Fiche SCSI Amphenol -50 Câble ruban torsadé à 68 broches utilisé pour les connexions SCSI LVD Le SCSI parallèle (anciennement SCSI Parallel Interface ou SPI ) est la première de...
Le SCSI parallèle (anciennement SCSI Parallel Interface ou SPI ) est la première des implémentations d'interface de la famille SCSI . Le SPI est un bus parallèle ; il existe un ensemble de connexions électriques s'étendant d'une extrémité du bus SCSI à l'autre. Un périphérique SCSI se connecte au bus mais ne l'interrompt pas. Les deux extrémités du bus doivent être terminées.
SCSI est une interface périphérique peer-to-peer . Chaque périphérique se connecte au bus SCSI de la même manière. Selon la version, jusqu'à 8 ou 16 périphériques peuvent être connectés à un seul bus. Il peut y avoir plusieurs hôtes et plusieurs périphériques, mais il doit y avoir au moins un hôte. Le protocole SCSI définit la communication d'un hôte à un autre, d'un hôte à un périphérique et d'un périphérique à un autre. La puce Symbios Logic 53C810 est un exemple d' interface hôte PCI qui peut servir de cible SCSI.
Les cartes SCSI-1 et SCSI-2 disposent d'une fonction de vérification des erreurs de bits de parité . À partir de la carte SCSI-U160 (qui fait partie de la carte SCSI-3), toutes les commandes et données sont vérifiées par un contrôle de redondance cyclique .
Histoire
Les deux premières normes SCSI formelles, SCSI-1 et SCSI-2, décrivaient le SCSI parallèle. La norme SCSI-3 a ensuite divisé le cadre en couches distinctes, ce qui a permis l'introduction d'autres interfaces de données au-delà du SCSI parallèle. La version SCSI-1 d'origine du bus parallèle avait une largeur de 8 bits (plus un neuvième bit de parité ). La norme SCSI-2 permettait un fonctionnement plus rapide (10 MHz) et des bus plus larges (16 bits ou 32 bits). L'option 16 bits est devenue la plus populaire.
A 10 MHz et avec une largeur de bus de 16 bits, il est possible d'atteindre un débit de données de 20 Mo/s. Les extensions ultérieures de la norme SCSI ont permis des vitesses plus rapides : 20 MHz, 40 MHz, 80 MHz, 160 MHz et enfin 320 MHz. A 320 MHz x 16 bits, le débit de données maximal théorique est de 640 Mo/s.
En raison des contraintes techniques d'un système de bus parallèle, le SCSI a depuis évolué vers des interfaces série plus rapides, principalement Serial Attached SCSI et Fibre Channel . Le protocole iSCSI ne décrit pas d'interface de données mais utilise n'importe quel réseau IP , généralement exécuté sur Ethernet .
Normes
Diagrammes de différents symboles SCSI parallèles
Le SCSI parallèle n'est pas une norme unique, mais une suite de normes étroitement liées. Il existe une douzaine de noms d'interface SCSI, la plupart avec une formulation ambiguë (comme Fast SCSI, Fast Wide SCSI, Ultra SCSI et Ultra Wide SCSI) ; trois normes SCSI, chacune dotée d'un ensemble de fonctionnalités modulaires optionnelles ; plusieurs types de connecteurs différents ; et trois types différents de signalisation de tension. Le principal fabricant de cartes SCSI, Adaptec , a fabriqué plus de 100 variétés de cartes SCSI au fil des ans. Dans la pratique, de nombreux techniciens expérimentés se réfèrent simplement aux périphériques SCSI par leur bande passante de bus (c'est-à-dire SCSI 320 ou SCSI 160) en mégaoctets par seconde.
En 2003 , il n'existait que trois normes SCSI : SCSI-1, SCSI-2 et SCSI-3. Toutes les normes SCSI étaient modulaires, définissant diverses fonctionnalités que les fabricants pouvaient inclure ou non. Les fournisseurs individuels et la SCSI Trade Association ont donné des noms à des combinaisons spécifiques de fonctionnalités. Par exemple, le terme Ultra SCSI n'est défini nulle part dans la norme, mais est utilisé pour désigner les implémentations SCSI qui émettent des signaux à un débit deux fois supérieur à celui de Fast SCSI . Un tel débit de signalisation n'est pas conforme à SCSI-2, mais constitue une option autorisée par SCSI-3. De même, aucune version de la norme n'exige la signalisation différentielle basse tension (LVD), mais les produits appelés Ultra-2 SCSI incluent cette fonctionnalité. Cette terminologie est utile aux consommateurs car le périphérique SCSI Ultra-2 possède un ensemble de fonctionnalités mieux défini que la simple identification de celui-ci comme SCSI-3 .
À partir de SCSI-3, la norme SCSI a été maintenue sous la forme d'un ensemble de normes, chacune définissant un certain élément de l'architecture SCSI et liées entre elles par le modèle architectural SCSI . Ce changement sépare les différentes interfaces SCSI de l' ensemble de commandes SCSI , permettant aux périphériques prenant en charge les commandes SCSI d'utiliser n'importe quelle interface (y compris celles qui ne sont pas spécifiées par T10), et permettant également aux interfaces définies par T10 d'être utilisées de manière alternative.
Aucune version de la norme n'a jamais spécifié quel type de connecteur SCSI doit être utilisé. Voir § Connecteurs externes.
La norme SCSI d'origine, SCSI-1, est dérivée de la Shugart Associates System Interface (SASI) et a été officiellement adoptée en 1986 par l'ANSI . SCSI-1 dispose d'un bus parallèle 8 bits (avec parité ), fonctionnant de manière asynchrone à 3,5 Mo/s, ou 5 Mo/s en mode synchrone, et d'une longueur de câble de bus maximale de 6 mètres (20 pieds), nettement supérieure à la limite de 18 pouces (0,46 m) de l' interface ATA également populaire à l'époque. Une variante rarement vue de la norme d'origine proposait une signalisation différentielle haute tension et prenait en charge une longueur de câble maximale de 25 mètres (82 pieds).
Le SCSI-2 a été introduit en 1994 et a donné naissance aux variantes Fast SCSI et Wide SCSI . Le Fast SCSI a doublé le taux de transfert maximal à 10 Mo/s tout en conservant les mêmes câbles à 50 broches, tandis que le Wide SCSI a doublé la largeur du bus à 16 bits pour atteindre un taux de transfert maximal de 20 Mo/s, en utilisant de nouveaux câbles à 68 broches. Cependant, ces améliorations ont eu pour coût la réduction de la longueur maximale du câble à trois mètres. Le SCSI-2 a également spécifié une version 32 bits du Wide SCSI, qui utilisait deux câbles 16 bits par bus. L'implémentation 32 bits a été largement ignorée car elle était jugée coûteuse et inutile, et a été officiellement abandonnée dans le SCSI-3.
SCSI-2 a étendu le jeu de commandes avec le Common Command Set (CCS) pour une meilleure prise en charge des périphériques autres que les lecteurs de disque, a introduit la mise en file d'attente des commandes (jusqu'à 256 commandes par périphérique) et a renforcé les exigences sur certaines fonctionnalités qui étaient facultatives dans SCSI-1 ; la parité était désormais obligatoire et l'adaptateur hôte devait fournir une alimentation de terminaison afin de prendre en charge la terminaison active. Les périphériques SCSI-1 restaient généralement compatibles tout en ignorant simplement les nouvelles fonctionnalités.
Avant qu'Adaptec et plus tard la SCSI Trade Association ne codifient la terminologie, les premiers périphériques SCSI parallèles qui dépassaient les capacités SCSI-2 étaient simplement désignés SCSI-3. Ces périphériques, également connus sous le nom deL'Ultra SCSIou le Fast-20 SCSIont été introduits en 1996. Le SCSI-3 lui-même n'est pas tant un document unique qu'un ensemble de diverses normes qui ont reçu des mises à jour à différents moments.
La vitesse du bus a été doublée à 20 Mo/s pour les systèmes étroits (8 bits) et à 40 Mo/s pour les systèmes larges (16 bits). La longueur maximale du câble est restée de 3 mètres, mais les Ultra SCSI asymétriques ont développé une réputation imméritée d'extrême sensibilité à la longueur et à l'état du câble (des câbles, connecteurs ou terminateurs défectueux étaient souvent à l'origine des problèmes d'instabilité).
Contrairement aux normes SCSI précédentes, SCSI-3 (vitesse Fast-20) nécessite une terminaison active.
Ultra-2
Cette norme a été introduite vers 1997 et proposait un bus LVD. Pour cette raison, Ultra-2 est parfois appelé SCSI LVD. La plus grande résistance au bruit du LVD a permis une longueur de câble de bus maximale de 12 mètres. Dans le même temps, le taux de transfert de données a été augmenté à 80 Mo/s. Il est possible de mélanger des périphériques asymétriques (SE) antérieurs et des périphériques Ultra-2 sur le même bus, mais la connexion d'un seul périphérique SE force l'ensemble du bus à passer en mode asymétrique avec toutes ses limitations, y compris la vitesse de transfert. La norme a également introduit l' interconnexion de câbles à très haute densité (VHDCI), un très petit connecteur qui permet de placer quatre connecteurs SCSI larges à l'arrière d'un seul emplacement de carte PCI. Le SCSI Ultra-2 a en fait eu une durée de vie relativement courte, car il a rapidement été remplacé par le SCSI Ultra-3 (Ultra-160).
Ultra-3
Ultra-3 comprend cinq nouvelles fonctionnalités optionnelles :
CRC , un processus de correction d'erreur robuste plus adapté au fonctionnement à grande vitesse que le contrôle de parité utilisé auparavant
Validation de domaine pour négocier des performances maximales pour chaque périphérique de la chaîne
Protocole de mise en paquets avec un nombre réduit de phases de communication de bus pour moins de surcharge de commande et de protocole
Un arbitrage et une sélection rapides réduisent le temps d'arbitrage en éliminant le temps libre du bus
Introduite pour la première fois sous le nom d' Ultra-160 vers la fin de 1999, cette itération a amélioré la norme Ultra-2 en ajoutant les trois premières améliorations.
Les appareils prenant en charge les cinq fonctionnalités ont été commercialisés sous le nom d' Ultra-160+ ou d'Ultra-3 (U3). La largeur de bus de 8 bits ainsi que le fonctionnement HVD ont été éliminés à partir d'Ultra-3.
Ultra-320
L'Ultra-320 incluait les fonctionnalités Ultra-160+ comme obligatoires, doublait l'horloge à 80 MHz pour un taux de transfert de données maximal de 320 Mo/s et incluait le streaming de données en lecture/écriture pour réduire la surcharge sur les transferts de données en file d'attente, ainsi que le contrôle de flux. Le dernier projet de travail pour cette norme est la révision 10 et est daté du 6 mai 2002. Presque tous les disques durs SCSI fabriqués à la fin de 2003 étaient des périphériques Ultra-320.
Ultra-640
L'Ultra-640 (également connu sous le nom de Fast-320 ) a été promulgué comme norme (INCITS 367-2003 ou SPI-5) au début de l'année 2003. Il double encore une fois la vitesse de l'interface, cette fois à 640 Mo/s. L'Ultra-640 repousse les limites de la signalisation LVD ; la vitesse limite considérablement la longueur des câbles, ce qui le rend impraticable pour plus d'un ou deux périphériques. Pour cette raison, les fabricants ont ignoré l'Ultra-640 et ont plutôt développé le Serial Attached SCSI .
Signaux SCSI
En plus du bus de données et des signaux de parité, un bus SCSI parallèle contient neuf signaux de contrôle :
Il existe également trois signaux de niveau CC :
TERMPOWER
Voir § Résiliation
DIFFÉRENCES
Mise à la terre dans les bus à une seule extrémité, sinon flotte à une tension positive
SOL
La plupart des broches de rechange du connecteur sont désignées comme des broches de masse.
Il existe trois variantes électriques différentes du bus parallèle SCSI : asymétrique (SE), différentiel haute tension (HVD) et différentiel basse tension (LVD). Les versions HVD et LVD utilisent une signalisation différentielle et nécessitent donc une paire de fils pour chaque signal. Le nombre de signaux requis pour mettre en œuvre un bus SCSI est donc fonction de la largeur et de la tension du bus :
ID SCSI
Sélecteur d'ID SCSI
Tous les périphériques sur un bus SCSI parallèle doivent avoir un identifiant SCSI, qui peut être défini par des cavaliers sur des périphériques plus anciens ou dans le logiciel. Les largeurs des champs d'identifiant SCSI sont les suivantes :
Exploitation de bus
Le bus SCSI parallèle passe par huit phases possibles lors du traitement d'une commande . Toutes les phases ne se produisent pas dans tous les cas :
La liste ci-dessus n'implique pas une séquence d'événements spécifique. Suite à une commande adressée à une cible pour envoyer des données à l'initiateur et à la réception d'un état de fin de commande, l'initiateur peut envoyer une autre commande ou même envoyer un message.
Connecteurs externes
Aucune version de la norme n'a jamais spécifié quel type de connecteur devait être utilisé. Au fil du temps, des types spécifiques de connecteurs pour les périphériques SCSI parallèles ont été développés par les fournisseurs. Les connecteurs pour périphériques SCSI série se sont diversifiés en différentes familles pour chaque type de protocole SCSI série.
Les périphériques SCSI-1 parallèles d'origine utilisaient généralement des connecteurs micro-ruban volumineux , tandis que les périphériques SCSI-2 utilisaient généralement des connecteurs MD50. Les connecteurs ont évolué vers les connecteurs haute densité (HD) et, plus récemment, vers les connecteurs à connexion unique .
Les connecteurs pour bus SCSI larges comportent plus de broches et de câbles que ceux pour bus SCSI étroits ; en général, 50 broches pour les bus SCSI étroits et 68 broches pour les bus SCSI larges. Sur certains des premiers appareils, les bus SCSI parallèles larges utilisaient deux ou quatre connecteurs et câbles tandis que les bus SCSI étroits n'en utilisaient qu'un seul.
Avec les connecteurs HD, un câble est généralement doté de connecteurs mâles tandis qu'un périphérique SCSI (par exemple, un adaptateur hôte, un lecteur de disque) est doté de connecteurs femelles. Un connecteur femelle sur un câble est destiné à se connecter à un autre câble (pour une longueur supplémentaire ou des connexions de périphériques supplémentaires).
Terminaison
Terminateur SCSI (connecteur Amphenol)
Les bus SCSI parallèles doivent toujours être terminés aux deux extrémités pour garantir un fonctionnement fiable. Sans terminaison, les transitions de données se réfléchissent depuis les extrémités du bus, ce qui provoque une distorsion des impulsions et une perte de données potentielle.
Une tension de terminaison CC positive est fournie par un ou plusieurs périphériques sur le bus, généralement l' adaptateur hôte . Cette tension positive est appelée TERMPOWER et se situe généralement autour de +4,3 volts. TERMPOWER est normalement générée par une connexion de diode à +5,0 volts. C'est ce qu'on appelle un circuit à diode-OU , conçu pour empêcher le retour de courant vers le périphérique d'alimentation. Un périphérique qui fournit TERMPOWER doit être capable de fournir jusqu'à 900 mA sur un bus à extrémité unique, ou 600 mA sur un bus différentiel.
La terminaison peut être passive ou active. Avec une terminaison passive, chaque ligne de signal est terminée par deux résistances, 220 Ω à TERMPOWER et 330 Ω à la terre. La terminaison active utilise un petit régulateur de tension qui fournit une alimentation de +2,85 V. Chaque ligne de signal est ensuite terminée par une résistance de 110 Ω à cette alimentation. La terminaison active offre une meilleure adaptation d'impédance que la terminaison passive car la plupart des câbles plats ont une impédance caractéristique d'environ 110 Ω. La terminaison parfaite forcée (FPT) est similaire à la terminaison active, mais avec des circuits de blocage de diodes ajoutés qui absorbent tout dépassement ou sous-dépassement de tension résiduelle.
Dans la pratique actuelle, la plupart des bus SCSI parallèles sont de type LVD et nécessitent donc une terminaison externe active. Le circuit de terminaison habituel se compose d'un régulateur linéaire +2,85 V et de dispositifs de réseau de résistances SCSI disponibles dans le commerce (et non de résistances individuelles).
Les terminateurs doivent être adaptés au type de bus SCSI. L'utilisation d'un terminateur SE (single-ended) sur un bus LVD entraîne le retour du bus aux vitesses SE, même si tous les autres périphériques et câbles sont capables de fonctionner LVD – le même effet que tout autre périphérique SE. Les terminateurs passifs peuvent rendre la communication ultra rapide peu fiable.
En règle générale, et reflétant l'ordre dans lequel chaque type de terminateur a été introduit, les terminateurs non marqués sont passifs, ceux marqués uniquement actifs sont SE, et seuls ceux marqués LVD (ou SE/LVD) termineront correctement un bus LVD et lui permettront de fonctionner à pleine vitesse LVD.
Certains des premiers lecteurs de disque dur incluaient des terminateurs internes, mais la plupart des lecteurs de disque dur modernes ne fournissent pas de terminaison et la terminaison doit être fournie en externe.
Il existe un cas particulier dans les systèmes SCSI qui ont des périphériques mixtes 8 bits et 16 bits où une terminaison d'octets élevés peut être requise.
Compatibilité
Les différents transports SCSI, qui ne sont pas compatibles entre eux, disposent généralement de connecteurs uniques pour éviter le branchement accidentel de périphériques incompatibles. Par exemple, il n'est pas possible de brancher un disque SCSI parallèle sur un fond de panier FC-AL , ni de connecter un câble entre un initiateur SSA et un boîtier FC-AL.
Mélanger différentes vitesses
Les périphériques SCSI appartenant à la même famille de transport SCSI sont généralement rétrocompatibles . Au sein de la famille SCSI parallèle, par exemple, il est possible de connecter un disque dur SCSI Ultra-3 à un contrôleur SCSI Ultra-2. L'interface fonctionne selon la norme la plus basse couramment prise en charge, Ultra-2 dans ce cas. Les périphériques Ultra-2, Ultra-160 et Ultra-320 peuvent être librement combinés sur le bus LVD parallèle sans compromettre les performances.
Mélange de signaux asymétriques et de signaux différentiels basse tension
Les périphériques asymétriques et LVD peuvent être connectés au même bus, mais tous les périphériques fonctionneront à une vitesse asymétrique plus lente. La norme SPI-5 (qui décrit jusqu'à Ultra-640) déconseille les périphériques asymétriques, de sorte que certains périphériques peuvent ne pas être rétrocompatibles électriquement.
Certains adaptateurs hôtes offrent une compatibilité à l'aide d'un pont SCSI pour diviser électriquement le bus en une moitié SE et une moitié LVD, afin que les périphériques LVD puissent fonctionner à pleine vitesse. D'autres adaptateurs peuvent fournir plusieurs bus (canaux).
Mélanger large et étroit
Les périphériques SCSI étroits et larges peuvent être connectés au même bus parallèle. Tous les périphériques étroits doivent être placés à une extrémité et tous les périphériques larges à l'autre extrémité. La partie la plus large du bus doit être terminée entre les périphériques larges et étroits car la moitié haute du bus se termine par le dernier périphérique large. Cela peut être fait avec un câble conçu pour connecter la partie large du bus à la partie étroite qui fournit un emplacement pour brancher un terminateur ou inclut le terminateur lui-même. Des commandes de capacité spécifiques permettent aux périphériques de déterminer si leurs partenaires utilisent l'intégralité du bus large ou seulement la moitié inférieure et pilotent le bus en conséquence.
Alternativement, chaque périphérique étroit peut être connecté au bus large via un adaptateur. Tant que le bus est terminé par un terminateur large – interne ou externe –, il n'est pas nécessaire de prévoir une terminaison spéciale.
Adaptateurs SCA
Les périphériques SCSI parallèles SCA ( Single Connector Attachment ) peuvent être connectés à des chaînes de contrôleurs/lecteurs plus anciennes à l'aide d'adaptateurs SCA. Bien que ces adaptateurs disposent souvent de connecteurs d'alimentation auxiliaires, il est recommandé de faire preuve de prudence lors de leur connexion, car il est possible d'endommager les périphériques en connectant une alimentation externe.
ID d'appareil et terminaison
Chaque périphérique SCSI parallèle (y compris l' adaptateur hôte de l'ordinateur ) doit être configuré pour avoir un identifiant SCSI unique sur le bus. Une autre exigence est que tout bus SCSI parallèle doit être terminé aux deux extrémités avec le type de terminaison approprié. Les terminaisons actives et passives sont couramment utilisées, le type actif étant de loin préféré (et requis sur les bus LVD et Ultra SCSI). Une terminaison incorrecte est un problème courant avec les installations SCSI parallèles. Dans les premiers bus SCSI, il fallait attacher une terminaison physique à chaque extrémité, mais les périphériques plus récents ont souvent des terminaisons intégrées, et l'utilisateur doit simplement activer la terminaison pour les périphériques à chaque extrémité du bus (généralement en définissant un commutateur DIP ou en déplaçant un cavalier). Certains adaptateurs hôtes SCSI plus récents permettent l'activation ou la désactivation de la terminaison via la configuration du BIOS . Les périphériques SCSI avancés détectent automatiquement s'ils sont les derniers sur le bus et activent ou désactivent la terminaison en conséquence.
ARNAQUE
SCSI configuré automatiquement (initialement Automagically ) était une méthode facultative pour configurer l'ID SCSI sans nécessiter l'intervention de l'utilisateur. Elle a été abandonnée dans les normes ultérieures.
Les interfaces SCSI étaient devenues impossibles à trouver pour les ordinateurs portables. Adaptec avait produit des années auparavant des interfaces SCSI parallèles PCMCIA , mais lorsque PCMCIA a été remplacé par l' ExpressCard, Adaptec a abandonné sa gamme PCMCIA sans prendre en charge ExpressCard. Les pilotes pour les interfaces PCMCIA existantes n'ont pas été produits pour les systèmes d'exploitation plus récents . Ratoc a produit des adaptateurs USB et FireWire vers SCSI parallèle, mais a cessé la production lorsque les circuits intégrés requis ont été abandonnés. Depuis 2013, avec la sortie de divers adaptateurs ExpressCard et Thunderbolt vers PCI Express , il est à nouveau possible d'utiliser des périphériques SCSI sur des ordinateurs portables, en installant des adaptateurs hôtes SCSI PCI Express à l'aide du port ExpressCard ou Thunderbolt d'un ordinateur portable.
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