SCSI接口图文详解

　　目前存储设备的接口有五大类：IDE、SCSI、USB，并行口，串口，其中并行口与串口的速度非常慢，不提也罢，最主要的就是IDE，usb，SCSI。IDE（Integrated Drive Electronics，电子集成驱动器）凭着其高速的传输和平常的价格，受到普通用户的欢迎，而usb设备大有后来者居上之势，
　　至于SCSI（Small Computer System Interface，小型计算机系统接口），速度、性能和稳定性都比IDE要好，价格当然也要贵得多，主要面向服务器和工作站市场。 在过去的几年间，IDE进步得很快，Ultra DMA 33推出不到两年，Ultra DMA 66就上市了。其实，SCSI的发展一点也不比IDE慢，只不过我们较少接触，对其了解不深而己。SCSI的标准从1980年开始实行，但到现在还未统一，各厂商对它的命名不相同，容易令人混淆是最主要的原因，下文介绍了SCSI接口的各个方面，希望对准备购买SCSI设备的朋友有所帮助。

　　一、概述
　　SCSI是一种连结主机和外围设备的接口，支持包括磁盘驱动器、磁带机、光驱、扫描仪在内的多种设备。它由SCSI控制器进行数据操作，SCSI控制器相当于一块小型CPU，有自己的命令集和缓存。要了解SCSI，必须先了解它的类型，以下是STA（SCSI Trade Association，SCSI同业公会）的标准分类。 
　　SCSI的类型，注释： 
(1)点到点传输的总线长度 
(2)SCSI、Ultra SCSI或Ultra2 SCSI均是可选项 
(3)LVD（Low Voltage Differential，低分差动）没有定义它的速度，在12米以内都能保持正常传输率。如果在总线内有一个设备设置成单终结，整个总线也会切换成单终结。 
(4)单终结没有定义它的长度 
(5)HVD（High Voltage Differential，高分差动）没有定义它的速度 (6)在Ultra2之后，所有高速传输都是基于宽带（Wide）模式。 
　　看到上述标准，是否觉得有点眼花缭乱，其实，对于一个新用户来说，了解SCSI控制器和数据线的类型比接口类型更重要。在SCSI总线中，控制器也算一个设备，即实际最大可连接设备数目 = 理论最大支持设备数目-1。接着是所有SCSI规格公用的几个标准术语解释：
　　Single Ended（单终结）：许多旧式设备都是单终结设备，它们限制于SCSI-1协议的6米长度。注意：此距离包括设备内部电缆的距离。
　　Differential（分差动）：SCSI总线和设备可借助它来沿长传输的距离，附加线的最大长度为25米。缺点是与单终结设备不兼容。
　　Fast SCSI：把第一代SCSI总线的速度从5MHz提高至10MHz，理论数据传输率也加倍到10MB/秒。
　　Ultra SCSI：把第一代SCSI总线的速度从5MHz提高至20MHz，理论数据传输率也加倍到20MB/秒。

　　Wide SCSI：它依靠第二条数据电缆或68针数据线来增加总线的性能，数据位宽为16或32 bits，把传统SCSI的性能提升至2倍或4倍。 
　　Wide Ultra SCSI：利用68针数据线把总线性能提高到40MB/秒。
仅靠上面的描述，我们仍然不能准确地判断出一个SCSI总线的类型，必须同时了解它的总线宽度、总线速度、数据线类型和附加命令集才能达到目的。 
　
　　二：SCSI连接器的类型 
　　SCSI连接器分为内置和外置两种。内置数据线的外型和IDE数据线一样，只是针数和规格稍有差别，主要用于连接光驱和硬盘， 40针IDE线有40根导线，40针ATA66有80根导线，SCSI内置则分为50针、68针和80针。至于SCSI外置数据线，就有以下几种规格，它们的密度均不相同，千万别弄错了。 Apple SCSI，共有25针，分为两排，8位，常用于Mac机和旧式Sun工作站。

Sun Microsystem的DD-50SA，共有50针，分为三排。

SCSI-2 ，共有50针，分为两排，8位。

Centronics，共有50针，分为两排，8位，有点像并行口，它可以连接的设备数目最多。

SCA，共有80针，分为两排。

SCSI-3和Wide SCSI-2，共有68针，分为两排，16位。旧式DEC单终结SCSI使用68针高密接口。

　　三、SCSI ID和总线终结器 
　　相信许多SCSI用户都有这种经历，插上设备之后，操作系统怎样也不认，后来检查总线，才发现是终结和ID没有设置好。ID（identify）作为SCSI设备在SCSI总线的唯一识别符，绝对不允许重复，可选范围从0到15，SCSI主控制器通常占用id 7，即是说我们可以用在设备上的ID号共有15个。 总线终结器能告诉SCSI主控制器整条总线在何处终结，并发出一个反射信号给控制器，必须在两个物理终端作一个终结信号才能使用SCSI总线。常见的错误是把终结设置在ID号最高或最低的地方，而不是设置在物理终端的SCSI设备上。其实，SCSI设备总是以链形来连接的，按顺序就能分辨出哪一个是终结设备。 终结的方式有三种：自终结设备、物理总线终结器和自终结电缆。大多数新型SCSI设备都有自终结跳线，只要把非终结设备的自终结跳线设置成OFF即可避免冲突问题；物理总线终结器是一种硬件接头，又分为主动型和被动型两种，主动型使用电压调整器来进行操作，被动型利用总线上的能源信号来操作，被动型比主动型更为精确；自终结电缆可以代替物理总线终结器，也是一种硬件，它的价格非常昂贵，常用于两个主机连接同一个物理设备，如：两个服务器存取同一个物理SCSI硬盘。 通过检查SCSI ID和总线终结器，我们可以找出大多数冲突现象的解决方法，这是SCSI设备用户必须重视的一点。
　　

　　四、IDE V.S. SCSI

　　在面对新SCSI用户时，我最常听到的一个疑问是：“究竟SCSI好，还是IDE好？”。这是个很难回答的问题，它包括了性能、价格、易用性、扩展性多方面因素。 从性能上说，SCSI当然要比IDE好，毕竟SCSI控制器上有一个相当于CPU的芯片，能够处理大部分工作，减轻了中央处理器的负担（CPU占用率）。同一时间推出的硬盘中，SCSI系产品的转速、缓存容量和数据传输率均比IDE系高，要比速度，IDE怎样也比不过SCSI。 在价格方面，SCSI是昂贵的代名词，面向商业级应用，IDE则以低价格著称，面向桌面式计算机。 易用性：使用SCSI的过程中，常会发生SCSI ID和总线终结器设置错误，导致硬件不能识别的故障，IDE设备仅有主、副之分，在同一数据线上只有两个设备，只要分别设置为Master和Slave就不会有冲突。 扩展性：能够连接多达15个设备是SCSI的优点之一，而标准PC的IDE接口，最多只能连接4个设备。 购买一样产品之前，我们最主要的是考虑到自己的需求，凭着这一点，很容易判断出哪个产品较适合你，仅说“好”与“不好”没有太大意义。如果你用电脑来玩游戏机、看DVD、上网，IDE硬盘己能满足你的应用，SCSI仅会让Quake 3增加几帧，绝对划不来。若是用计算机来视频捕捉、影像编辑等要求大量磁盘输入/输出的工作，相信SCSI是你的上上之选，别为了省几个金钱而买IDE哦，否则会得不偿失的。

　　五、SCSI的未来

　　SCSI是一种不断前进的技术，最近加入的规格有Fibre Channel SCSI、IEEE 1394（Firewire，火线）和SCSI 3（160MB/秒），即将诞生的有SCSI 4（320MB/秒）和SCSI 5（640MB/秒）。从SCSI 3开始，SCSI能按照需要快速地提高性能，并拥有近乎完美的向后兼容性，保护了用户的投资。 随了速度的日益提升之外，SCSI也开始注重易用性，采用CAM（Common Access Model，公共存取模型）在众多SCSI命令集和程序调节之间加入了一个控制层，使SCSI的编程更为方便。我坚信，科学的进步会把SCSI带上一个又一个技术高峰，未来的SCSI也一定会变得更便宜更好用。

　　现在的硬盘和硬盘控制器实在多得使人困惑，本文主要讨论各种硬盘的选用，所依据的出发点无非就是如下两点:
1）容积大小
2）性能高低两条。
　　有一点非常重要的建议：在电脑里专门使用个读/写磁头。 
　　硬盘控制器（Hard Drive Controller）是电脑里的控制部件，管理硬盘数据和信息的流动，通常使用两种类型的控制器：IDE和SCSI，IDE是Integrated Drive Electronics（集成驱动器电子）的缩写，SCSI是Small Computer Systems Interface（小型计算机系统接口）的缩写。

IDE 
    IDE控制器经常制作在主板中，最多能够支持4个硬盘，每秒传输数据最多可达66 Megabytes (MB)，但是许多IDE控制器仅能达到33 Megabytes。IDE控制器有几种变体，常见的就是个设备，包括CD-ROM和磁带机等。 
    ATA-3 ：紧跟着ATA-2推出，但是性能没有多少改善，通常ATA-3等同于EIDE或Fast ATA。 
    ATA-4 ：又称作Ultra ATA或Ultra DMA，包含ATAPI 4规定。 ATAPI是"AT Attachment with Packet Interface"的简称，允许CD-ROM和磁带机与ATA硬盘共享ATA总线，ATA-4是今天电脑使用最多的控制器。 
    ATA-5 ：正在开发中的规定，能够支持超过66 MB速度的传输，同时通过改善内部算法提高了可靠性。要求使用新的UDMA 80电缆，新的主板将支持ATA-5。 
    Apple-ATA ：许多Macintosh电脑包括G3和G4也执行IDE， EIDE或UDMA规定，可以使用任何标准的PC硬盘，不过要另外做格式化。

数据吞吐量，因为多种ATA规格的推出，引伸出吞吐量的有关规格： 
    ATA/66 ：最大数据吞吐量为每秒66MB。 
    ATA/100 ：类似ATA/66，但是最大数据吞吐量为每秒100MB，主板和硬盘必须同时支持ATA/100，有一些第三方生产的PCI卡可以帮助电脑运行ATA/100驱动。

　　SCSI 
　　SCSI (发音如scuzzy)是非常先进的硬盘控制器，但是通常它的价格高于IDE因此难于普及。SCSI能够支持多件硬盘和CD-ROM、扫描仪等设备，可以用菊花链的方式联接多达30件设备和外围，最适合需要巨大容量的录音棚采用。SCSI控制器传统上就比IDE快，现在更能够达到每秒160MB的速度，正在开发的新控制器甚至可以达到每秒320 MB。就象IDE， SCSI也有一些不同的版本，如果你的DAW需要最好的性能，使用24bit/96Khz或24bit/192KHz规格的标准，存储大量的数据，应当首先考虑SCSI。 
　　在系统中使用SCSI需要两方面的设备：SCSI控制器，通常表现为一块PCI卡，和SCSI设备，如硬盘，CD-ROM等，它们需要用SCSI电缆联接。最终的选择取决于你的预算和工作性质，如果希望你的DAW有最多的音轨，应当使用15，000RPM（每分钟转数）的SCSI 160硬盘。

　　SCSI的有关规定 
　　SCSI-1 ：是1986年的原始规定，第一个SCSI标准。年之前没有普遍应用。SCSI-2精简了一些莫名其妙的选项，增加了可靠性，把传输速度提高到件设备。 
　　Ultra SCSI ：也是SCSI 2的一种类型，使用原始的8-bit总线，但是最高传输速度为每秒20 MB，单个控制器可以连接的设备仍是7件。 
　　Ultra Wide SCSI ：又称作Wide Ultra SCSI，如同Fast Wide SCSI一样使用16 bit总线，最高传输速度为每秒40 MB，一个控制器可以联接14件设备。 
　　Ultra 2 SCSI ：使用8 bit总线，但内部时钟速度加倍，最高传输速度达到每秒40 MB，单个控制器可以连接的设备仍是7件。 
　　Wide Ultra 2 SCSI ：在一段时间内是最快的SCSI，使用16 bit总线，最高传输速度为每秒80 MB，内部时钟速度加倍，一个控制器可以联接7件设备。 
　　Ultra 3 SCSI ：又称为SCSI 160，是极快的SCSI标准。使用32 bit PCI槽的控制器最高传输速度为每秒80 MB，使用64 bit PCI槽的控制器最高传输速度为每秒160 MB，一个控制器可以联接14件设备。SCSI 3已经慢慢的降低了价格，它将是24bit/96KHz录音硬盘的最佳选择。  
　　Ultra 320 SCSI ：是新的SCSI标准，刚刚开始应用。Ultra SCSI 320使用32 bit PCI槽允许最高传输速度为每秒160 MB，使用64 bit PCI槽的控制器最高传输速度为每秒320 MB。SCSI 320使用16 bit总线，兼容SCSI 160。

　　现在服务器上采用的硬盘接口技术主要有两种，SATA和SCSI，使用SAS硬盘的产品目前也已经上市，当然还有高端的光纤硬盘，其中前两种是最常见的。下面我们就SATA、SCSI、SAS等接口技术作简单介绍。

　　SATA
　　SATA(Serial Advanced Technology Attachment)是串行ATA的缩写，目前能够见到的有SATA-1和SATA-2两种标准，对应的传输速度分别是150MB/s和300MB/s。SATA主要用于已经取代遇到瓶颈的PATA接口技术。从速度这一点上，SATA在传输方式上SATA也比PATA先进，已经远远把PATA硬盘甩到了后面。其次，从数据传输角度来看，SATA比PATA抗干扰能力更强。

　　SATA-1目前已经得到广泛应用，其最大数据传输率为150MBps，信号线最长1米。SATA一般采用点对点的连接方式，即一头连接主板上的SATA接口，另一头直接连硬盘，没有其他设备可以共享这条数据线，而并行ATA允许这种情况（每条数据线可以连接1-2个设备），因此也就无需像并行ATA硬盘那样设置主盘和从盘。

另外，SATA所具备的热插拨功能是PATA所不能比的，利用这一功能可以更加方便的组建磁盘阵列。串口的数据线由于只采用了四针结构，因此相比较起并口安装起来更加便捷，更有利于缩减机箱内的线缆，有利散热。

　　SCSI
　　SCSI(Small Computer System Interface)是一种专门为小型计算机系统设计的存储单元接口模式，可以对计算机中的多个设备进行动态分工操作，对于系统同时要求的多个任务可以灵活机动的适当分配，动态完成。

　　SCSI规范发展到今天，已经是第六代技术了，从刚创建时候的SCSI(8bit)、Wide SCSI(8bit)、Ultra Wide SCSI(8bit/16bit)、Ultra Wide SCSI 2(16bit)、Ultra 160 SCSI(16bit)到今天的Ultra 320 SCSI，速度从1.2MB/s到现在的320MB/s有了质的飞跃。目前的主流SCSI硬盘都采用了Ultra 320 SCSI接口，能提供320MB/s的接口传输速度。

SCSI硬盘也有专门支持热拔插技术的SCA2接口(80-pin)，与SCSI背板配合使用，就可以轻松实现硬盘的热拔插。目前在工作组和部门级服务器中，热插拔功能几乎是必备的。

　　SAS
　　SAS 是Serial Attached SCSI的缩写，即串行连接SCSI。2001年11月26日，Compaq、IBM、LSI逻辑、Maxtor和Seagate联合宣布成立SAS工作组，其目标是定义一个新的串行点对点的企业级存储设备接口。
　　SAS技术引入了SAS扩展器，使SAS系统可以连接更多的设备，其中每个扩展器允许连接多个端口，每个端口可以连接SAS设备、主机或其他SAS扩展器。为保护用户投资，SAS规范也兼容了SATA，这使得SAS的背板可以兼容SAS和SATA两类硬盘， 对用户来说，使用不同类型的硬盘时不需要再重新投资。
　　目前，SAS接口速率为3Gbps，其SAS扩展器多为12端口。不久，将会有6Gbps甚至12Gbps的高速接口出现，并且会有28或36端口的SAS扩展器出现以适应不同的应用需求。

　　总结:
　　由于SCSI具有CPU占用率低，多任务并发操作效率高，连接设备多，连接距离长等优点，对于大多数的服务器应用，建议采用SCSI硬盘，并采用最新的Ultra320 SCSI控制器;SATA硬盘也具备热插拔能力，并且可以在接口上具备很好的可伸缩性，如在机架式服务器中使用SCSI-SATA、FC-SATA转换接口，以及SATA端口位增器( Port Multiplier)，使其具有比SCSI更好的灵活性。对于低端的小型服务器应用，可以采用最新的SATA硬盘和控制器。
　　确定了硬盘的接口和类型后，就要重点考察上面提到的影响硬盘性能的技术指标，根据转速、单碟容量、平均寻道时间、缓存等因素，并结合资金预算，选定性价比最合适的硬盘方案。