Останнім часом на нашому ринку з'явилася велика кількість різноманітних приладів, істотно розширюють можливості комп'ютера. Це, в першу чергу, накопичувачі Zip, Jaz і магнітооптика, це різного типу накопичувачі на магнітній стрічці, а також пристрої сесіями запису на компакт-диски. Великою популярністю стали користуватися сканери. Ціни на жорсткі диски знизилися до такої міри, що комп'ютер з двома-трьома дисками вже не рідкість, а сервер обов'язково містить відмовостійкий дисковий масив. У зв'язку з цим досить часто виникає задача підключення до комп'ютера нових пристроїв. Найбільш просто ця задача вирішується, якщо в комп'ютері встановлено SCSI контролер.
На відміну від IDE, що підтримує обмежений набір внутрішніх периферійних пристроїв, інтерфейс SCSI був розроблений, щоб підтримувати багато видів, як внутрішніх, так і зовнішніх пристроїв.
Що таке SCSI інтерфейс?
Базовий SCSI (Small Computer System Interface - інтерфейс малих комп'ютерних систем, іноді званий SCSI-1) - це універсальний інтерфейс для підключення різних пристроїв. У базовому стандарті можна було до однієї шині підключити до восьми пристроїв, включаючи контролер. Інтерфейс містить розвинені засоби управління, і в той же час не орієнтований на якийсь конкретний тип пристроїв. Має 8-pазpядностью шину даних, максимальна швидкість передачі - до 1,5 Мб / с в асинхронному режимі (за методом «запит - підтвердження»), і до 5 Мб / с в синхронному режимі (метод «кілька запитів - кілька підтверджень») . Може використовуватися контроль парності для виявлення помилок. Електрично реалізований у вигляді 24 ліній (однополярних або диференціальних), хоча в переважній більшості пристроїв застосовуються однополярні сигнали.
В процесі розвитку був прийнятий стандарт SCSI-2: істотне розвиток базового SCSI. Збільшена швидкість передачі (до 3 Мб / с в асинхронному і до 10 Мб / с в синхронному режимі) - Fast SCSI. Додані нові команди і повідомлення, підтримка контролю парності зроблено обов'язкової. Введена можливість розширення шини даних до 16 розрядів (Wide SCSI), що забезпечило швидкість до 20 Мб / с. Введено новий 68-контактний з'єднувальний роз'єм.
Подальша специфікація, SCSI-3 вже не тільки ввела нові швидкості передачі, але і значно розширила систему команд. Крім того, в якості середовища передачі допускається використання, поряд з традиційним паралельним шинним інтерфейсом, і інших паралельних і послідовних протоколів: Fibre Channel, IEEE 1394 Firewire і Serial Storage Protocol (SSP).
В даний час найбільш широко застосовується інтерфейс Ultra SCSI, який використовує частоту шини 20 MHz. Інтерфейс Ultra / Wide SCSI підтримує 16 пристроїв і забезпечує швидкість передачі даних до 40 Мбайт в секунду. Але він поступово витісняється більш швидкісним Ultra2 Wide SCSI, що забезпечує швидкість передачі до 80 МБ / сек.
Безперервне підвищення тактової частоти шини привело до необхідності обмежити максимальну довжину з'єднувального кабелю в інтерфейсі Ultra SCSI до півтора метрів. Тому при подальшому збільшенні тактової частоти, відповідно до рекомендацій SCSI-3, змінилася кількість проводів шини, технологія виконання самої шини та рівні переданих по ній сигналів. З'єднувальний роз'єм залишився таким же, як і в інтерфейсі Ultra SCSI. Однак сама шина тепер виконується крученими проводами (на рис. 1, зліва, наведена фотографія кабелю Ultra Wide, а праворуч - на рис. 2б, кабелю Ultra2 Wide).
Ultra SCSI пристрої можуть працювати і з більш повільною SCSI шиною. Можливо також застосування повільних пристроїв на швидкій шині. В обох випадках шина працює зі швидкістю найбільш повільного пристрою. Найбільшою швидкості передачі даних можна досягти лише в разі використання пристроїв з однаковим інтерфейсом.
Подальший розвиток технології призвело до появи стандарту Ultra160 SCSI. Швидкість передачі збільшена 160 Мб в секунду за рахунок використання обох фронтів сигналу «запит / підтвердження» для синхронізації даних. У стандарті Ultra1600 / m SCSI використовується низькорівневий диференційний інтерфейс (LVD), допускається використання кабелів довжиною до 12 метрів. Новий компонент інтерфейсу Ultra160 / m SCSI - контроль оточення. Ця інтелектуальна технологія полягає в перевірці підсистеми зберігання даних, включаючи з'єднувальні кабелі, об'єднавчі плати, термінатори, і т.д. Якщо виникає небезпека втрати даних, передача відбувається на більш низьких швидкостях - метод, що широко використовується модемами і факсимільними апаратами.
Така велика кількість одночасно використовуваних стандартів створюють певну плутанину. До того ж не зовсім зрозуміло, для чого безперервно збільшується швидкість передачі. Які прилади можуть забезпечити таку швидкість?
Це питання потребує особливої уваги. Дійсно, випробування навіть найсучасніших жорстких дисків показують, що їх швидкісні характеристики далекі від характеристик швидкості передачі в шині. Проте, швидкість передачі в шині вкрай важлива. Адже протокол SCSI розроблений для підтримки одночасної роботи декількох приладів, підключених до однієї шині. Дані для одного приладу (для конкретності будемо мати на увазі жорсткий диск) пересилаються по загальній шині в буферну пам'ять диска. Поки триває повільний процес запису на диск, пересилаються дані для іншого приладу, і т.д. З точки зору користувача запис здійснюється як би одночасно на кілька дисків. Тому шина повинна забезпечувати сумарну швидкість передачі для всіх приладів, підключених до шини, а, з огляду на необхідність передачі службової інформації, і значно більшу.
Як правильно підключити SCSI пристрої
Всі типи SCSI (по край мірі, теоретично) сумісні між собою. Пристрої самостійно встановлюють прийнятний протокол обміну. Тому установка приладів зводиться до установки правильного значення номера пристрою (SCSI ID), фізичній підключенню приладу до шини і включенню термінаторів. Проте, досить часто власники комп'ютерів, самостійно підключають пристрої SCSI до свого комп'ютера, скаржаться на їх нестійку роботу. У більшості випадків це пов'язано з неправильним підключенням приладів і, найчастіше, термінаторів (іноді про ці термінаторів чомусь взагалі забувають).
Що таке термінатор?
При високих тактових частотах шини передачі даних, якщо не вжити спеціальних заходів щодо узгодження навантажень, виникають переотражения сигналів (як відлуння в Карпатах), в результаті чого реальна швидкість обміну інформацією значно знижується. Для узгодження навантажень ОБИДВА кінця кожної лінії шини SCSI повинні бути навантажені активним опором рівним хвильовому опору лінії. У найпростішому випадку, для цього на обох кінцях лінії включають навантажувальні опору. Це - так зване пасивне узгодження. В даний час такий спосіб узгодження практично не застосовується, особливо в режимі Ultra. Тим більше це неприпустимо в режимі Ultra2. Це пов'язано з труднощами підбору навантажувальних опорів, задовільно забезпечують узгодження при великому (і постійно змінюваних в процесі експлуатації) кількості приладів, підключених до шини. Практично всі сучасні SCSI пристрої зараз застосовують активне узгодження. При активному узгодженні замість резистивних подільників
напруги використовуються джерела допоміжного напруги (один або кілька). Ці напруги автоматично підлаштовуються таким чином, щоб забезпечити оптимальні умови прийому переданих по шині сигналів. Різновидом описаного методу є узгодження з примусовим обмеженням сигналу. Для реалізації даного методу в активному термінаторі встановлюються фіксують діоди, які обмежують максимальні і мінімальні напруги вхідних сигналів на певних рівнях. Рівні сигналів, в свою чергу, можна задавати, змінюючи опорні напруги.
У більшості випадків, як контролер, так і всі прилади SCSI мають вбудовані активні термінатори, які можна включити або відключити. Однак, як правило, краще не покладатися на вбудований термінатор, а підключити зовнішній. Бажано, звичайно, не використовувати пасивний термінатор. Сучасні термінатори обов'язково мають в своєму позначенні відповідний напис.
Як правильно підключати термінатори?
При підключенні до SCSI контролеру тільки одного приладу (наприклад, жорсткого диска), і на контролері, і на приладі термінатори необхідно включити. Якщо це зовнішній прилад, який має додатковий роз'єм для підключення інших зовнішніх SCSI приладів (наприклад, зовнішній SCSI CD-ROM), то можна скористатися зовнішнім термінатором (бажано активним). У цьому випадку внутрішній термінатор приладу обов'язково повинен бути вимкнений.
Якщо до контролера SCSI підключається декілька приладів, то термінатори повинні бути встановлені тільки на кінцях шини SCSI. Так, якщо все підключаються прилади внутрішні, то термінатори повинні бути включені на контролері SCSI і на одному (і тільки одному) приладі, який фізично підключений до останнього роз'єму шини SCSI. Кращі результати виходять, якщо до останнього роз'єму підключений активний зовнішній термінатор, а внутрішні термінатори на всіх приладах (крім контролера) вимкнені. До речі, останнім часом багато приладів (наприклад, жорсткі диски SE / LVD) взагалі не мають вбудованого термінатора.
Якщо все підключаються прилади зовнішні, то термінатори повинні бути включені на контролері і останньому підключеному зовнішньому приладі. Слід зауважити, що зовнішні SCSI прилади в переважній більшості мають два роз'єми, до одного з яких підключається шина SCSI від комп'ютера, а до іншого можуть підключатися інші SCSI пристрої. У цьому випадку доцільно відключити внутрішні термінатори всіх приладів і використовувати активний зовнішній термінатор.
Якщо необхідно до одного SCSI контролеру підключити, як внутрішні, так і зовнішні прилади, то контролер підключається до проміжного роз'єму шини SCSI. Частина шини SCSI використовується для підключення внутрішніх пристроїв, а інша частина закінчується роз'ємом для підключення зовнішніх пристроїв. У цьому випадку внутрішній термінатор контролера повинен бути вимкнений. На внутрішньому приладі, підключеному до останнього роз'єму шини SCSI, термінатор повинен бути включений, а на інших внутрішніх приладах - вимкнений. На роз'ємі для підключення зовнішніх приладів завжди повинен бути встановлений активний зовнішній термінатор. При підключенні зовнішнього SCSI пристрої, зовнішній термінатор знімається, до роз'єму SCSI підключається зовнішній прилад, а до додаткового роз'єму зовнішнього приладу підключається знятий раніше зовнішній термінатор (не забудьте правильно встановити номер зовнішнього пристрою, а то комп'ютер просто «зависне»).
Підключення термінаторів для пристроїв з різними інтерфейсами
Все сказане вище справедливо, якщо все підключаються прилади мають однаковий інтерфейс (всі прилади Wide SCSI-2 або всі прилади SCSI-2). Якщо ж частина приладів має інтерфейс Wide SCSI-2, а, по крайней мере, один (зазвичай CD-ROM) має інтерфейс SCSI-2 (Narrow), то, в ряді випадків, виникають проблеми з правильним підключенням термінаторів. Проблеми викликані тим, що інтерфейси Wide і Narrow відрізняються кількістю ліній передачі даних в складі шини.
Найбільш поширеною помилкою є підключення до шини Wide SCSI-2 декількох жорстких дисків з інтерфейсом Wide SCSI-2 (або Ultra Wide SCSI-2), а до останнього роз'єму підключається через перехідник CD-ROM з інтерфейсом SCSI-2. Незважаючи на те, що на CD-ROMе буде включений термінатор, цей термінатор здійснить узгодження тільки 8 ліній шини, тоді як інші 8 ліній, що використовуються в інтерфейсі Wide SCSI, виявляться «висять в повітрі».
Більш правильним рішенням буде підключення приладів з 8-розрядним SCSI інтерфейсом до проміжних роз'ємів шини (термінатори 8-розрядних приладів вимкнені). До останнього роз'єму підключити прилад Wide SCSI з включеним термінатором (або активний зовнішній термінатор). Звичайно, наявність перехідника все одно погіршує показники системи. Такого варіанту по можливості слід уникати (так само, втім, як і взагалі використання на одній шині високошвидкісних і повільних пристроїв). Однак, в даній ситуації це все-таки правильний варіант підключення. Контролери Ultra2 SCSI мають в своєму складі вбудований перетворювач інтерфейсів, що дозволяє підключити всі прилади стандарту Ultra2 до окремої шині, не змішуючи їх з менш швидкісними пристроями.
Особливості контролерів з двома роз'ємами
Багато SCSI контролери мають 2 роз'єми: один для інтерфейсу SCSI, другий для інтерфейсу Wide SCSI. Це тільки фізично різні роз'єми, канал SCSI - один і той же. Ці різні роз'єми дозволяють уникнути застосування будь-яких перехідників, але не усувають проблем з підключенням термінаторів. Такі контролери мають перемикачі "High On / Off" і "Low On / Off". Це роздільні вимикачі активних термінаторів для старшого і молодшого байтів шини відповідно. Причому, молодший байт ( "Low") - це і є лінії інтерфейсу SCSI (Narrow), а старший байт - лінії розширення інтерфейсу до стандарту Wide.
Якщо до такого контролера підключаються пристрої тільки одного стандарту, то обидва перемикача встановлюються в положення "On". Шина SCSI (або WIDE SCSI) підключається одним кінцевим роз'ємом до контролера, до іншого кінцевого роз'єму підключається прилад з включеним термінатором. Решта приладів з вимкненими терминаторами підключаються до проміжних роз'ємів.
При необхідності підключення декількох пристроїв з різними інтерфейсами, використовується дві шини: SCSI і Wide SCSI. Обидві шини своїми кінцевими роз'ємами підключаються до відповідних роз'ємів контролера. Прилади підключаються до шин відповідно до підтримуваним ними стандартом. Термінатори включаються тільки на приладі, підключеному до кінцевого роз'єму шини SCSI, і на приладі, підключеному до кінцевого роз'єму шини Wide SCSI. На контролері перемикачі термінаторів встановлюються в положення "High On" і "Low Off".
Останнім часом контролери, в тому числі і встановлені на материнській платі, не мають такого перемикача (або відповідного пункту в меню BIOS). Є тільки «Terminator On / Off». У цьому випадку мова йде тільки про молодших 8 розрядах шини. Старші розряди завжди затермініровани.
Харчування активних термінаторів
Активні термінатори, що використовуються в даний час, вимагають для своєї роботи наявності напруги живлення. Ця напруга на активний термінатор може подаватися, як з будь-якого SCSI пристрої, так і з контролера. На сучасних SCSI пристроях є спеціальний перемикач для вибору джерела напруги живлення вбудованого в ці пристрої активного термінатора. Зазвичай на заводі встановлюється режим харчування термінатора від самого пристрою ( "Power from Drive"). Якщо до контролера підключається тільки один або кілька внутрішніх SCSI пристроїв з однаковим інтерфейсом, то проблем не виникає.
Якщо за умовами нормального узгодження шини необхідно застосування активного зовнішнього термінатора, то потрібно подбати про подачу на нього напруги живлення. Для цього, на одному з пристроїв, підключених до даної шині, потрібно включити режим подачі напруги в шину ( "Power to SCSI Bus"). Якщо цього не зробити, то зовнішній термінатор просто не буде нормально працювати.
У всіх розглянутих вище випадках найкращі результати зазвичай досягаються при харчуванні всіх термінаторів від одного джерела. Щоб подати напругу живлення на всі термінатори від одного джерела на одному (будь-якому) приладі, включається режим харчування вбудованого в даний прилад термінатора від внутрішнього джерела живлення і одночасно режим подачі напруги харчування термінаторів в шину. Для цього на даному приладі перемички (перемикачі) встановлюються в положення "Power to SCSI Bus and Drive". На інших приладах, на яких необхідно включити терминирование, встановлюється режим харчування термінатора від шини SCSI (перемички або перемикачі встановлюються в положення "Power from SCSI Bus").
У переважній більшості випадків система буде нормально працювати і в разі, якщо кожен термінатор харчується від свого джерела. Головне, щоб на кожен термінатор подавалося напруга хоча б від одного джерела. Більш того, нічого страшного не станеться, якщо кілька приладів будуть встановлені в режим подачі напруги харчування термінаторів в лінію. Ланцюги харчування термінаторів всіх приладів мають захист від зустрічно поданого напруги.
Спеціалізовані SCSI контролери
Часто до сканерів і деяким іншим повільним SCSI пристроїв в комплекті додається простий SCSI контролер. Зазвичай це SCSI-1 контролер на шині ISA 16, або навіть 8, біт з одним (зовнішнім або внутрішнім) роз'ємом. На ньому немає BIOS, часто він працює без переривань (polling mode), іноді підтримує лише один пристрій (а не 7). В основному такий контролер можна застосовувати тільки зі своїм пристроєм. Інші прилади на такому контролері найчастіше працювати не будуть. Більш того, багато пристроїв (найчастіше сканери) не зможуть працювати зі стандартним контролером. Тому краще не розраховувати на сумісність, а підключати стандартні SCSI пристрої до окремого стандартного контролера.