SCSI

SCSI (англ. Small Computer System Interface, произносится /ˈskʌzi/ «скази»^[1][2] (встречаются варианты «эс-си-эс-ай», прилагательные - «сказевой», «сказёвый») представляет собой набор стандартов для физического подключения и передачи данных между компьютерами и периферийными устройствами. SCSI-стандарты определяют команды, протоколы, электрические и оптические интерфейсы. Разработан для объединения на одной шине различных по своему назначению устройств, таких, как жёсткие диски, накопители на магнитооптических дисках, приводы CD, DVD, стримеры, сканеры, принтеры и т. д. Первоначально назывался SASI^[3] — Shugart Associates System Interface — по названию компании, в которой он был разработан под руководством Ларри Бушера^[4] в 1979 году и опубликован ей в 1982.

Теоретически возможен выпуск устройства любого типа на шине SCSI.

После стандартизации в 1986 году SCSI начал широко применяться в компьютерах Sun Microsystems. В компьютерах, совместимых с IBM PC, SCSI не пользуется такой популярностью в связи со своей сложностью и сравнительно высокой стоимостью и применяется преимущественно в серверах.

SCSI широко применяется на серверах, высокопроизводительных рабочих станциях; RAID-массивы на серверах часто строятся на жёстких дисках со SCSI-интерфейсом (однако в серверах нижнего ценового диапазона всё чаще применяются RAID-массивы на основе SATA). В настоящее время устройства на шине Serial Attached SCSI постепенно вытесняют устаревшую шину SCSI.

Система команд SCSI на уровне программного обеспечения употребляется в единых стеках поддержки устройств хранения данных в ряде операционных систем, таких, как Microsoft Windows.

Существует реализация системы команд SCSI поверх оборудования (контроллеров и кабелей) IDE/ATA/SATA, называемая ATAPI — ATA Packet Interface. Все используемые в компьютерной технике подключаемые по IDE/ATA/SATA приводы CD/DVD/Blu-Ray используют эту технологию.

Также система команд SCSI реализована поверх протокола USB, что является частью спецификации класса Mass Storage device^[5][6]. Это позволяет подключать через интерфейс USB любые хранилища данных (от флеш-накопителей до внешних жёстких дисков), не разрабатывая для них собственного протокола обмена, а вместо этого используя имеющийся в операционной системе драйвер SCSI.

Современная модель стандартов SCSI, устанавливаемая комитетом T10 (ANSI), определяет:

• архитектуру SCSI (документ SAM — SCSI Architecture Model);
• основные требования к протоколу, основные команды (SPC — SCSI Primary Commands);
• структуры типа развернутой информации об ошибке;
• виды участников:
  • инициаторы
  • устройства прямого доступа
  • устройства последовательного доступа
  • устройства автоматизированного управления и прочие;
• наборы команд для видов участников (например, SBC — SCSI Block Commands, MMC)
• виды транспорта (SAS, iSCSI, традиционный параллельный SCSI, Fibre Channel…)^[7].

Наиболее современным транспортом для физического подключения является Serial Attached SCSI (SAS).

Для передачи команд протокола SCSI по IP-сетям используется сетевой протокол iSCSI, утверждённый IETF как стандартный в 2003 году.

Параллельный интерфейс SCSI является исторически первым и самым известным. Существует три стандарта электрической организации параллельного интерфейса SCSI:

SE (англ. single-ended) — асимметричный SCSI, для передачи каждого сигнала используется отдельный проводник.

LVD (англ. low-voltage-differential) — интерфейс дифференциальной шины низкого напряжения, сигналы положительной и отрицательной полярности идут по разным физическим проводам — витой паре. На один сигнал приходится по одной витой паре проводников. Используемое напряжение при передаче сигналов ±1,8 В.

HVD (англ. high-voltage-differential) — интерфейс дифференциальной шины высокого напряжения, отличается от LVD повышенным напряжением и специальными приёмопередатчиками.

Первый стандарт SCSI имеет 50-контактный неэкранированный разъем для внутрисистемных соединений и аналогичный экранированный разъем типа Centronics (Alternative 2) для внешних подключений. Передача сигналов осуществляется 50-контактным кабелем типа — A-50 на 8-разрядной (8-битной) шине.

До появления SCSI, имевшего 50-контактный разъём, и даже одновременно с ним был более старый SCSI, имевший 25-контактный разъём, почти такой, как разъём LPT (например, в теперь уже почти вышедшем из употребления сканере Mustek 1200 FS есть одновременно три разъёма: OPTION на 26 контактов, SCSI на 25 контактов, SCSI на 50 контактов).

В стандарте SCSI-2 для 8-битной шины предусматривался кабель типа A, который, как и в SCSI-1, поддерживал 50-контактными разъемами типа D с уменьшенным шагом выводов (Alternative 1). Разъемы типа Centronics (Alternative 2) в SCSI-2 построены на 8- и 16-битной шине. Передача информации осуществляется по 68-контактным кабелям типа A-68 и P-68 (Wide). Для 32-битной версии шины был предусмотрен тип кабеля B, который должен был параллельно подключаться одновременно с кабелем A в одно устройство. Однако кабель B не получил широкого признания и из стандарта SCSI-3 исключен.

В стандарте SCSI-3 кабели A-68 и P-68 поддерживались экранированными либо неэкранированными разъемами типа D. Кабели в SCSI-3 снабжены фиксаторами-защёлками, а не проволочными кольцами, как разъемы Centronics. Начиная с этой версии SCSI в массивах накопителей используется 80-контактный разъем, называемый Alternative 4. Накопители с таким разъемом поддерживают «горячее» подключение устройств, то есть устройства SCSI можно подключать и отключать при включенном питании.

Основные реализации параллельного интерфейса SCSI (в хронологическом порядке):

Обзор интерфейсов SCSI^[8]

Наименование	Разрядность шины	Частота шины	Пропускная способность	Максимальная длина кабеля	Максимальное количество устройств
SCSI	8 бит	5 МГц	5 Мбайт/сек	6 м (25 м с HVD)	8
Fast SCSI	8 бит	10 МГц	10 Мбайт/сек	3 м (25 м с HVD)	8
Wide SCSI	16 бит	10 МГц	20 Мбайт/сек	3 м (25 м с HVD)	16
Ultra SCSI	8 бит	20 МГц	20 Мбайт/сек	1,5—3 м (25 м с HVD)	4—8
Ultra Wide SCSI	16 бит	20 МГц	40 Мбайт/сек	1,5—3 м (25 м с HVD)	4—16
Ultra2 SCSI	8 бит	40 МГц	40 Мбайт/сек	12 м (25 м с HVD)	8
Ultra2 Wide SCSI	16 бит	40 МГц	80 Мбайт/сек	12 м (25 м с HVD)	16
Ultra3 SCSI	16 бит	40 МГц DDR	160 Мбайт/сек	12 м	16
Ultra-320 SCSI	16 бит	80 МГц DDR	320 Мбайт/сек	12 м	16
Ultra-640 SCSI	16 бит	160 МГц DDR	640 Мбайт/сек	10 м	16

Стандартизован ANSI в 1986 г. Использовалась восьмибитная шина с пропускной способностью в 1,5 Мбайт/сек в асинхронном режиме и 5 Мбайт/сек в синхронном режиме^[9]. Максимальная длина кабеля — до 6 метров.

Этот стандарт был предложен в 1989 году и существовал в двух вариантах — Fast SCSI и Wide SCSI.

Fast SCSI характеризуется удвоенной пропускной способностью (до 10 Мбайт/сек).

Wide SCSI в дополнение к этому имеет удвоенную разрядность шины (16 бит), что позволяет достичь скорости передачи до 20 МБ/сек.

При этом максимальная длина кабеля ограничивалась тремя метрами.

Также в этом стандарте была предусмотрена 32-битная версия Wide SCSI, которая позволяла использовать два шестнадцатибитных кабеля на одной шине, но эта версия не получила распространения.

Также известен под названием Ultra SCSI.

Предложен в 1992 году.

Пропускная способность шины составила 20 Мбайт/сек для восьмибитной шины и 40 Мбайт/сек — для шестнадцатибитной. Максимальная длина кабеля так и осталась равной трём метрам.

Устройства, отвечающие этому стандарту, известны своей чувствительностью к качеству элементов системы (кабель, терминаторы).

Предложен в 1997 году.

Использует LVDS. Максимальная длина кабеля — 12 метров, пропускная способность — до 80 Мбайт/сек.

Также известен под названием Ultra-160 SCSI.

Предложен в конце 1999 года.

Имеет удвоенную пропускную способность (по сравнению с Ultra-2 SCSI), которая составила 160 Мбайт/сек. Увеличения пропускной способности удалось достичь за счёт одновременного использования фронтов и срезов импульсов.

В этот стандарт было добавлено использование CRC (Cyclic Redundancy Check), предупреждение ошибок.

Также известен под названием Fast Ultra-320.

Развитие интерфейса Ultra-3 с удвоенной скоростью передачи данных (до 320 Мбайт/сек).

Предложен в начале 2003 года.

Удвоенная пропускная способность (640 Мбайт/сек). В связи с резким сокращением максимальной длины кабеля неудобен для использования с более чем двумя устройствами, поэтому не получил широкого распространения.

В терминологии SCSI взаимодействие идёт между инициатором и целевым устройством. Инициатор посылает команду целевому устройству, которое затем отправляет ответ инициатору.

Команды SCSI посылаются в виде блоков описания команды (англ. Command Descriptor Block, CDB). Длина каждого блока может составлять 6, 10, 12, 16 или 32 байта. В последних версиях SCSI блок может иметь переменную длину. Блок состоит из однобайтового кода команды и параметров команды.

После получения команды целевое устройство возвращает значение 00h в случае успешного получения, 02h в случае ошибки или 08h в случае, если устройство занято. В случае, если устройство вернуло ошибку, инициатор обычно посылает команду запроса состояния. Устройство возвращает Key Code Qualifier (KCQ).

Все команды SCSI делятся на четыре категории: N (non-data), W (запись данных от инициатора целевым устройством), R (чтение данных) и B (двусторонний обмен данными). Всего существует порядка 60 различных команд SCSI, из которых наиболее часто используются:

• Test unit ready — проверка готовности устройства, в том числе наличия диска в дисководе.
• Inquiry — запрос основных характеристик устройства.
• Send diagnostic — указание устройству провести самодиагностику и вернуть результат.
• Request sense — возвращает код ошибки предыдущей команды.
• Read capacity — возвращает ёмкость устройства.
• Format Unit
• Read (4 варианта) — чтение.
• Write (4 варианта) — запись.
• Write and verify — запись и проверка.
• Mode select — установка параметров устройства.
• Mode sense — возвращает текущие параметры устройства.

Каждое устройство на SCSI-шине имеет как минимум один номер логического устройства (LUN — англ. Logical Unit Number). В некоторых более сложных случаях одно физическое устройство может представляться набором LUN.

Для возможности работы нескольких независимых целевых устройств SCSI в UNIX-подобных операционных системах применяется адресация из произвольно назначаемого драйвером идентификатора целевого устройства (SCSI target id) и номера LUN, сконфигурированного на нём.

Для устройств типа приводов CD/DVD/Blu-Ray, в том числе их разновидностей с возможностью записи, разработан MMC — Multimedia Command Set. Некоторые приводы, например, производства Asus и Pioneer, используют конкурирующий стандарт Mt. Fuji, отличающийся от MMC в некоторых нюансах.

Параллельные шины SCSI всегда должны терминироваться с обеих сторон для обеспечения нормального функционирования. Подавляющее большинство контроллеров и многие устройства имеют возможность автотерминирования — использования встроенного терминатора.

По состоянию на 2003 год^[10]:

• IDC50 (внутренний SCSI-1, Fast. Ultra)
• HD68 (Ultra 2 LVD, ULtra Wide внешний или внутренний)
• CN50 — Centronics 50 (внешний)
• HD50 (SCSI-1, Fast внешний)
• DB25 (внешний, использовался на старых Macintosh, Iomega Zip)
• VHDCI (Ultra Wide, Ultra2 Wide, Ultra 3 в RAID-системах)
• MD50 (SCSI-2)

• LUN
• HBA
• Fibre Channel
• Сетевая карта
• Thunderbolt

• Технический комитет T10 Архивная копия от 8 декабря 2020 на Wayback Machine (стандарты SCSI)
• Виртуальная библиотека документов о SCSI Архивная копия от 14 марта 2006 на Wayback Machine
• IP-over-SCSI Архивная копия от 31 августа 2016 на Wayback Machine
• SCSI-контроллеры Ultra160 Архивная копия от 12 февраля 2006 на Wayback Machine
• Внешний вид разных разъемов SCSI