云存储技术博客：光头老蒋

第一节           SCSI详解

小型计算机系统接口（SCSI，Small Computer System Interface）是一种用于计算机及其周边设备之间（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。SCSI标准定义了命令、通讯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、连结层、通讯层、应用层），最大部份的应用是在储存设备上（例如硬盘、磁带机）；但，其实SCSI可以连接的设备包括有扫描器、光学装置(像CD、DVD)、打印机……等等，SCSI命令中有条列出支援的装置SCSI周边装置。

50针的SCSI接头

SCSI接口从诞生到现在已经历了二十多年的发展，先后衍生出了SCSI-1、Fast SCSI、FAST-WIDE-SCSI-2、Ultra SCSI、Ultra2 SCSI、Ultra160 SCSI、Ultra320 SCSI等，现在市场中占据主流的是Ultra160 SCSI、Ultra320 SCSI接口产品。

　　在系统中应用SCSI必须要有专门的SCSI控制器，也就是一块SCSI控制卡，才能支持SCSI设备，这与IDE硬盘不同。在SCSI控制器上有一个相当于CPU的芯片，它对SCSI设备进行控制，能处理大部分的工作，减少了中央处理器的负担（CPU占用率）。在同时期的硬盘中，SCSI硬盘的转速、缓存容量、数据传输速率都要高于IDE硬盘，因此更多是应用于商业领域。

　　SCSI最早是1979年由美国的Shugart公司（希捷公司前身）制订的，在1986年获得了ANSI（美国标准协会）的承认，称为SASI（Shugart Associates System Interface施加特联合系统接口），也就是SCSI-1。SCSI-1是第一个SCSI标准，支持同步和异步SCSI外围设备；使用8位的通道宽度；最多允许连接7个设备；异步传输时的频率为3MB/S，同步传输时的频率为5MB/s；支持WORM外围设备。它采用25针接口，因此在连接到SCSI卡（SCSI卡上接口为50针）上时，必须要有一个内部的25针对50针的接口电缆。该种接口已基本被淘汰，在相当古老的设备上或个别扫描仪设备上还能看到。

　　SCSI-2有被称为Fast SCSI，它在SCSI-1的基础上做出了很大的改进，还增加了可靠性，数据传输率被提高到了10MB/s，仍旧使用8位的并行数据传输，还是最多7个设备。后来又进行了改进，推出了支持16位并行数据传输的WIDE-SCSI-2（宽带）和FAST-WIDE-SCSI-2（快速宽带），其中WIDE-SCSI-2的数据传输率并没有提高，只是改用16位传输；而FAST-WIDE-SCSI-2则是把数据传输率提高到了20MB/s。

　　SCSI-3标准版本是在1995年推出的，也习惯称为Ultra SCSI，其同步数据传输速率为20MB/s。若使用16位传输的Wide模式时，数据传输率更可以提高至40MB/s。允许接口电缆的最大长度为1.5米。

　　1997年推出了Ultra2 SCSI（Fast－40）标准版本，其数据通道宽度仍为8位，但其采用了LVD（Low Voltage Differential，低电平微分）传输模式，传输速率为40MB/s，允许接口电缆的最长为12米，大大增加了设备的灵活性，支持同时挂接15个装置。随后其推出了WIDE ULTRA 2 SCSI接口标准，它采用16位数据通道带宽，最高传输速率可达80MB/S，允许接口电缆的最长为12米，同样支持同时挂接15个装置，大大增加了设备的灵活性。

　　LVD可以使用更低的电压，因此可以将差动驱动程序和接收程序集成到硬盘的板载SCSI控制器中。老式SCSI需要使用独立的、耗电的高压器件。由于LVD使用的是低电压和低电流器件，因此可以将差动收发器集成在硬盘的板载SCSI控制器中，不再需要单独的高成本外部高电压差动组件。

　　LVD 硬盘可进行多模式转换，当所有条件都满足时，硬盘就工作在 LVD 模式下；反之如果并非所有条件都满足，硬盘将降为单端工作模式。LVD硬盘带宽的增加对于服务器环境来说意味着更理想的性能。服务器环境都要求有快速响应、必须能够进行随机访问和大工作量的队列操作。当使用诸如CAD、CAM、数字视频和各种RAID等软件的时候，带宽增加的效果能够立杆见影，信息可以迅速而轻松地进行传输。

　　Ultra160 SCSI，也称为Ultra3 SCSI LVD，是一种比较成熟的SCSI接口标准，是在Ultra2 SCSI的基础上发展起来的，采用了双转换时钟控制、循环冗余码校验和域名确认等新技术。双转换时钟控制在不提高接口时钟频率的情况下使数据传输率提高了一倍，这是Ultral60 SCSI接口速率大幅提高的关键。采用Ultra160 SCSI，实现起来简单容易，风险小。在增强了可靠性和易管理性的同时，Ultra160 SCSI的传输速率为Ultra2 SCSI的2倍，达到160MB/s。

　　Ultra160 SCSI接口具备如下特点：

Ultra2和Ultra160的设备可以同时安装在一条总线上，Ultra160设备性能不会下降；

通过提高检纠错能力增强了产品的可靠性；

具有监控接口性能和较高可靠传输速率的能力；

用于单个设备的电缆长度可达25米，用于2个或多个设备的电缆长度可达12米；

在1个通道上支持多达15个SCSI设备；

　　Ultra320 SCSI，也称为Ultra4 SCSI LVD，是比较新型的SCSI接口标准。Ultra320 SCSI是在Ultra160 SCSI的基础上发展起来的，Ultra160 SCSI的优势得以继续发扬，Ultra160 SCSI的3项关键技术，即双转换时钟控制、循环冗余码校验和域名确认，都得到保留。以前以往的SCSI接口标准中，SCSI接口支持两种传输模式: 异步和同步。Ultra320 SCSI引入了调步传输模式，在这种传输模式中，简化了数据时钟逻辑，使Ultra320 SCSI的高传输速度成为可能。Ultra320 SCSI传输速率可以达到320MB/s。

Ultra320 SCSI主要具有以下特点：

双倍速率数据传输，数据传输速率比Ultra160 SCSI提高了一倍；

分组化的SCSI，支持分组协议;

快速仲裁和选择，大大提高了总线的利用率;

读写数据流，把数据传输的开销降到最低;

流控制，提高总线利用率。

SCSI是属于高速的并行传输方式，为了避免信号的反射，在整串SCSI数据线的头和尾都要接上一个终端器才行。一般SCSI卡上预设的都是自动调整SCSI终端，意即当SCSI卡是末端设备时，SCSI卡会为自己加上终端器，反之则不会。

SCSI小知识一：

 
 
SCSI的外接接头型式比较多样化，SCSI的外接接头型式比较多样化，共有25pin、50pin大头、50pin小头及68pin共4种。早期的MAC电脑，或是扫描仪所附赠的简易SCSI卡，通常是25pin这一种。比较旧的SCSI卡（如早期的ISA接口SCSI卡），通常都是50pin大头的型式。现今一般的SCSI卡则是50pin小头的型式，而具Wide SCSI功能者则是68pin这一型式。

SCSI 小知识二：
单端SCSI与差分SCSI的区别
单端SCSI与差分SCSI的区别单端SCSI与差分SCSI的区别区别是SCSI的信号不一样,电压不一样,所以传输距离不一样,Single-Ended单端中每个信号都是通过总线中的一根电缆传送的。
DIFF差分通过总线传送时是靠两根电缆上的电压差传送的。
S.E与DIFF的信号最大传输距离也不同。DIFF较S.E的有效电平高，信号衰减也较慢，所以传输距离也较远。
现在差分是一种提高信号完整性和减少Skew的一种物理方法。它大大减少了误码率，这种差分技术被大量应用在高速传输中如Fibre channel, SATA, SAS, infiniband and so on,而单端SCSI就没有这种特性.
差分信号传输，是通过两根平行的线来传递一个信号；信号电平通过两根线的电压差来表现。
因为两根线平行，且靠得比较近，受到干扰时，电压上升和下降几乎相同，两根线的电压差得以保持不变，可以消除很多干扰信号。
比较早的差分应用是RS485，现在的SATA和SAS也都用差分信号.

 
 单端SCSI
 HVD差分SCSI
     LVD低压差分SCSI
HVD高压差分卡/LDV低压差分卡
高电平信号差分卡，简称高压差分卡，外观和普通的SCSI卡是没有什么区别的，区别的是一个是HVD信号，一个是LVD信号，这两种信号是不能兼容的，也就是说高压差分卡连接普通的SCSI硬盘是不能识别的。
大多是中型以上主机所采用之 SCSI 介面。它提供了很好的讯号传输品质，也就可支援较长的讯号线 总长了。它并不和常见的 Single-Ended 相容，换言之，两钟介质介面设备原則上是不能同在一条 SCSI Bus 上的，除非有另选购使用一钟 "SE-转Diff. 转换器"，可以允许作弹性的 Single-Ended和HVD，即 Differential 设备之连接。 不过一般而言，说的若是 "differential" 多指的是 High Voltage Differential (HVD)。现在有了新的协定 LVD (Low Voltage Differential)，是在 Ultra SCSI 之后开始推行的，可使得传输信号长达 12米， 这在实际应用上已经绰绰有余了。在 Ultra 2 SCSI 介面，已將之列为标准规范内。而在 LVD 的介面下，多支援以往的 SE 介面设备，這可从 LVD/SE 多模終端器上获得证明，只是若在一条 LVD Bus 中，有一個 SE 设备时，则整条 Bus 均将改为 Single Ended 以及受到原 SE 之限制了。建议是 不要把 SE 和 LVD设备, 放在同一条 SCSI Bus 上，能夠避免问题。
总结，单端的SCSI设备可以连接到LVD低压差分，但是HVD高压差分则和其他两个都不兼容。