6.2.1 小型计算机系统接口(SCSI)
小型计算机系统接口(Small Computer System Interface,SCSI)是一种ANSI标准,一种用于计算机和智能设备之间(硬盘、软驱、光驱、打印机、扫描仪等)系统级接口的独立处理器标准。标准定义了命令、通信协定以及实体的电气特性(换成OSI的说法,就是占据了实体层、链接层、通信层、应用层),是Apple Mac计算机、PC以及众多UNIX系统用来连接外围设备的一种并行接口标准。其标准物理接口如图6-6所示。
图6-6 SCSI接口
SCSI系列包括:SCSI-1、SCSI-2、SCSI-3以及最近通过的标准串行连接方式的SCSI(SAS:Standard Serial Attached SCSI),见表6-1。
SCSI-1是最原始的版本,异步传输的频率为3Mbit/S,同步传输的频率为5Mbit/s。虽然现在几乎被淘汰了,但还会使用在一些扫描仪和内部ZIP驱动器中,采用的是25针接口。
早期的SCSI-2,称为FastSCSI,通过提高同步传输的频率使数据传输速率从原有的5Mbit/s提高为10Mbit/s,支持8位并行数据传输,可连7个外设。后来出现的WideSCSI,支持16位并行数据传输,数据传输率也提高到了20Mbit/s,可连16个外设。此版本的SCSI使用一个50针的接口,主要用于扫描仪、CD-ROM驱动器及老式硬盘中。
表6-7 SCSI分类
SCSI-3是SCSI标准的首个平行界面标准,由Adaptec及SCSITA于1992年制定。SCSI-3在8-bit的线路可有20Mbit/s的速度,而在16-bit的环境可有40Mbit/s。不过,仪器的距离必须在3m以内。SCSI-3解决了旧SCSI版本中存在的终结和延迟问题。此外通过即插即用(plug-and-play)操作,自动分配SCSI ID和终结,使SCSI安装更为容易。与SCSI-2支持8台设备相比,SCSI-3能支持32台设备。SCSI-3改变了文档结构,它不是指用以处理所有不同层和电气接口(electrical interface)的单个文档,而是涵盖物理层、有关电接口基本协议、基本命令设置层(SPC)以及特殊协议层等的文档集合。
SAS(Serial Attached SCSI,串行SCSI)是由并行SCSI物理存储接口演化而来,是由ANSI INCITS T10技术委员会开发的新的存储接口标准。与并行方式相比,串行方式提供更快速的通信传输速度以及更简易的配置。此外SAS支持与串行ATA设备兼容,且两者可以使用相类似的电缆。SATA的硬盘可接在SAS的控制器使用,但SAS硬盘并不能接在SATA的控制器使用。SAS是点对点(point-to-point)连接,并允许多个端口集中于单个控制器上,可以创建在主板(mother board)也可以另外添加。该技术创建在强大的并行SCSI通信技术基础上。SAS是采用SATA兼容的电缆线采取点对点连接方式,从而在计算机系统中不需要创建菊花链(daisy-chaining)方式便可简单地实现线缆安装。
SCSI的优点包括:
1)SCSI可支持多个设备,SCSI-2(FastSCSI)最多可接7个SCSI设备,WideSCSI-2以上可接16个SCSI设备。也就是说,所有的设备只需占用一个IRQ,同时SCSI还支持相当广的设备,如CD-ROM、DVD、CDR、硬盘、磁带机、扫描仪等。
2)SCSI还允许在对一个设备传输数据的同时,另一个设备对其进行数据查找。这就可以在多任务操作系统如Linux、WindowsNT中获得更高的性能。
3)SCSI占用CPU极低,确实在多任务系统中占有着明显的优势。由于SCSI卡本身带有CPU,可处理一切SCSI设备的事务,在工作时主机CPU只要向SCSI卡发出工作指令,SCSI卡就会自己进行工作,工作结束后返回工作结果给CPU,在整个过程中,CPU均可以进行自身工作。
4)SCSI设备还具有智能化,SCSI卡自己可对CPU指令进行排队,这样就提高了工作效率。在多任务时硬盘会在当前磁头位置,将邻近的任务先完成,再逐一进行处理。
5)最快的SCSI总线有160Mbit/s的带宽,这要求使用一个64位的66MHz的PCI插槽,因此在PCI-X总线标准中所能达到的最大速度为80Mbit/s,若配合10000rpm或15000rpm转速的专用硬盘使用将带来明显的性能提升。
SCSI的缺点主要是在同样条件下,SCSI硬盘内部传输速度要比IDE慢一些。因为SCSI硬盘的控制指令比IDE硬盘复杂,SCSI硬盘在标识硬盘扇区时用了线性的概念,即硬盘只有第1扇区、第2扇区,不像IDE硬盘,是柱面、磁头、扇区这种三维格式。目前的操作系统内部也使用线性编号的扇区,但BIOS只接受三维格式的磁盘请求,所以操作系统必须把磁盘请求转换为三维格式,这样IDE硬盘可直接使用,但SCSI为了和BIOS兼容还得将三维格式的磁盘请求转换为线性编号,这样硬盘的数据传输率就大大降低了。除此之外,SCSI性能价格比不高。