Inter1 (SCSI-Интерфейс)

Содержание

Общие сведения об интерфейсах…………………………………………2

Классификация интерфейсов……………………………………………..2

История создания интерфейса SCSI……………………………….……..3

Концепция SCSI……………………………………………………………4

Фазы работы шины SCSI…………………………………………………..5

Дополнительные средства спецификации SCSI-2……………………….7

Хост-адаптеры………………………………………………………………9

Характеристики современных хост-адаптеров………………………….10

Програмная поддержка SCSI устройств…………………………….…...11

Програмирование аппаратных средств периферийных устройств…….11

Реализация протокола SCSI-шины……………………………………….12

Общие сведения об интерфейсах .

Создание современных средств вычислительной техники связано с задачей обьединения в один комплекс различных блоков ВМ,устройств хранения и отображения информации ,аппаратупы данных и непсредственно ЭВМ. Эта задача возлагается на унифицированные системы сопряжения – интерфейсы. Под интерфейсом погимают совкупность схемо-технических средств,обеспечивающих непосредственное взаимодействие сосотавных элементов вычислительной сиситемы.Интерфейс обеспечивает взаимосвязьМежду составными функциональными блоками или устройствами системы.

Основным назначением интерфейса является унификация нутрисистемных и межсистемных связей и устройсив сопряжения с целью эффективной реализации прогрессивных методов проектирования функциональных элементов вычислительной системы.

Классификация интерфейсов:

1. Машинные интерфейсы предназначены для организации связей между составными элементами ЭВМ, т.е. непосредственно для их построения и связи с внешней средой.

2. Интерфейсы периферийного оборудования выполняют функции сопряжения процессоров,контроллеров,запоминающих устройств и аппаратурой передачи данных.

3. Интерфейсы мультипрцессорных систем представляют собой в основном магистральные системы сопряжения , ориентированные в единый комплекс нескольких процессоров,модулей памяти, контроллеров запоминающих устройств, ограничено размещенных в пространстве.

4. Интерфейсы распределенных ВС предназначены для интеграции средств обработки информации, размещенные на значительном расстоянии.

Развитие интерфейсов осуществляется в направлении повышении уровня унификации интерфейсного оборудования и стандартизации условий совместимости, модернизации существующих интерфейсов, создания принципиально новых интерфейсов.

История создания интерфейса SCSI

Интерфейс SCSI уходит своими корнями в начало 1960-х годов. В то время в широко распространенных больших машинах корпорации IBM применялась байтовая параллельная шина В/В, называемая блок мультиплексным каналом и ориентированная на блочные передачи. Осознавая необходимость стандартизации интерфейсов, комитет X3T9.3 Американского национального института стандартов (ANSI) в начале 1980-х годов приступил к разработке подобного стандарта. Несмотря на широкую популярность блок-мультиплексного канала корпорации IBM, комитет решил не принимать его в неизменном виде - отчасти, быть может, потому, что «это не наше», а отчасти под давлением конкурентов компании IBM. Стандарт, который разрабатывал ANSI, получил название интеллектуального периферийного интерфейса(IPI). Шина IPI представляла собой по существу функциональный эквивалент блок-мультиплексного канала с добавлением некоторых новых свойств. В качесиве альтернативы блок-мультиплексному каналу корпорации IBM другие группы специалистов в то время разрабатывали собственные параллельные шины В/В.

Так фирма Shugart Associates разработала Системный интерфейс SASI (Shugart Associates System Interface). Эта фирма была одним из ведущих производителей дисковых накопителей, под влиянием чего ряд других изготовителей также применил этот интерфейс в своих изделиях. В результате интерфейс SASI получил относительно широкое распространение. Компания Shugart была исключительно заиртересована в том, чтобы комитет принял ее интерфейсную шину, а не шину IPI. Когда выяснилось, что интерфейс SASI может проиграть в этой борьбе, компания присвоила ему новое нименование SCSI и представила в комитет X3T9.2, который заинтересовался проблемами интерфейсов нижнего уровня, где конкуренция была менее жесткой.

В 1984 г. комитет ANSI закончил разработку спецификацииSCSI-1, и она была опубликована в своем окончаиельном виде в 1986 г. Последующие дополнентя и усовершенствования привели к созданию спецификации SCSI-2.

Концепция SCSI.

Шина SCSI – это шина ввода-вывода, а не системная шина и не интерфейс приборного уровня. Интерфейсные средства типа шины SCSI особенно эффективны для машин, которые требуют подключения нескольких дисковых накопителей или других ПУ. Интерфейс SCSI повышает гибкость и вычислительную мощность системы, поскольку он позволяет подключить к одной шине несколько различных ПУ, которые могут непосредственно взаимодействовать друг с другом. Скорость передачи данных по шине безусловно не будет ограничивающим фактором, поскольку этот показатель для шины SCSI в настоящее время достигает 40Мбайт/с.

Шина SCSI предусматривает возможность подключения до восьми устройств. На первый взгляд это может показаться довольно серьезным ограничением,однако, если учесть, что каждое устройство может представлять

восемь логических блоков, а каждый логический блок – 256 логических подблоков, то очевидно, что возможности расширения здесь более чем предостаточные.

Каждому из устройств шины SCSI должен бытьб назначен индивидуальный идентификатор ID, значение которого обычно задается при помощи коммутационных перемычек непосредственно в устройстве. Идентификатор ID выполняет две функции : он идентифицирует устройство на шине и определяет его приоритет в арбитраже за доступ к шине (чем больше номер устройства, тем выше его приоритет).

Каждое из восьми возиожных устройств шины может играть роль инициатора(initiator), исполнителя(target), либо совмещать обе эти роли. Инициатор – это часть хост(главного) адаптера SCSI, который служит для подключения главного компьютера к шине SCSI. В типичной системе к одному инициатору подключается один или несколько исполнителей. Система повышенной сложности может содержать более одного хост- адаптера SCSI(много инициаторов). В таких системах могут устанавливаться взаимодействие не только любого процессора с любым ПУ, но также хост - адаптеров друг с другом, поскольку хост – адаптер сам является устройством шины SCSI и может играть роль как инициатора , так и исполнителя. Два ПУ(оба исполнителя), однако, не могут взаимодействовать друг с другом , поскольку только пара инициатор – исполнитель может вести обмен даннами по шине в каждый конкретный момент времени.

Хост – адаптер содержит аппаратные и програмные средства для сопряжения с ЦП.

Интерфейс контроллера SCSI и системной шины может быть как совсем простым (строится по принципу програмного опроса канала В/В), так и более сложным (предусматривающим высокоскоростные обмены даннами в режиме прямого доступа к памяти, ПДП). Такие контроллеры воспринимают высокоуровневые комманды и освобождают ЦП от необходимости обработки и контроля сигналов шины SCSI.

Програмное обеспечение главного компьютера упрощается , поскольку ему не приходится учитывать физические характеристики конкретного устройства. Интерфейс SCSI предусматривает использование логических , а не физических адресов для всех блоков данных.

Фазы работы шины SCSI.

Протокол шины SCSI предусматривает восемь отдельных фаз :

Bus Free – «Шина свободна»

Arbitration – «Арбитраж»

Selection – «Выборка»

Reselection – «Обратная выборка»

Command – «Комманда»

Data – «Данные»

Status – «Состояние »

Message – «Сообщение»

Последние четыре фазы называются фазами передачи информации. Шина SCSI в каждый конкретный момент времени может находится только в одной из этих восьми фаз.

Фаза «Шина свободна» означает, что ни одноустройство в данный момент не работает с шиной SCSI в активном режиме , и шина свободна для обращения. Эта фаза обычно возникает после системного сброса или после сброса шины сигналом RST. Признаком фазы «Шина свободна» является отсуствие сигналов занятости BSY и выборки SEL.

Шина переключается в фазу – «Арбитраж», когда какое – либо SCSI- устройство хочет взять на себя управление шиной, т.е стать инициатором на шине. Это происходит в случаях, когда инициатор хочет выбрать исполнителя или исполнитель хочет произвести перевыборку запрашивавшего его ранее инициатора. В фазу «Арбитраж» шина может переключится только из фазы «Шина свободна». После того, как устройство определяет, что шина свободна, начинается фаза «Арбитраж». Для этого формируется сигнал BSY, на соответствующую линию данных

выдается идентификатор ID SCSI – устройства( ID – бит). При этом каждое

из восьми возможных устройств шины SCSI может выдавать свой ID - бит

только на закрепленную за ним линию данных как признак своего участия

в арбитраже. Устройство с максимальным значением идентификатора ID выигравает арбитраж и берет на себя управление шиной.

Фаза «Выборка» дает возможностбь инициатору выбрать исполнителя, чтобы инициировать выполнение им соответствующей функции, например комманды чтения READ или записи READ. Согласно протоколу спецификации SCSI-2 фаза «Выборка» всегда наступает после фазы «Арбитраж». В спецификации SCSI-1 предусматривается вариант системы с одним инициатором , где необходимость арбитража отсуствует, и в фазу выборки можно входить сразу же после фазы «Шина свободна». В обоих случаях для выборки исполнителя инициатор выдает его ID-бит на соответствующую линию данных шины SCSI и формирует сигнал выборки SEL.

Необязательная фаза перевыборка возможна, когда исполнитель хочет воссиановить связь с тем инициатором, который ранее послал ему комманду. Эта фаза в принципе наапоминает фазу «Выборка», с тем исключением, что вместе с сигналом выборки SEL переходит в активное состояние линия I/O, что позволяет различать эти две фазы.

Фазы «Комманда», «Данные», «Состояние » и «Сообщение» образуют группу фаз передачи информации, поскольку все они используются для передачи данных или управляющей информации по шине данных. Чтобы их различать, используются сигналы C/D – управление, I/O – ввод-вывод и MSG – сообщение, вырабатываемые исполнителями, который тем самым управляет всеми переходами из одной фазы в другую. Для управления передачей данных между исполнителем и инициатором в фазах передачи информации используются сигналы линий

REQ/ACK – запрос/подтверждение (в версии SCSI-2 дополнительно применяются линии REQB/ACKB).

Реальный обмен данными может осуществляться синхронным и асинхронным способом. В обоих случаях для выполнения квитирования используются сигнальные линии ACK и REQ. Для исполнителя режим синхронной передачи является необязательным. Инициатор может потребовать, чтобы исполнитель осуществлял синхронную передачу, одноко если последний отвергнет этот запрос, то будет использоваться асинхронный режим.

Чтобы передать данные инициатору в ассинхронном режиме, исполнитель выдает их на линии ланных шины SCSI вместе с сигналом REQ. Данные должны удерживаться на шине до тех пор, пока от

нициатора не будет принят сигнал подтверждения ACK. После этого на

шину выдаются следующие данные, и процесс повторяется. Если передача

данных должна происходить в противоположном направлении, исполнитель выдает сигнал запроса REQ, говорящий о том, что он готов к

приему данных . Инициатор выдает данные на линию данных шины SCSI,

а за тем формирует сигнал ACK. Инициатор продолжает удерживать данные на шине до тех пор, пока пока линия REQ, не переключится в пассивное состояние. Затем исполнитель сбрасывает сигнал REQ, инициатор выдает новые данные, и процесс повторяется.

Если в фазе «Сообщения» устройства согласились использовать синхронный режим обмена, то исполнитель не будет ждать поступления сигнала подтверждения ACK перед выдачей сигнала REQ для приема следующих данных . Он может генерировать один или более импульсов REQ без ожидания соответствующих импульсов ACK(до заранее оговоренного максимума, называемого смещением REQ/ACK).

При выдаче всех запланированных импульсов REQ исполнитель сравнивает число запросов REQ и подтверждений ACK, чтобы удостовериться в том, что каждая группа данных принята успешно. При подготовке синхронного режима обмена устройства задают смещение REQ/ACK и период передачи. Период передачи определяет интервал времени между окончанием передачи очередного байта и началом передачи следующего.

Дополнительные средства спецификации SCSI-2

Хотя исходная спецификация SCSI, опублткованная в 1986г.(SCSI-1), представляла большой шаг вперед, у нее были инекоторые серьезные недостатки. В частности не бало четкой регламентации всех аспектов, гарантирующих совместимость между устройствами были ссылки на целый ряд различных комманд, однако в действительности она требовала обязательной реализации только одной комманды REQUEST SENSE («уточнить состояние»). В результате различные устройства поддерживали различные комманды , что существенно ограничивало число контроллеров, которые могли бы работать в любой SCSI- системе. Специалисты осознали это ограничение уже на завершающем этапе выработки спецификации SCSI-1, поэтому была создана группа по разработке единого набора комманд (CCS), которая должна была решить данную проблему, предложив расширенный набор комманд SCSI. Набор комманд был расширен с тем, чтобы устройство могло посылать и принимать более детальную информацию. Подмножество всех возможных комманд было

выбрано таким образом, чтобы его могли без особого труда реализовать изготовители ПУ. Ограничение числа комманд, на которые должно реагировать SCSI -устройство, увеличивает вероятность того, что все эти комманды будут реализованы. Хотя документ CCS включен в спецификацию SCSI-1, он был опубликован, и его принципы были рекомендованы как стандарт де-факто, которому должны следовать

изготовители устройств с интерфейсом SCSI. Благодаря этому уменшился

уровень несовместимости SCSI-устройств, не позволяющий использовать готовые ПУ в системе без дополнительных доработок.