SCSI Paralelo (formalmente, Interfaz Paralela SCSI o SPI ) es la primera de las implementaciones de interfaz en la familia SCSI . SPI es un bus paralelo ; hay un conjunto de conexiones eléctricas que se extienden desde un extremo del bus SCSI al otro. Un dispositivo SCSI se conecta al bus pero no lo interrumpe. Ambos extremos del bus deben estar terminados.
SCSI es una interfaz periférica peer-to-peer . Cada dispositivo se conecta al bus SCSI de manera similar. Según la versión, se pueden conectar hasta 8 o 16 dispositivos a un solo bus. Puede haber varios hosts y varios dispositivos periféricos, pero debe haber al menos un host. El protocolo SCSI define la comunicación de host a host, de host a un dispositivo periférico y de dispositivo periférico a dispositivo periférico. [a] El chip Symbios Logic 53C810 es un ejemplo de una interfaz de host PCI que puede actuar como un objetivo SCSI.
SCSI-1 y SCSI-2 tienen la opción de verificación de errores de bit de paridad . A partir de SCSI-U160 (parte de SCSI-3), todos los comandos y datos se verifican en busca de errores mediante una verificación de redundancia cíclica .
Los dos primeros estándares formales de SCSI, SCSI-1 y SCSI-2, describieron el SCSI paralelo. El estándar SCSI-3 dividió el marco en capas separadas, lo que permitió la introducción de otras interfaces de datos más allá del SCSI paralelo. La versión SCSI-1 original del bus paralelo tenía 8 bits de ancho (más un noveno bit de paridad ). El estándar SCSI-2 permitió un funcionamiento más rápido (10 MHz) y buses más anchos (16 bits o 32 bits). La opción de 16 bits se convirtió en la más popular.
A 10 MHz con un ancho de bus de 16 bits es posible alcanzar una velocidad de datos de 20 MB/s. Las ampliaciones posteriores del estándar SCSI permitieron velocidades más rápidas: 20 MHz, 40 MHz, 80 MHz, 160 MHz y, finalmente, 320 MHz. A 320 MHz x 16 bits hay una velocidad máxima teórica de datos de 640 MB/s.
Debido a las limitaciones técnicas de un sistema de bus paralelo, SCSI ha evolucionado desde entonces hacia interfaces seriales más rápidas, principalmente Serial Attached SCSI y Fibre Channel . El protocolo iSCSI no describe una interfaz de datos, sino que utiliza cualquier red IP , generalmente ejecutada sobre Ethernet .
SCSI paralelo no es un único estándar, sino un conjunto de estándares estrechamente relacionados. Hay una docena de nombres de interfaz SCSI, la mayoría con una redacción ambigua (como Fast SCSI, Fast Wide SCSI, Ultra SCSI y Ultra Wide SCSI); tres estándares SCSI, cada uno de los cuales tiene una colección de características modulares y opcionales; varios tipos de conectores diferentes; y tres tipos diferentes de señalización de voltaje. El fabricante líder de tarjetas SCSI, Adaptec , ha fabricado más de 100 variedades de tarjetas SCSI a lo largo de los años. En la práctica, muchos técnicos experimentados simplemente se refieren a los dispositivos SCSI por su ancho de banda de bus (es decir, SCSI 320 o SCSI 160) en megabytes por segundo.
A partir de 2003 [actualizar], solo ha habido tres estándares SCSI: SCSI-1, SCSI-2 y SCSI-3. Todos los estándares SCSI han sido modulares, definiendo varias capacidades que los fabricantes pueden incluir o no. Los proveedores individuales y la Asociación Comercial SCSI han dado nombres a combinaciones específicas de capacidades. Por ejemplo, el término Ultra SCSI no está definido en ninguna parte del estándar, pero se usa para referirse a implementaciones SCSI que envían señales al doble de velocidad que Fast SCSI . Dicha velocidad de señalización no es compatible con SCSI-2, pero es una opción permitida por SCSI-3. De manera similar, ninguna versión del estándar requiere señalización diferencial de bajo voltaje (LVD), pero los productos llamados Ultra-2 SCSI incluyen esta capacidad. Esta terminología es útil para los consumidores porque el dispositivo Ultra-2 SCSI tiene un conjunto de capacidades mejor definido que simplemente identificarlo como SCSI-3 .
A partir de SCSI-3, el estándar SCSI se ha mantenido como una colección de estándares flexible, cada uno de los cuales define una determinada parte de la arquitectura SCSI y se unen entre sí mediante el Modelo arquitectónico SCSI . Este cambio separa las diversas interfaces de SCSI del conjunto de comandos SCSI , lo que permite que los dispositivos que admiten comandos SCSI utilicen cualquier interfaz (incluidas las que no están especificadas por T10) y también permite que las interfaces definidas por T10 se utilicen de maneras alternativas.
Ninguna versión del estándar ha especificado qué tipo de conector SCSI debe utilizarse. Véase § Conectores externos.
El estándar SCSI original, SCSI-1, se derivó de Shugart Associates System Interface (SASI) y fue adoptado formalmente en 1986 por ANSI . SCSI-1 cuenta con un bus paralelo de 8 bits (con paridad ), que funciona de forma asíncrona a 3,5 MB/s, o 5 MB/s en modo síncrono, y una longitud máxima de cable de bus de 6 metros (20 pies), significativamente más larga que el límite de 18 pulgadas (0,46 m) de la interfaz ATA también popular en ese momento. Una variación poco frecuente del estándar original presentaba señalización diferencial de alto voltaje y admitía una longitud máxima de cable de 25 metros (82 pies). [ cita requerida ]
SCSI-2 se introdujo en 1994 y dio origen a las variantes Fast SCSI y Wide SCSI . Fast SCSI duplicó la velocidad de transferencia máxima a 10 MB/s manteniendo los mismos cables de 50 pines, mientras que Wide SCSI duplicó el ancho del bus a 16 bits además de eso para alcanzar una velocidad de transferencia máxima de 20 MB/s, utilizando nuevos cables de 68 pines. Sin embargo, estas mejoras se produjeron a costa de reducir la longitud máxima del cable a tres metros. SCSI-2 también especificó una versión de 32 bits de Wide SCSI, que utilizaba dos cables de 16 bits por bus. La implementación de 32 bits fue ignorada en gran medida porque se consideró costosa e innecesaria, y se retiró oficialmente en SCSI-3.
SCSI-2 amplió el conjunto de comandos con el Common Command Set (CCS) para ofrecer un mejor soporte de dispositivos distintos de las unidades de disco, introdujo la cola de comandos (hasta 256 comandos por dispositivo) y endureció los requisitos de algunas características que eran opcionales en SCSI-1; la paridad ahora era obligatoria y el adaptador host debía proporcionar energía de terminación para admitir la terminación activa. Los dispositivos SCSI-1 generalmente seguirían siendo compatibles, aunque simplemente ignorarían las nuevas características. [6]
Se introdujo un modo diferencial de alto voltaje (HVD) que era incompatible con el modo de un solo extremo (SE) estándar para adaptarse a longitudes de bus más largas.
Antes de que Adaptec y, posteriormente, la SCSI Trade Association codificaran la terminología, los primeros dispositivos SCSI paralelos que superaban las capacidades de SCSI-2 se denominaban simplemente SCSI-3. Estos dispositivos, también conocidos comoUltra SCSI [7]o Fast-20 SCSI[8]se introdujeron en 1996. SCSI-3 en sí no es tanto un documento único como una colección de varios estándares que han recibido actualizaciones en diferentes momentos.
La velocidad del bus se duplicó nuevamente a 20 MB/s para sistemas estrechos (8 bits) y 40 MB/s para sistemas anchos (16 bits). La longitud máxima del cable se mantuvo en 3 metros, pero el Ultra SCSI de un solo extremo se ganó una reputación inmerecida de extrema sensibilidad a la longitud y el estado del cable (los cables, conectores o terminadores defectuosos eran a menudo los culpables de los problemas de inestabilidad).
A diferencia de los estándares SCSI anteriores, SCSI-3 (velocidad Fast-20) requiere terminación activa.
Este estándar se introdujo en 1997 y presentaba un bus LVD. Por este motivo, a veces se hace referencia a Ultra-2 como LVD SCSI. La mayor resistencia al ruido de LVD permitió una longitud máxima de cable de bus de 12 metros. Al mismo tiempo, la velocidad de transferencia de datos se incrementó a 80 MB/s. Es posible mezclar dispositivos de un solo extremo (SE) y dispositivos Ultra-2 en el mismo bus, pero conectar solo un único dispositivo SE obliga a todo el bus a funcionar en modo de un solo extremo con todas sus limitaciones, incluida la velocidad de transferencia. El estándar también introdujo la interconexión de cables de muy alta densidad (VHDCI), un conector muy pequeño que permite la colocación de cuatro conectores SCSI anchos en la parte posterior de una única ranura para tarjeta PCI. En realidad, Ultra-2 SCSI tuvo una vida útil relativamente corta, ya que pronto fue reemplazado por Ultra-3 (Ultra-160) SCSI.
Ultra-3 incluye cinco nuevas características opcionales:
Presentada por primera vez como Ultra-160 hacia fines de 1999, esta iteración mejoró el estándar Ultra-2 agregando las primeras tres mejoras. [9]
Los dispositivos que admitían las cinco características se comercializaron como Ultra-160+ o Ultra-3 (U3). El ancho de bus de 8 bits, así como la operación HVD, se eliminaron a partir de Ultra-3. [6]
Ultra-320 incluyó las características Ultra-160+ como obligatorias, duplicó el reloj a 80 MHz para una tasa máxima de transferencia de datos de 320 MB/s e incluyó transmisión de datos de lectura/escritura para una menor sobrecarga en las transferencias de datos en cola, así como control de flujo. [6] El último borrador de trabajo para este estándar es la revisión 10 y está fechado el 6 de mayo de 2002. Casi todos los discos duros SCSI que se fabricaban a fines de 2003 eran dispositivos Ultra-320.
Ultra-640 (también conocido como Fast-320 ) se promulgó como estándar (INCITS 367-2003 o SPI-5) a principios de 2003. Duplica la velocidad de la interfaz una vez más, esta vez a 640 MB/s. Ultra-640 supera los límites de la señalización LVD; la velocidad limita drásticamente las longitudes de los cables, lo que lo hace poco práctico para más de uno o dos dispositivos. Debido a esto, los fabricantes se saltaron Ultra-640 y desarrollaron en su lugar para Serial Attached SCSI .
Además del bus de datos y las señales de paridad, un bus SCSI paralelo contiene nueve señales de control: [10]
También hay tres señales de nivel de CC:
Existen tres variantes eléctricamente diferentes del bus paralelo SCSI: de extremo único (SE), diferencial de alto voltaje (HVD) y diferencial de bajo voltaje (LVD). Las versiones HVD y LVD utilizan señalización diferencial y, por lo tanto, requieren un par de cables para cada señal. Por lo tanto, la cantidad de señales necesarias para implementar un bus SCSI es una función del ancho y el voltaje del bus:
Todos los dispositivos en un bus SCSI paralelo deben tener un ID SCSI, que puede configurarse mediante puentes en dispositivos más antiguos o en el software. Los anchos de campo del ID SCSI son:
El bus SCSI paralelo pasa por ocho fases posibles a medida que se procesa un comando . No todas las fases se producirán en todos los casos:
La lista anterior no implica una secuencia específica de eventos. Después de un comando a un objetivo para enviar datos al iniciador y de recibir un estado de comando completo, el iniciador podría enviar otro comando o incluso enviar un mensaje.
Ninguna versión del estándar ha especificado nunca qué tipo de conector se debe utilizar. Los fabricantes han ido desarrollando con el tiempo tipos específicos de conectores para dispositivos SCSI paralelos. Los conectores para dispositivos SCSI serie se han diversificado en diferentes familias para cada tipo de protocolo SCSI serie.
Los dispositivos SCSI-1 paralelos originales solían utilizar conectores de cinta micro voluminosos , y los dispositivos SCSI-2 solían utilizar conectores MD50. Los conectores evolucionaron hacia conectores de alta densidad (HD) y, más recientemente, hacia conectores de conector único .
Los conectores para buses SCSI anchos tienen más pines y cables que los de los buses SCSI angostos; normalmente, 50 pines para los buses SCSI angostos y 68 pines para los buses SCSI anchos. En algunos de los primeros dispositivos, los buses SCSI paralelos anchos utilizaban dos o cuatro conectores y cables, mientras que los buses SCSI angostos utilizaban solo uno.
En el caso de los conectores HD, un cable normalmente tiene conectores macho, mientras que un dispositivo SCSI (por ejemplo, un adaptador host o una unidad de disco) tiene conectores hembra. Un conector hembra en un cable está pensado para conectarse a otro cable (para lograr una longitud adicional o para conectar dispositivos adicionales).
Los buses SCSI paralelos siempre deben tener terminaciones en ambos extremos para garantizar un funcionamiento confiable. Sin terminación, las transiciones de datos se reflejan en los extremos del bus y causan distorsión de pulsos y posible pérdida de datos.
Uno o más dispositivos del bus proporcionan un voltaje de terminación de CC positivo, generalmente el adaptador host . Este voltaje positivo se denomina TERMPOWER y suele rondar los +4,3 voltios. TERMPOWER normalmente se genera mediante una conexión de diodo a +5,0 voltios. Esto se denomina circuito diodo-OR y está diseñado para evitar el reflujo de corriente hacia el dispositivo de suministro. Un dispositivo que suministra TERMPOWER debe poder proporcionar hasta 900 mA en un bus de un solo extremo o 600 mA en un bus diferencial.
La terminación puede ser pasiva o activa. Con la terminación pasiva, cada línea de señal termina con dos resistencias, 220 Ω a TERMPOWER y 330 Ω a tierra. La terminación activa utiliza un pequeño regulador de voltaje que proporciona una fuente de alimentación de +2,85 V. Cada línea de señal termina con una resistencia de 110 Ω a esta fuente de alimentación. La terminación activa proporciona una mejor adaptación de impedancia que la terminación pasiva porque la mayoría de los cables planos tienen una impedancia característica de aproximadamente 110 Ω. La terminación perfecta forzada (FPT) es similar a la terminación activa, pero con circuitos de sujeción de diodos adicionales que absorben cualquier sobreimpulso o subimpulso de voltaje residual.
En la práctica actual, la mayoría de los buses SCSI paralelos son LVD y, por lo tanto, requieren una terminación activa externa. El circuito de terminación habitual consta de un regulador lineal de +2,85 V y dispositivos de red de resistencias SCSI disponibles comercialmente (no resistencias individuales).
Los terminadores deben coincidir con el tipo de bus SCSI. El uso de un terminador SE (de un solo extremo) en un bus LVD hace que el bus vuelva a las velocidades SE, incluso si todos los demás dispositivos y cables son capaces de funcionar con LVD (el mismo efecto que cualquier otro dispositivo SE). Los terminadores pasivos pueden hacer que la comunicación a velocidad ultra sea poco fiable.
Generalmente, y reflejando el orden en el que se introdujo cada tipo de terminador, los terminadores no marcados son pasivos, los marcados solo como activos son SE y solo los marcados como LVD (o SE/LVD) terminarán correctamente un bus LVD y le permitirán operar a velocidades LVD completas.
Algunas de las primeras unidades de disco incluían terminadores internos, pero la mayoría de las unidades de disco modernas no proporcionan terminación y ésta debe proporcionarse externamente.
Existe un caso especial en los sistemas SCSI que tienen dispositivos mixtos de 8 y 16 bits donde puede requerirse una terminación de bytes altos .
Los distintos transportes SCSI que no son compatibles entre sí suelen tener conectores exclusivos para evitar la conexión incorrecta accidental de dispositivos incompatibles. Por ejemplo, no es posible conectar un disco SCSI paralelo a una placa base FC-AL ni conectar un cable entre un iniciador SSA y una carcasa FC-AL.
Los dispositivos SCSI de la misma familia de transporte SCSI son generalmente compatibles con versiones anteriores . Dentro de la familia SCSI paralela, por ejemplo, es posible conectar un disco duro Ultra-3 SCSI a un controlador Ultra-2 SCSI. La interfaz funciona con el estándar común más bajo admitido, Ultra-2 en este caso. Los dispositivos Ultra-2, Ultra-160 y Ultra-320 pueden combinarse libremente en el bus LVD paralelo sin comprometer el rendimiento.
Los dispositivos de un solo extremo y LVD se pueden conectar al mismo bus, pero todos los dispositivos funcionarán a una velocidad más lenta en el caso de los de un solo extremo. El estándar SPI-5 (que describe hasta Ultra-640) deja obsoletos los dispositivos de un solo extremo, por lo que algunos dispositivos pueden no ser compatibles con versiones anteriores desde el punto de vista eléctrico.
Algunos adaptadores de host ofrecen compatibilidad mediante un puente SCSI para dividir eléctricamente el bus en una mitad SE y una mitad LVD, de modo que los dispositivos LVD puedan funcionar a máxima velocidad. [11] Otros adaptadores pueden proporcionar múltiples buses (canales).
Los dispositivos SCSI angostos y anchos se pueden conectar al mismo bus paralelo. Todos los dispositivos angostos se deben colocar en un extremo y todos los dispositivos anchos en el otro extremo. La parte más ancha del bus debe terminar entre los dispositivos anchos y angostos porque la mitad superior del bus termina con el último dispositivo ancho. Esto se puede hacer con un cable diseñado para conectar la parte ancha del bus a la parte angosta que proporcione un lugar para enchufar un terminador o incluya el terminador mismo. [b] Los comandos de capacidad específicos permiten que los dispositivos determinen si sus socios están usando todo el bus ancho o solo la mitad inferior y controlen el bus en consecuencia.
Como alternativa, cada dispositivo estrecho se puede conectar al bus ancho mediante un adaptador. Siempre que el bus esté terminado con un terminador ancho (interno o externo), no es necesario utilizar una terminación especial.
Los dispositivos SCSI paralelos con conector único (SCA) se pueden conectar a cadenas de controladores/unidades más antiguas mediante adaptadores SCA. Aunque estos adaptadores suelen tener conectores de alimentación auxiliar, se recomienda tener cuidado al conectarlos, ya que es posible dañar los dispositivos al conectarles alimentación externa.
Cada dispositivo SCSI paralelo (incluido el adaptador host de la computadora ) debe configurarse para tener un ID SCSI único en el bus. Otro requisito es que cualquier bus SCSI paralelo debe terminarse en ambos extremos con el tipo correcto de terminador. Tanto los terminadores activos como los pasivos son de uso común, siendo el tipo activo el más preferido (y requerido en buses LVD y Ultra SCSI). La terminación incorrecta es un problema común con las instalaciones SCSI paralelas. En los primeros buses SCSI, uno tenía que conectar un terminador físico a cada extremo, pero los dispositivos más nuevos a menudo tienen terminadores incorporados, y el usuario simplemente necesita habilitar la terminación para los dispositivos en cada extremo del bus (generalmente configurando un interruptor DIP o moviendo un puente). Algunos adaptadores host SCSI posteriores permiten habilitar o deshabilitar la terminación a través de la configuración del BIOS . Los dispositivos SCSI avanzados detectan automáticamente si son los últimos en el bus y activan o desactivan la terminación en consecuencia.
SCSI configurado automáticamente (inicialmente Automágicamente ) era un método opcional para configurar el ID SCSI sin requerir la intervención del usuario. [12] Fue eliminado de estándares posteriores.
Las interfaces SCSI se habían vuelto imposibles de encontrar para computadoras portátiles. Adaptec había producido años antes interfaces SCSI paralelas PCMCIA , pero cuando PCMCIA fue reemplazada por ExpressCard, Adaptec descontinuó su línea PCMCIA sin soportar ExpressCard. Los controladores para las interfaces PCMCIA existentes no se produjeron para los sistemas operativos más nuevos . Ratoc produjo adaptadores USB y FireWire a SCSI paralelo, pero cesó la producción cuando se discontinuaron los circuitos integrados necesarios. Desde 2013, con el lanzamiento de varios adaptadores ExpressCard y Thunderbolt a PCI Express , es posible nuevamente usar dispositivos SCSI en computadoras portátiles, instalando adaptadores host PCI Express SCSI utilizando el puerto ExpressCard o Thunderbolt de una computadora portátil. [ cita requerida ]