Физический интерфейс Serial ATA

⇐ ПредыдущаяСтр 13 из 18Следующая ⇒

Последовательный интерфейс ATA, как и его параллельный предшественник, предназначен для подключений устройств внутри компьютера. Длина кабелей не превышает 1 м, при этом все соединения радиальные, каждое устройство подключается к хост-адаптеру своим кабелем. В стандарте предусматривается и непосредственное подключение устройств к разъемам кросс-платы с возможностью «горячей» замены.

Таблица 2.43. Разъем Serial ATA

Контакт	Цепь	Назначение
S1	GND	Экран
S2	А+	Дифференциальная пара сигналов А
S3	А-	Дифференциальная пара сигналов А
S4	GND	Экран
S5	В-	Дифференциальная пара сигналов В
S6	В+	Дифференциальная пара сигналов В
S7	GND	Экран
Ключи и свободное пространство
Р1	V33	Питание 3, 3 В
Р2	V33	Питание 3, 3 В
РЗ	V33	Питание 3, 3 В, предзаряд
Р4	GND	Общий
Р5	GND	Общий
Р6	GND	Общий
Р7	V5	Питание 5 В, предзаряд
Р8	V5	Питание 5 В
Р9	V5	Питание 5 В
Р10	GND	Общий
Р11	Резерв
Р12	GND	Общий
Р13	V12	Питание 12 В, предзаряд
Р14	V12	Питание 12 В
Р15	V12	Питание 12 В

Стандарт определяет новый однорядный двухсегментный разъем с механическими ключами, препятствующими ошибочному подключению. Сигнальный сегмент имеет 7 контактов (S1-S7), питающий — 15 (Р1-Р15); все контакты расположены в один ряд с шагом 1, 27 мм. Назначение контактов приведено в табл. 2.43. Малые размеры разъема (полная длина — около 36 мм) и малое количество цепей облегчают компоновку системных плат и карт расширения. Питающий сегмент может отсутствовать (устройство может получать питание и от обычного 4-контактного разъема ATA). Вид разъемов приведен на рис. 2.63. Для обеспечения «горячего» подключения контакты разъемов имеют разную длину, в первую очередь соединяются контакты «земли» Р4 и Р12, затем остальные «земли» и контакты предзаряда конденсаторов в цепях питания РЗ, Р7 и Р13 (для уменьшения броска потребляемого тока), после чего соединяются основные питающие контакты и сигнальные цепи.

Рис. 2.63. Разъемы Serial ATA: a — полный разъем на устройстве, б — сигнальный сегмент кабельного разъема, в — питающий сегмент кабельного разъема, г — сигнальный сегмент разъема хост-адаптера, д — разъем хоста для непосредственного подключения устройства

Регистры Serial ATA

Каждое устройство, подключенное к адаптеру Serial ATA, представляется тремя блоками регистров, два из которых соответствуют традиционным регистрам ATA и называются «теневыми», третий блок — новый. Привязка адресов блоков к адресному пространству хоста стандартом не регламентируется; для PCI-контроллера блоки задаются регистрами конфигурационного пространства и «теневые» регистры могут располагаться по стандартным адресам ATA (см. [51-53]). В блоке управляющих регистров, как и в ATA, используется лишь один (AS для чтения, DC для записи). В блоке командных регистров разрядность регистров SC, SN, CL и СН расширена до 16 бит, назначение младших байтов сохранилось. В режиме LBA старшие байты регистров SN, СL и СН несут биты логического адреса (24: 31), (32: 39) и (40: 47) соответственно. В регистре D/H бит DEV игнорируется (при эмуляции пар устройств на одном канале бит DEV используется для выбора устройства). Из спецификации не совсем ясно, используются ли младшие биты D/H для задания бит LBA(27: 24), поскольку эти же биты фигурируют в старшем байте SN.

Новый блок регистров SCR (Serial ATA Status and Control registers) состоит из 16 смежных 32-разрядных регистров SCR0-SCR15, из которых пока определены лишь 3 (остальные зарезервированы).

· Регистр SStatus (SCR0) — регистр текущего состояния интерфейса хост адаптера (только чтение).

· Регистр SError (SCR1) — регистр диагностической информации, относящейся к интерфейсу. В регистре представлены ошибки, накапливающиеся с момента последней очистки регистра. Регистр очищается операцией сброса, отдельные биты можно сбрасывать операцией записи в регистр (единицы в позициях сбрасываемых бит).

· Регистр SControl (SCR2) — регистр управления интерфейсом (запись и чтение).

Описание форматов этих регистров можно найти в [51].

Шина SCSI

Системный интерфейс малых компьютеров SCSI (Small Computer System Interface, произносится «скази») предназначен для соединения устройств различных классов: памяти прямого (жесткие диски) и последовательного доступа (стримеры), CD-ROM, оптических дисков однократной и многократной записи, устройств автоматической смены носителей информации, принтеров, сканеров, коммуникационных устройств и процессоров. Устройством SCSI (SCSI Device) называется как хост-адаптер, связывающий шину SCSI с какой-либо внутренней шиной компьютера, так и контроллер целевого устройства (target controller), с помощью которого устройство подключается к шине SCSI. С точки зрения шины все устройства могут быть равноправными и являться как инициаторами обмена (инициализирующими устройствами, ИУ), так и целевыми устройствами (ЦУ), однако чаще всего в роли ИУ выступает хост-адаптер. Каждое ЦУ может содержать до 8 независимо адресуемых логических устройств (ЛУ) со своими номерами LUN (Logical Unit Number), представляющих ПУ или их части.

Первая версия шины, позже названная SCSI-1, была стандартизована ANSI в 1986 году (ХЗ.131-1986). Это была 8-битная параллельная шина, допускающая подключение до 8 устройств. Максимальная частота передачи управляющих переключений (синхронизирующих передачу данных) составляла 5 МТ/с. Единица измерения МТ/с означает - миллион передач в секунду (Mega Transfer /sec - MT/s). При этом, каждая передача синхронизируется соответствующим переключением управляющих линий (или передним, или задним фронтом, или и передним и задним фронтами). Называть это тактовой частотой некорректно, поскольку тактового сигнала в шине SCSI нет. Скорость передачи данных достигала 5 Мбайт/с, режим передачи данных — асинхронный. Впоследствии (1991 г.) появилась спецификация SCSI-2 (ХЗ.131-1994), расширяющая возможности шины. Частота переключения шины Fast SCSI-2 достигает 10 МТ/с, a Ultra SCSI-2 — 20 МТ/с. Разрядность данных может быть увеличена до 16 бит — эта версия называется Wide SCSI-2 (широкая), а 8-битную версию стали называть Narrow (узкая). 16-битная шина допускает включение 16 устройств. Стандарт SCSI-2 определяет и 32-бьтную версию интерфейса, которая не получила практического применения. Появился синхронный режим передачи данных, введена дифференциальная версия интерфейса. Спецификация SCSI-2 определяет систему команд, которая включает набор базовых команд CCS (Common Command Set), обязательных для всех ПУ, и специфических команд для периферии различных классов. Стандарт полностью описывает протокол взаимодействия устройств, включая структуры передаваемой информации. Поддержка устройствами исполнения цепочек команд (до 256 команд) и независимость работы устройств друг от друга обусловливают высокую эффективность применения SCSI в многозадачных системах. Возможность присутствия на шине более одного контроллера (инициатора обмена) позволяет обеспечить разделение (совместное использование) периферии несколькими компьютерами, подключенными к одной шине. Эти свойства обеспечивают SCSI неоспоримые преимущества перед АТА в качестве интерфейса для мощных систем хранения данных. Спецификация SCSI-3 — дальнейшее развитие стандарта, направленное на увеличение количества подключаемых устройств, расширение системы команд и поддержку технологии РпР. В качестве альтернативы параллельному интерфейсу SPI (SCSI-3 Parallel Interface) появляется возможность применения последовательного, в том числе волоконно-оптического интерфейса со скоростью 100 Мбайт/с. Спецификация SCSI-3 существует в виде широкого спектра документов, определяющих отдельные аспекты интерфейса на уровне физических соединений, транспортных протоколов и наборов команд. Транспортный уровень может использовать различные протоколы с соответствующей поддержкой физических соединений:

· SPI (SCSI Parallel Interface) — параллельный интерфейс (разъемы, сигналы);

· SIP (SCSI-3 Interlocked Protocol) — протокол обмена традиционного интерфейса, физически реализуемый интерфейсом SPI;

· FCP (Fibre Channel Protocol) — протокол оптоволоконного канала с соответствующим физическим уровнем FC-PH со скоростью передачи данных 100 Мбайт/с;

· SBP (Serial Bus Protocol) — протокол последовательной шины, реализуемый интерфейсом 1394 (FireWire);

· GPP (Generic Packetized Protocol) — обобщенный пакетный протокол, реализуемый любым пакетным интерфейсом;

· SSP (Serial Storage Protocol) — последовательный протокол памяти, реализованный на архитектуре последовательной памяти SSA (Serial Storage Architecture).

Ниже описана история развития параллельных интерфейсов в спецификации SCSI-3.

· В стандарте SPI (1995 г.) определен Р-кабель и коннекторы для широкой шины на одном кабеле с 68-контактными разъемами, называемый «кабелем SCSI-3». SPI определяет скорость Fast SCSI (Fast Wide SCSI со скоростью 20 Мбайт/с). Позже появилось дополнительная спецификация Fast-20, более известная как Ultra SCSI (Ultra Wide SCSI со скоростью 40 Мбайт/с).

· В стандарте SPI-2 (1999 г.) снова удвоена частота переключений благодаря использованию интерфейса LVD. Интерфейс Fast-40 SCSI более известен как Ultra2 SCSI (Wide Ultra2 SCSI со скоростью передачи 80 Мбайт/с). Введен разъем SCA-2 (Single Connector Attachment) с возможностью «горячей замены» (hot swap) и 68-контактный разъем с «очень большой» плотностью контактов VHDCI (Very High Density Connector). В стандарт SPI-2 включен и А-кабель SCSI-2, и Р-кабель SPI. Это законченный документ, не ссылающийся на предыдущий и описывающий все параллельные интерфейсы SCSI, вплоть до Fast-40.

· В стандарте SPI-3 (2000 г.) удвоена частота передачи, но уже за счет двойной синхронизации (по прямому (переднему) и обратному (заднему) переключению (фронту) управляющих линий) — интерфейс Fast-80DT (DT — Double Transition), известный как Ultra3 SCSI или Ultral60. Для данного режима рассматривается только широкий (16 бит) вариант. Традиционный (высоковольтный) дифференциальный вариант, а также 32-битная шина с Q-кабелем упразднены. Рассматривается только LVD-интерфейс, синхронизация по фронтам и спадам (по переднему и заднему фронту) сигналов REQ#/АСК#, вводится CRC-контроль передач, пакетированные команды и сообщения (Packetized Commands and Messaging) и быстрый арбитраж (Quick Arbitration). Это тоже законченный документ, описывающий все параллельные интерфейсы SCSI вплоть до Fast-80DT и отменяющий HVD, SCAM (SCSI Configured AutoMatically — автоматическое конфигурирование устройств) и 32-битную шину.

· В стандарте SPI-4 (2001 г.) снова удваивается частота переключений и получается интерфейс Fast-160DT, уже известный как Ultra320 SCSI (только широкая шина, 320 Мбайт/с).

⇐ Предыдущая 8 9 10 11 121314 15 16 17 Следующая ⇒