два этапа. На первом этапе HOST-контроллер преобразует команды операционной системы в команды формата SCSI. На втором этапе контроллер ЖД осуществляет преобразование команд шины SCSI в сигналы управления накопителем. Обязательный набор команд для передачи номера блока использует 21-разрядный адрес, а для указания количества блоков 8-разрядный счётчик.
По существу, жесткий диск с интерфейсом SCSI имеет свою электронику контроллера диска. Главный адаптер SCSI просто управляет шиной SCSI, которая действует как разновидность локальной мини-сети. Важное следствие такого многослойного управления накопителем состоит в том, что многие физические детали накопителя скрываются от компьютера. Теперь ни компьютер, ни контроллер диска, вставленный в шину компьютера, не командуют накопителю перейти на одну дорожку внутрь или наружу. Накопитель на шине SCSI выглядит для компьютера как идеализированная большая группа логических блоков, в которых могут храниться данные. Главный адаптер SCSI адресует каждый из этих блоков по адресу логического блока (Logical Block Address - LBA). Чтобы ПК рассматривал накопитель SCSI, как и любой другой жесткий диск, главный адаптер представляет накопитель SCSI компьютеру как обычный трехмерный диск. Но главный адаптер создает количество головок, цилиндров и секторов на дорожке для такого фиктивного диска наиболее удобным для себя образом. Накопитель SCSI большой емкости может фактически иметь пять дисков с десятью головками, из которых одна или две головки применяются для позиционирования блока головок. Накопитель имеет несколько тысяч дорожек. Внутренние дорожки имеют более 30 секторов, внешние дорожки - в два раза больше, а часть средних дорожек может иметь какое-то промежуточное количество секторов. Интерфейс ведомого SCSI превращает все это в простой одномерный массив запоминающих блоков. В свою очередь, главный адаптер SCSI создает из линейного массива логических блоков иллюзию фиктивного или логического накопителя, имеющего 64 головки, 32 сектора на дорожке и всего несколько сотен цилиндров. Именно с таким накопителем работает BIOS персонального компьютера. Накопители SCSI всегда выглядят совершенными. В таком накопителе при выполнении программы CHKDSK никогда не видны плохие секторы. Причина этого скрыта в интеллектуальном интерфейсе SCSI-ведомого:
Стандарт SCSI-1 в настоящее время устарел и ему на смену пришли следующие версии SCSI-2 и SCSI-3.
Официальный документ стандарта SCSI-2 называется ANSI X3.131-1994. Этот стандарт представляет собой улучшенную версию предыдущего стандарта SCSI-1. Расширенный набор команд использует для адресации блоков 32 разряда и для счётчика блоков - 16 разрядов. С появлением 16 и 32-разрядных процессоров был разработан Wide SCSI-2, который может работать с 16 и 32-разрядными данными, кроме того, была увеличена тактовая частота обмена примерно в 2 раза за счет сокращения критических временных параметров шины и применения новейших БИС (FAST SCSI). Увеличение тактовой частоты повысило производительность шины до 10 Мбайт/с, что при одновременном увеличении разрядности обеспечит производительность шины 40 Мбайт/с. (табл. 9.4). Таблица 9.4
Примечание: Fast реализуется при увеличении тактовой частоты обмена в 2 раза за счет применения новейших БИС. Расширенная шина SCSI-2 отличается от стандартной шины SCSI-1 тем, что является 16-разрядной или 32-разрядной. Стандартом SCSI-1 обусловлено, что главное устройство, например, основной адаптер, может выдавать в адрес каждого устройства только по одной команде. Стандарт SCSI-2 позволяет отправлять в каждое устройство до 256 команд; они накапливаются в нем, обрабатываются, и лишь затем от него на шину SCSI поступает ответ. Принимающее устройство может изменить порядок выполнения принятых команд для того, чтобы наиболее эффективно на них реагировать. Эта возможность особенно полезна при работе в многозадачной операционной системе, например, OS/2 или Windows NT. В качестве основы стандарта SCSI-2 была принята уже оформившаяся общая система команд Common Command Set (CCS) - это набор из 18 базовых команд SCSI. Система CCS разрабатывалась для жестких дисков и в ней не предусматривались команды для управления другими устройствами. В SCSI-2 многие старые команды откорректированы и добавлены некоторые новые (для накопителей CD-ROM, оптических устройств, сканеров, коммуникационных устройств, съёмных жестких дисков и т.п.).
SCSI-3 состоит из нескольких стандартов. Стандарт SPI (SCSI Parallel Interface) определяет взаимодействие между параллельными устройствами SCSI. Существует несколько версий этого стандарта: SPI, SPI-2, SPI-3 и SPI-4. Первые три версии опубликованы, а четвертая пока определена как предварительная. Различные термины, описываемые современными стандартами SPI, представлены в табл. 9.5. Таблица 9.5
При сравнении производительностей ATA и SCSI-накопителей необходимо учитывать несколько факторов. В большинстве случаев ATA -накопители при выполнении конкретной задачи или по результатам проверки с помощью программ аттестации оказываются лучше, чем аналогичные SCSI-модели. Кроме того, что немаловажно, они дешевле. Однако в некоторых ситуациях SCSI-накопители обеспечивают более высокую производительность и иногда превосходят ATA-накопители по удельной стоимости (на единицу емкости). Как уже известно, SCSI-накопитель - это тот же IDE-накопитель, но с добавленной микросхемой SBIC контроллера шины SCSI. Поскольку при использовании SCSI-устройства возникают задержки, связанные с прохождением сигналов и команд по шине SCSI, становится ясно, что ATA-накопитель с прямым выходом на системную шину работает быстрее. При передаче данных по шине SCSI появляются задержки, связанные с процедурами установления соглашения о синхронизации, выбора накопителя-адресата, запроса данных, окончания акта передачи и, наконец, преобразования логических адресов в «координаты», выраженные в понятиях цилиндров, головок и секторов. В результате интерфейс ATA имеет неоспоримое преимущество при последовательных обменах данными, характерных для однозадачной операционной системы. Архитектура SCSI-накопителей значительно сложнее, что дает им некоторые преимущества. Так как в каждом SCSI-накопителе есть свой встроенный контроллер диска, который может работать независимо от центрального процессора системы, компьютер может подавать команды одновременно всем имеющимся накопителям. Каждый накопитель может их запомнить, расставить в оптимальном для исполнения порядке, а затем выполнять одновременно со всеми другими накопителями. Данные могут быть накоплены в буфере, а затем при удобном случае очень быстро переданы в совместно используемую всеми устройствами шину SCSI. Хотя в ATA-накопителях тоже есть встроенные контроллеры, они не могут работать одновременно - накопление и упорядочивание команд (queuing) в них не предусмотрены. Как нетрудно заметить, у интерфейса SCSI есть некоторые преимущества перед ATA особенно в том, что касается возможностей расширения и работы с многозадачными ОС. Принято считать, что быстродействие интерфейса SCSI намного выше, чем IDE, но, к сожалению, чаще всего это не так. Ошибка заключается в том, что обычно производительность шин SCSI и ISA сравнивают “в чистом виде”. По 16-разрядной шине Ultra4 SCSI данные можно передавать со скоростью до 320 Мбайт/с, в то время как скорость обмена Ultra-ATA/133 IDE достигает 133 Мбайт/с. Конечно, при таком сравнении интерфейс SCSI выглядит явно предпочтительнее, но реальным фактором снижающим производительность системы является не чистое быстродействие шины, а ограниченные возможности блока HDA и контроллера диска. Контрольные вопросы
Литература
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Похожие:
 |
Учебное пособие рпк «Политехник» Гринчук Ф. Ф., Хавроничев С. В. Комплектные распределительные устройства напряжением 610 кВ. Часть II: Учеб пособие / Воггту, Волгоград,... |
|
Учебное пособие рпк «Политехник» Гринчук Ф. Ф., Хавроничев С. В. Комплектные распределительные устройства напряжением 610 кВ. Часть I: Учеб пособие / Воггту, Волгоград,... |
|
Учебное пособие Иркутск 2006 Учебное пособие предназначено для студентов III v курсов специальности «Технология художественной обработки материалов» |
|
Тема управление ресурсами вычислительных систем Цель темы: раскрыть принципы функционирования современных операционных систем по управлению ресурсами вычислительных систем |
|
Учебное пособие Казань 2005 удк 65. 01 (075. 8) Ббк 65. 29 Б 69 Бурганова... В текст пособия введены программа дисциплины «Теория управления», материалы по организации самостоятельной работы студентов, включая... |
|
Учебное пособие "Архитектуры графических систем" машинная графика... Назначение курса обучение машинной графике студентов физико-технического профиля. Курс ориентирован на две основные категории будущих... |
|
Учебное пособие Челябинск 2006 Этому способствуют контрольные вопросы и тестовые задания. Дополнительная литература и источники, перечень которых находится в прилагаемой... |
|
Современные т ех нологии обучения: теория и практика учебное пособие Современные технологии обучения: теория и практика: Учебное пособие / А. О. Блинов, Т. Н. Парамонова, Е. Н. Шереметьева, Г. В. Погодина.... |
|
Материально-техническое обеспечение кабинета №6 по профессии «Оператор... Материально-техническое обеспечение кабинета №6 по профессии «Оператор электронно-вычислительных и вычислительных машин» |
|
Учебное пособие Москва 2012 год Настоящее учебное пособие предназначено... Учебное пособие предназначено для изучения и проведения практических занятий по дисциплинам «Бизнес планирование транспортных предприятий»,... |
 |
Учебное пособие содержит ответы на вопросы Государственного Образовательного... Информационный менеджмент: ответы на вопросы государственного стандарта. Часть Пособие для самостоятельной работы студентов. – Кафедра... |
|
Учебное пособие к практическим занятиям по курсу «Фармацевтическое товароведение» Учебное пособие предназначено для подготовки студентов к лабораторно-практическим занятиям и включает название темы, цель занятия,... |
|
Интерфейсы и периферийные устройства 12 Семиконтактный разъем на задней панели дефектоскопа предназначен для двунаправленного интерфейса rs-232. Он служит для передачи данных... |
|
Учебное пособие Самара Самарский государственный технический университет... Сапр систем электроснабжения: Учеб пособие/ Самар гос тех ун-т; Ю. Ф. Лыков. Самара, 2008. 65 с |
|
Методическое пособие подготовлено под редакцией: Овчинниковой Е.... Информационно-методические материалы по профилактике экстремизма для специалистов |
|
Методические указания к расчетно-графическим заданиям по учебной... Целью ргз является закрепление и лучшее усвоение теоретического материала. Предлагаемые задания направлены на выявление архитектурных... |