История создания

Интерфейс SCSI уходит своими корнями в начало 1960-х годов. В то время в широко распространенных больших машинах корпорации IBM применялась байтовая параллельная шина В/В, называемая блок мультиплексным каналом и ориентированная на блочные передачи. Осознавая необходимость стандартизации интерфейсов, комитет X3T9.3 Американского национального института стандартов (ANSI) в начале 1980-х годов приступил к разработке подобного стандарта. Несмотря на широкую популярность блок-мультиплексного канала корпорации IBM, комитет решил не принимать его в неизменном виде - отчасти, быть может, потому, что «это не наше», а отчасти под давлением конкурентов компании IBM. Стандарт, который разрабатывал ANSI, получил название интеллектуального периферийного интерфейса(IPI). Шина IPI представляла собой по существу функциональный эквивалент блок-мультиплексного канала с добавлением некоторых новых свойств. В качесиве альтернативы блок-мультиплексному каналу корпорации IBM другие группы специалистов в то время разрабатывали собственные параллельные шины В/В.
Так фирма Shugart Associates разработала Системный интерфейс SASI (Shugart Associates System Interface). Эта фирма была одним из ведущих производителей дисковых накопителей, под влиянием чего ряд других изготовителей также применил этот интерфейс в своих изделиях. В результате интерфейс SASI получил относительно широкое распространение. Компания Shugart была исключительно заиртересована в том, чтобы комитет принял ее интерфейсную шину, а не шину IPI. Когда выяснилось, что интерфейс SASI может проиграть в этой борьбе, компания присвоила ему новое нименование SCSI и представила в комитет X3T9.2, который заинтересовался проблемами интерфейсов нижнего уровня, где конкуренция была менее жесткой.
В 1984 г. комитет ANSI закончил разработку спецификацииSCSI-1, и она была опубликована в своем окончаиельном виде в 1986 г. Последующие дополнентя и усовершенствования привели к созданию спецификации SCSI-2.

Концепция SCSI

Шина SCSI - это шина ввода-вывода, а не системная шина и не интерфейс приборного уровня. Интерфейсные средства типа шины SCSI особенно эффективны для машин, которые требуют подключения нескольких дисковых накопителей или других ПУ. Интерфейс SCSI повышает гибкость и вычислительную мощность системы, поскольку он позволяет подключить к одной шине несколько различных ПУ, которые могут непосредственно взаимодействовать друг с другом. Скорость передачи данных по шине безусловно не будет ограничивающим фактором, поскольку этот показатель для шины SCSI в настоящее время достигает 40Мбайт/с.
Шина SCSI предусматривает возможность подключения до восьми устройств. На первый взгляд это может показаться довольно серьезным ограничением,однако, если учесть, что каждое устройство может представлять
восемь логических блоков, а каждый логический блок - 256 логических подблоков, то очевидно, что возможности расширения здесь более чем предостаточные.
Каждому из устройств шины SCSI должен бытьб назначен индивидуальный идентификатор ID, значение которого обычно задается при помощи коммутационных перемычек непосредственно в устройстве. Идентификатор ID выполняет две функции : он идентифицирует устройство на шине и определяет его приоритет в арбитраже за доступ к шине (чем больше номер устройства, тем выше его приоритет).
Каждое из восьми возиожных устройств шины может играть роль инициатора(initiator), исполнителя(target), либо совмещать обе эти роли. Инициатор - это часть хост(главного) адаптера SCSI, который служит для подключения главного компьютера к шине SCSI. В типичной системе к одному инициатору подключается один или несколько исполнителей. Система повышенной сложности может содержать более одного хост- адаптера SCSI(много инициаторов). В таких системах могут устанавливаться взаимодействие не только любого процессора с любым ПУ, но также хост - адаптеров друг с другом, поскольку хост - адаптер сам является устройством шины SCSI и может играть роль как инициатора , так и исполнителя. Два ПУ(оба исполнителя), однако, не могут взаимодействовать друг с другом , поскольку только пара инициатор - исполнитель может вести обмен даннами по шине в каждый конкретный момент времени.
Хост - адаптер содержит аппаратные и програмные средства для сопряжения с ЦП.
Интерфейс контроллера SCSI и системной шины может быть как совсем простым (строится по принципу програмного опроса канала В/В), так и более сложным (предусматривающим высокоскоростные обмены даннами в режиме прямого доступа к памяти, ПДП). Такие контроллеры воспринимают высокоуровневые комманды и освобождают ЦП от необходимости обработки и контроля сигналов шины SCSI.
Програмное обеспечение главного компьютера упрощается , поскольку ему не приходится учитывать физические характеристики конкретного устройства. Интерфейс SCSI предусматривает использование логических , а не физических адресов для всех блоков данных.

Хост-адаптеры

Хост-адаптер реализует функции сопряжения шины SCSI с системными ресурсами, прежде всего с системной шиной и операционной системой компьютера. Он, как правило выполняет роль инициатора на шине SCSI , хотя в сложных( например, в мультипроцессорных и мультимашинных) SCSI-системах может динамически изменяться (инициатор/исполнитель).
К числу основных функций хост-адаптера, определяющих его структуру и характеристики, относятся:
реализация протокола шины SCSI, а также физических и электрических спецификаций стандарта;
сопряжение с аппаратными ипрограмными системными ресурсами

Реализация протокола шины SCSI, как правило, осуществляется специализированной БИС контроллера шины SCSI. Обычно эта схема обеспечивает и реализацию электрических спецификаций стандарта.
Сопряжение с аппаратными системными средствами предполагает прежде всего согласование разрядности и пропускной способности шины SCSI и системной шины хост-системы, а также реализацию развитых средств доступа к системной памяти. Структура узла согласования разрядности шин зависит от назначения хост-адаптера и используемой версии стандарта SCSI(8 разрядов для SCSI-1;16 или 32 разряда для
SCSI-2). Основным средством согласования пропускной способности системной и SCSI-шин является буфферная память, реализуемая обычно в виде буффера FIFO, либо двухпортового ОЗУ. Наиболее распротраненный алгоритм доступа к системной памяти - прямой доступ, реализуемый чаще всего с помощью контроллера ПДП хост-системы.
Сопряжение с програмными системами предполагает наличие SCSI- драйвера для конкретной ОС.

Характеристики современных хост-адаптеров
Среди используемых БИС SCSI-контроллеров для шины AT доминирует модели фирмы NCR. Следом идут известные WD33C93 фирмы Western Digital и ALC 6250/60 фирмы Adaptec(США). Хост-адаптером чаще всего поддерживают как синхронный, так и асинхронный
режимы обмена по шине SCSI. Скорость обмена существенно зависит от типа используемого контроллера. В простых хост-адаптерах она колеблется от 0,25 до 1 Мбайт/с в ассинхронном режиме и сихронном режимах соответственно.
Размер буфера данных также варьируется в достаточно широких пределах: от использования внутренних буферов БИC SCSI-контроллера небольшой емкости, до ОЗУ значительной емкости (1Мбайт). Наличие большого буфера существенно увеличивает стоимость хост-адаптера.

Програмная поддержка SCSI устройств.

Задача програмирования SCSI систем и устройств является многоуровневой и может быть разделена следующие относительно независимые подзадачи:
- Програмирование аппаратных средств периферийных устройств.
- Реализация протоколов SCSI шины.
- Реализация SCSI комманд.
- Доступ к SCSI устройствам ОС и прикладных задач.

К сожалению на всех перечисленных уровнях используемые на практике решения слабо унифицированы.Многие солидные фирмы предлагают свои оригинальные,однако часто не стыкуемые друг с другом подходы.Учитывая,что в настоящее время в области программирования SCSI устройств стандарт фактически пока не сложился, целесообразно рассмотреть наиболее интересные решения на каждом из уровней.