SCSI

SCSI eli Small Computer System Interface on standardi tiedon välittämiseksi tietokoneen ja oheislaitteiden välillä.

Jotta tietokone voidaan liittää SCSI-väylään, pitää koneessa olla SCSI-ohjain. Oheislaitteessa vastaavasti pitää olla oma SCSI-kontrollerinsa, joka hoitaa väylälle liikennöinnin (tyypillisesti tämä kontrolleri on sisäinen osa laitetta lukuun ottamatta aivan varhaisimpia laitteita). SCSIa käytetään useimmiten kiintolevyjen ja nauha-asemien liittämiseen, mutta myös muita laitteita kuten skannereita, CD- ja DVD-asemia. SCSI-standardi on täysin laiteriippumaton, joten periaatteessa mitä tahansa laitteita voidaan liittää SCSI-väylään. Esimerkiksi SCSI-tulostimia on olemassa.

Historia
Laitteistojen ja ohjelmistojen standardit kiintolevyjen ja muiden komponenttien liittämiseksi juontavat Control Data Corporationin (CDC) Storage Module Drive (SMD) liityntään, jonka kehityksen CDC aloitti vuonna 1972.

Shugart Technology (Alan Shugartin Shugart Associates:ilta lähdön jälkeen perustama yritys) esitteli yksinkertaisemman väylän nimeltä SASI () vuonna 1979. Samaan aikaan NCR Corporation:in oheislaiteosasto kehitti hienostuneemman tuotteen nimeltä BYSE ja kehitti sille ASIC-toteutusta. Vuoden 1981 loppupuolella NCR ja Shugart sopivat yhdistää näiden kahden ratkaisun parhaat puolet ja yhdessä ajaa sitä ANSI-standardiksi. Useiden komiteaistuntojen ja useiden yhtiöiden tuen jälkeen väylä sai nimen "SCSI". Vuonna 1986, jolloin SCSI oli jo laajalti käytössä, ANSI hyväksyi SCSI:n standardiksi X3.131-1986. Sen jälkeen SCSI on muodostunut laajaksi teollisuusstandardiksi. Toteutuksia on miltei kaikille tietokonejärjestelmille (on olemassa SCSI-toteutus jopa Commodore 64 -kotitietokoneelle). NCR lahjoitti ensimmäisen toimivan SCSI ASIC:in Smithsonian museolle.

Standardit
SCSI on kehittynyt vuosien aikana. Ennen kehityksen yhteenvetoa on hyvä tehdä ero varsinaisten SCSI-standardien, joita INCITS:n T10 komitea julkaisee, ja yleiskäyttöiset termit, joita SCSI Trade Association (SCSITA) määrittelee.

Vuodesta 2003 lähtien ei ole ollut kuin kolme SCSI standardia: SCSI-1, SCSI-2 ja SCSI-3. Kaikki SCSI -standardit ovat olleet modulaarisia, määritellen useita ominaisuuksia joita valmistajat voivat toteuttaa halutessaan. Yksittäiset valmistajat ja SCSITA ovat antaneet nimiä eri ominaisuuksien tietyille yhdistelmille. Esimerkiksi termiä "Ultra SCSI" ei määritellä missään standardissa, mutta sitä käytetään SCSI toteutuksista joiden väylänopeus on kaksinkertainen verrattuna "Fast SCSI":iin. Tällainen signalointi ei ole yhteensopiva SCSI-2:n kanssa, mutta on yksi SCSI-3:n sallimista vaihtoehdoista. Myöskään matalajännitedifferentiaalisignalointia (LVD) ei määritellä missään standardissa, mutta "Ultra-2 SCSI" tuotteet sisältävät tämän ominaisuuden. Tämä helpottaa asiakkaiden tuotteen valintaa, koska "Ultra-2 SCSI" laitteessa on tietty toiminnallisuus toisin kuin jos sitä kutsuttaisiin "SCSI-3" laitteeksi.

Mikään standardiversio ei ole koskaan määritellyt millaisia liittimiä pitäisi käyttää, vaan käytetyt liittimet kehittyivät ajan myötä. Vaikka SCSI-1 laitteet tyypillisesti käyttivät leveitä Blue Ribbon ("Centronics") liittimiä ja SCSI-2 laitteet tyypillisesti "Mini-D" liittimiä ei ole kuitenkaan oikein puhua niistä SCSI-1 ja SCSI-2 liittiminä.

Yleisimmät SCSI-toteutukset (aikajärjestyksessä) käyttäen yleiskäyttöisiä termejä:

 Liitäntä  Väylänopeus  Väyläleveys  Kaapelinenimmäispituus  Laitteidenenimmäismäärä SCSI  5 Mt/s  8 bittiä  6 m  8 Fast SCSI  10 Mt/s  8 bittiä  1,5-3 m  8 Wide SCSI  20 Mt/s  16 bittiä  1,5-3 m  16 Ultra SCSI  20 Mt/s  8 bittiä  1,5-3 m  5-8 Ultra Wide SCSI  40 Mt/s  16 bittiä  1,5-3 m  5-8 Ultra2 SCSI  40 Mt/s  8 bittiä  12 m  8 Ultra2 Wide SCSI  80 Mt/s  16 bittiä  12 m  16 Ultra3 SCSI  160 Mt/s  16 bittiä  12 m  16 Ultra-320 SCSI  320 Mt/s  16 bittiä  12 m  16 iSCSI  IP-verkko  -  -  ?? SAS  375 Mt/s  1 bittiä  8 m  16,256

SCSI-1
Alkuperäinen standardi, joka kehitettiin SASI:sta ja jonka ANSI virallisesti tunnusti vuonna 1986. SCSI-1:ssä on 8-bittinen väylä (pariteetti mukaan lukien), jonka asynkroninen nopeus on 3,5 MB/s tai synkronisessa tilassa 5 MB/s. Väylän suurin sallittu kaapelin pituus on 6 metriä toisin kuin ATA-väylässä jonka enimmäispituus on vain 45 cm. Alkuperäisen standardin muunnelma sisälsi korkeajännitedifferentiaali (HVD) -signaloinnin, jonka suurin kaapelipituus oli moninkertainen verrattuna yleisempään yksipäiseen eli balansoimattomaan versioon (SE).

SCSI-2
Tämä standardi julkaistiin vuonna 1989. Siitä syntyivät muunnelmat Fast SCSI ja Wide SCSI. Fast SCSI kaksinkertaisti enimmäisnopeuden 10:een MB/s. Wide SCSI levensi vielä väylän 16-bittiseksi nostaen enimmäisnopeuden 20:een MB/s. Nämä muutokset kuitenkin rajoittivat kaapelin enimmäispituuden kolmeen metriin. SCSI-2 määritteli Wide SCSI:sta myös 32-bittisen version, joka käytti kahta 16-bittistä kaapelia per väylä. Laitevalmistajat eivät kuitenkaan toteuttaneet tätä vaihtoehtoa laajalti. Niinpä se poistettiin SCSI-3 -standardista.

SCSI-3
Ennen kuin Adaptec ja myöhemmin SCSITA määrittelivät terminologian, ensimmäisiä SCSI-2:n mahdollisuudet ylittäviä laitteita kutsuttiin yksinkertaisesti nimellä SCSI-3. Nämä laitteet, jotka tunnetaan myös nimellä Ultra SCSI ja fast-20 SCSI esiteltiin vuonna 1992. Väylänopeus kaksinkertaistui jälleen 20:een MB/s kapeille (narrow) 8-bittisille ja 40:een MB/s leveille (wide) 16-bittisille järjestelmille. Suurin sallittu kaapelin pituus säilyi kolmessa metrissä. Ultra SCSI:lle muodostui osittain aiheeton maine herkkyydestä kaapelin pituudelle ja kunnolle. Vialliset kaapelit, liittimet ja terminaattorit olivat usein syyllisiä epävakausongelmiin.

Ultra-2
Tämä standardi julkaistiin noin 1997 ja esitteli matalajännite differentiaali (LVD) signaloinnin. Tästä syystä Ultra-2:sta joskus käytetään nimeä LVD SCSI. LVD:tä käyttäen kaapelin enimmäispituus voitiin nostaa 12 metriin suuremman häiriöiden sietokyvyn takia. Samalla siirtonopeus nostettiin 80:een MB/s. Ultra-2 SCSI:llä oli suhteelliset lyhyt elinkaari ja sen korvasi suhteellisen nopeasti Ultra-3 (Ultra-160) SCSI.

Ultra-3
SCSI Parallel Interface-3 (SPI-3), tunnetaan myös nimellä Ultra-160 julkaistiin vuoden 1999 loppupuolella. Tämä versio on periaatteessa parannus suhteessa Ultra-2 standardiin; siirtonopeus kaksinkertaistettiin jälleen 160:een MB/s tuplasiirtymä kellotuksella. Lisäksi standardiin lisättiin valinnaisina myös syklinen redundanssitarkistus (CRC), virheenkorjausprosessi ja nopeuden valinta kättelyvaiheessa siirtotien laadun perusteella (domain validation). Standardista poistettiin HVD-signalointi, 32-bittinen siirtotie ja SCAM-toiminto.

Ultra-160/m
Ultra-3 -standardin määrittelemistä valinnaisesti toteutettavista ominaisuuksista johtuen laitevalmistajat keksivät termin Ultra-160/m. Tällä tarkoitettiin Ultra-3 -laitteita jotka
toteuttavat Ultra-3:n tuomista uusista ominaisuuksista ainakin 160 MB/s siirtonopeuden, CRC-virheentarkistuksen ja siirtotien laadun tarkistuksen.

Ultra-320
Käytännössä sama kuin Ultra-160 mutta vain siirtonopeus on jälleen kaksinkertaistettu 320:een MB/s.

Ultra-640
Ultra-640 (tunnetaan myös nimellä Fast-320) on julkaistu standardina INCITS 367-2003 or SPI-5 vuoden 2003 alkupuolella. Tällä kertaa siirtonopeus nostettiin 640:een MB/s.

iSCSI
iSCSI säilyttää SCSI paradigman, erityisesti komentosetin lähes muuttumattomana. iSCSI standardissa SCSI-3:n komentosettiä käytetään TCP/IP protokollan päällä. iSCSI on edullisempi vaihtoehto Fibre Channellille siirtotienä, koska Ethernetin laitetekniikka ja suuret valmistussarjat ovat tehneet tarvittavat laitteet edullisiksi hankkia. iSCSI voisi siten toimia sekä suurissa että pienissä ympäristöissä. Ethernetin tekniikka on lisäksi laajan käytön vuoksi hyvin osattua.

Serial Attached SCSI (SAS)
Serial Attached SCSI luopuu SCSI standardien perinteisestä rinnakkaisesta datansiirrosta ja käyttää sarjamuotoista siirtotietä.

Yhteensopivuus

Ultra-2, Ultra-160 ja Ultra-320 laitteita voidaan käyttää rinnakkain LVD-väylällä ilman että tehokkuus kärsii, koska ohjainkortti keskustelee jokaisen laitteen kanssa parhaalla mahdollisella liikennöintinopeudella. ''Yksipäisiä laitteita ei pidä liittää LVD-väylään, koska se pakottaa kaikki laitteet hitaampaan yksipäiseen nopeuteen. Tuki yksipäisille liitynnöille on poistettu SPI-5 standardista (joka määrittelee Ultra-640:n) eli tulevat laitteet eivät välttämättä ole sähköisesti yhteensopivia keskenään.
Varoitus: Nykyiset SCA-laitteet voidaan liittää vanhempiin ohjainkortteihin käyttäen SCA-adaptereita. Vaikka näissä adaptereissa usein on ulkoisen virransyötön mahdollisuus, sen käytössä pitää olla varovainen. Kiintolevy on mahdollista tuhota liittämällä ulkoinen virtalähde. Käytä aina ensin kiintolevyä ilman ulkoista virtalähdettä.

SCSI-laitteet ovat pääasiassa taaksepäin yhteensopivia. Eli on mahdollista kytkeä SCSI-3 kiintolevy SCSI-2 ohjaimeen ja käyttää sitä (tosin hitaammalla nopeudella ja pienemmällä komentosetillä).

Kullakin SCSI-laitteella (mukaan lukien ohjainkortti) tulee olla oma SCSI ID liikennöidäkseen väylällä. SCSI-väylä pitää myös terminoida terminaattorilla. Sekä aktiivisia että passiivisia terminaattoreita on käytössä. Tosin aktiiviset ovat paljon suositumpia (erityisesti LVD-väylillä). Viallinen tai puuttuva terminointi on yleinen ongelma SCSI-asennuksissa.

On mahdollista muuntaa leveä väylä kapeaksi asettamalla leveän väylän laitteet lähelle SCSI-ohjainta. Tämä vaatii kaapelin, joka terminoi väylän leveän osuuden oikein. Tällaista kaapelia kutsutaan high-9 terminoivaksi kaapeliksi. Erilliset komennot mahdollistavat SCSI-ohjaimen selvittää väylän oikean leveyden. Tällaista liitäntää ei kuitenkaan suositella.

 Liittimet 
pienoiskuva|Joukko SCSI-liittimiä.
pienoiskuva|SCA-2 liitin SCSI-kiintolevyssä.
SCSI-väylälle on useita liittimiä, sekä ulkoisia että sisäisiä.

Serial Attached SCSI (SAS) -liitäntä tukee myös Serial ATA -levyjä, mutta toisinpäin ei ole tuettu.https://www.snia.org/sites/default/education/tutorials/2007/fall/storage/WillisWhittington_Deltas_by_Design.pdf

 Katso myös 
 Kiintolevy
 Serial ATA
 Integrated Drive Electronics, IDE
 Serial Attached SCSI

Kirjallisuutta


 Lähteet 

 Aiheesta muualla

 SCSI standardit
 SCSITA terminologia
 "Storage Cornucopia" SCSI linkkejä, konsultin ylläpitämä 
 SCSI/iSCSI/RAID/SAS tietoa 

Luokka:Väylät ja liitännät