Le SCSI
- Recherche
- Accueil
Liens utiles
3. II. Les normes
II. Les normes
Les différentes normes SCSI sont définies par tout un ensemble de paramètres. Ici sont présentées les caractéristiques principales qui permettent de différencier les normes les unes par rapport aux autres.Type de bus: Le SCSI est à l’origine un bus parallèle fonctionnant de manière synchrone ou asynchrone.
Bus parallèle, cela signifie que plusieurs bits de données sont envoyés en même temps. A opposer à un bus série où chaque bit est transmis l´un à la suite de l´autre.
Synchrone/Asynchrone : les deux modes de transmissions des données.
En
asynchrone, l’envoi d’un octet de donnée est tributaire d’une demande d’émission
et d’un accusé de réception. Tant que la réception n’a pas été confirmée, un
nouvel octet ne peut être envoyé. Ce mode limite sérieusement les débits sur le
bus.
En
synchrone, l’émetteur n’est pas obligé d’attendre la confirmation du récepteur
pour envoyer un nouvel octet de donnée. Cette méthode augmente considérablement
les débits maximums. A noter que les demandes d’émissions et les preuves de
réception sont elles toujours envoyées en asynchrone… jusqu´à la norme SPI-3 qui
initia une méthode pour contourner ce problème (et augmenter encore les
performances).
Le bus est aussi défini par le niveau électrique employé : SE, HVD, LVD.
Le mode SE (Single Ended), ou Asymétrique. Dans ce mode, les données sont véhiculées sur un seul fil, avec juste une masse associée a chacun. On trouve donc 8 fils de données sur un câble 8 bits (narrow) et 16 sur un câble 16 bits (wide). C’est la différence entre la tension sur le fil de donnée et la masse qui détermine le bit transféré. Ce système à l’inconvénient d’être très sensible aux interférences ce qui explique les distances maximums de branchement peu élevées (et qui se raccourcissent très vite avec l’augmentation du débit).
Le mode HVD (High Voltage Differential) : Différentiel haute tension. Dans ce mode, il y’a deux fois plus de fils dédiés aux transfert des données, 16 en 8 bits et 32 en 16 bits. La moitié de ces fils véhicule une tension positive, l’autre moitié une tension négative. L’information est obtenue en faisant la différence entre la tension positive et la tension négative de chaque fil de donnée. Contrairement au mode asymétrique, ce système à l’énorme avantage d’être nettement moins sensible aux interférences, permettant à la fois des débits plus élevés et une distance de câblage plus important (jusqu´à 25 mètres).
Le mode LVD (Low Voltage Differential) : Différentiel basse tension. Le principe de fonctionnement est le même que pour le HVD, la différence se situant au niveau de la tension utilisée : 3,3 V au lieu de 5 V pour le HVD. Lire les informations relatives à la norme SPI-2 pour plus de détails.
Largeur de bus : Indique la quantité de données transférées en un cycle d’horloge. La norme SCSI-1 a défini le transfert sur 8 bits, baptisé « Narrow » (étroit) ; le SCSI-2 le transfert sur 16 bits « Wide» (large) et 32 bits « Extra Wide » (extra large) ou « Double Wide » (double largeur). La norme SPI-3 a rendu obsolète les transferts 32 bits, car elle était très rarement employée. Elle nécessitait l’utilisation de deux câbles ou nappes en parallèle pour être opérationnelle, et un câble unique en 32 bits n’a jamais été mis au point (il aurait intégré plus de 100 fils…).
Fréquence : la vitesse à laquelle fonctionne le bus, exprimé en Mhz.Débit : il se calcule à partir de la largeur de bus et de la fréquence de celui-ci, et est exprimé en Mo/sec (MB/sec en anglais). A noter que l’ANSI et certains fabricants parlent en Megatransfers/sec, dont voici la définition officielle :
- megatransfers/sec : débit répétitif par lequel les données sont transférés sur le bus. Il est équivalent au mégaoctets/sec sur un bus 8 bits.
Nombre de périphériques : indique le nombre maximum de périphérique utilisable sur une seule chaîne. Il est de 8 en 8 bits, de 16 en 16 bits et de 32 en 32 bits.
Longueur de câblage : en mètres, précise quel distance maximum peut être utilisé sur un bus donné. Ne pas oublier qu´il faut au minimum 10 cm de câble/nappe entre deux périphériques et qu´une trentaine de cm est recommandé.
Le tableau ci-dessous présente un récapitulatif des normes SCSI les plus couramment utilisés :
| Nom | Largeur de bus* | Fréquence | Débit | Nombre de périphériques |
Longueur de câble (suivant type de bus) | ||
| SE | LVD | HVD | |||||
| SCSI-1 | 8 bits | 5 Mhz | 5 Mo/sec | 8 | 6m | - | - |
| SCSI-2 (Fast-10 SCSI) | 8 bits | 10 Mhz | 10 Mo/sec | 8 | 3m | - | 25m |
| Wide SCSI-2 (Fast-10 SCSI ) | 16 bits | 10 Mhz | 20 Mo/sec | 16 | 3m** | - | 25m |
| Ultra SCSI-2 (Fast-20 SCSI) | 8 bits | 20 Mhz | 20 Mo/sec | 8 (4) | 1,5m** (3m) | - | 25m |
| Ultra Wide SCSI-2 (Fast-20 SCSI) | 16 bits | 20 Mhz | 40 Mo/sec | 16 (4) | 1,5m** (3m) | - | 25m |
| Ultra2 Wide SCSI Fast-40 SCSI) | 16 bits | 40 Mhz | 80 Mo/sec | 16 (2) | - | 12m (25m) | 25m |
| Ultra3 SCSI (Fast-80 - Ultra160 SCSI) | 16 bits | 40 Mhz | 160 Mo/sec | 16 (2) | - | 12m (25m) | - |
| Ultra320 SCSI (Fast-160) | 16 bits | 80 Mhz | 320 Mo/sec | 16 (2) | - | 12m (25m) | - |
| Ultra640 SCSI*** | ?? | ?? | 640 Mo/sec | ?? | ?? | ?? | ?? |
*Aucune norme utilisant le 32 bits n’a été
consigné dans le tableau, vu leur rareté
**en mode SE, il est impossible de pouvoir
connecter 8 ou 16 périphériques avec ces normes. L’ultra Wide SCSI-2, exemple
extrême, devrait en pratique disposer d’une longueur de plus de 4,50 mètres,
trois fois le maxima de la norme…
***en cours de développement
Le SCSI-1, norme originelle, ne peut plus vraiment être qualifié de performante vu les standards actuels. Elle a surtout permis de poser les bases de l’interface :
- Transfert des données en parallèle sur 8 bits (Narrow), de manière synchrone ou asynchrone
- Débit maximum de 5Mo/sec et sur une distance de 6 mètres
- Pour la connectique, utilisation de terminateurs passifs, de nappes 50 points en interne et de câbles Centronics 50 connecteurs
(appelé « connecteur SCSI-1 » ) en externe.
Le SCSI-2 fut par contre un grand bond en avant :
- Mise en place du CCS (Common Command Set), un jeu de 18 commandes définissant une interface logiciel commune pour l´ensemble des périphériques, mettant ainsi fin à bon nombre d’incompatibilités (les différents constructeurs prenaient un peu trop de liberté vis-à-vis de la norme SCSI-1).
- Instauration d’une technologie électronique différentielle, baptisée plus tard HVD, afin de pallier au raccourcissement des distances maximum de câblages, la portant à 25 mètres.
- Définition des bus de données 16 et 32 bits (dit « Wide » pour le 16 bits et « Extra Wide » ou « Double Wide » pour le 32 bits)
- Doublement des débits par l’augmentation de la vitesse de transfert de 5 à 10 Mhz (le Fast-10). On obtient ainsi 10Mo/sec en 8 bits, 20 Mo/sec et 40 Mo/sec en 16 et 32 bits respectivement
- Niveau connectique, introduction du connecteur Mini 50 points Haute Densité (Mini50HD, couramment appelé « connecteur SCSI-2 ») ; utilisation recommandée de terminateurs actifs
- Compatibilité avec la norme SCSI-1
- Distance maximum de connexion de 3 mètres en mode SE (Asymétrique)
- A noter que les modes wide nécessite l’utilisation de deux nappes en simultané. Cela limita sérieusement leur popularisation.
La norme SCSI-3 quand à elle n’est plus définie dans un seul document mais dans tout un ensemble, chacun traitant d’un domaine particulier : le SAM (SCSI Architecture Model). Cela permet des évolutions indépendantes de ces différents domaines sans avoir à reprendre l’intégralité de la norme. De cette manière fut également possible la mise en œuvre de nouveaux types de connections (série par exemple).
Ce diagramme présente l’architecture de la norme SCSI-3 dans son ensemble :
On trouve ainsi par exemple dans la norme SCSI-3 :
- SCSI-3 Primary Command : Commandes primaires, utilisées par n’importe quel périphérique SCSI-3
- SCSI-3 Block Commands (SBC) / Reduced Block Commands (RBC) : Pour les disques durs.
- SCSI-3 Stream Commands (SBC) : Pour les lecteurs de bandes.
- SCSI-3 Controller Commands (SCC) : Pour la gestion du RAID.
- SCSI-3 Multimedia Commands (MMC) : Pour les lecteurs CD, DVD, etc.
- SCSI-3 Fibre Channel Protocol (FCP) : Pour l’utilisation du Fibre Channel.
- SCSI-3 Serial Bus Protocol (SBP) : Pour l’utilisation de l’IEEE 1394 “Firewire".
Mais penchons-nous sur la partie qui nous intéresse le plus, le SCSI Parallel Interface (SPI).
Ce document décrit les signaux électriques et les connecteurs nécessaires pour un branchement des périphériques SCSI en parallèle (tout comme le SCSI-1 et 2). Ce sont les différentes révisions du SPI qui sont à l’origine des évolutions des périphériques SCSI que nous utilisons.
SPI 1 : Une des nouveautés qui
fut le plus vite adoptée est l’introduction du fameux connecteur 68 broches haute
densité (Mini68HD), autorisant des transfert sur un bus 16 bits via un seul
câble au lieu de deux auparavant. Communément appelé « connecteur SCSI-3 », il a
permis un développement nettement plus rapide du Wide SCSI.
Une révision du SPI
1 a mis en place l’Ultra (ou Fast-20) SCSI, doublant les vitesses de débits
(jusqu´à 40 Mo/sec en 16 bits), mais réduisant la longueur maximum de câblage en
mode SE à 1,5 mètres (3 mètres avec quatre périphériques). En mode différentiel,
cela reste inchangé à 25 mètres.
SPI 2: Apparition de l’Ultra 2
(Fast-40) SCSI, qui fit passer la vitesse du bus de 20 à 40 Mhz, et permit donc
un nouveau doublement des débits (80 Mo/sec en 16 bit). Mais cette augmentation
posait comme problème récurrent un dégagement de chaleur beaucoup plus important
de la part des périphériques utilisés en différentiels. Il fut donc développé
une nouvelle interface électrique, le LVD, fonctionnant à 3,3 Volts. L’ancienne
technologie différentielle est désormais appelée HVD et n’est pas compatible
avec la nouvelle.
La plupart des interfaces LVD
sont conçus pour pouvoir également fonctionner en SE. Cela permet d’utiliser des
périphériques LVD sur une chaîne SE, avec les limitations en débits et en
distance propre à ce type de bus, et dans le même ordre d’idée de connecter un
périphérique SE sur une chaîne LVD, mais avec comme conséquence de basculer
l’intégralité du bus en mode SE, toujours avec les même limitations. On
rappellera qu’en mode SE les débits ne peuvent dépasser ceux de l’Ultra SCSI.
La longueur de câblage est
définie a 12 mètres (25 mètres si deux périphériques sont utilisé).
Hormis régler les problèmes de
chaleur, le LVD, par une plus grande intégration des composants dans le
contrôleur, réduisit les coûts de fabrications des cartes.
Enfin niveau connectique deux
nouveaux connecteurs ont été ajoutés :
- Le VHDCI (Very High Density Cable Interconnect), qui possède aussi la connectique 16 bits et est très petit en taille. Cela permet d’en placer plus sur une seule équerre. Les cartes SCSI récentes, notamment double canal, possèdent ce connecteur.
SPI 3 : Encore un doublement des débits avec l’Ultra 3 SCSI (Ultra160 ou Fast-80), on atteint ainsi 160 Mo/sec en 16 bits (80 Megatransfers/Sec). Pour obtenir ce taux, il est en fait envoyé deux bits de données à chaque cycle d’horloge au lieu d’un seul. Cette méthode est appelé Double Transition Clocking (DT clocking) et n’existe que pour le bus 16 bits.
Pour améliorer encore les performances, il fut développé deux autres technologies : le Groupement par Paquets (Packetization) et la Sélection et Arbitrage Rapide (Quick Arbitration and Selection : QAS). Le groupement par paquets permet le transfert des commandes et des états en même temps que les données (Cet ensemble de donnée est appelée une unité d´information - Information Unit), le tout en mode DT clocking, au lieu d´utiliser les modes asynchrones beaucoup plus lents. La Sélection et Arbitrage Rapide est une méthode qui permet de passer le contrôle du bus d´un périphérique à un autre (les deux doivent supporter cette fonction), sans attendre une phase de libération du bus (étape normalement indispensable entre chaque transfert sur celui-ci). L´emploi de ces deux nouveautés permet de réduire le surdébit de commandes et de maximiser l´utilisation du bus.
Afin de fiabiliser au maximum les transferts de données, la norme SPI-3 inclut deux nouvelles caractéristiques : le test CRC 32 bits (Cyclic Redundancy Check) et la validation de domaine (Domain Validation). Le test CRC se caractérise par l’envoi d’octets supplémentaires pour chaque bloc de données qui permettent au périphérique destinataire d’en vérifier le contenu. La validation de domaine quand à elle sert à déterminer le débit maximum que peut utiliser un périphérique.
Il fut rendu obsolète l’interface électrique HVD et le bus 32 bits. Les distances de câblages restent inchangés : 12 mètres par défaut ou 25 mètres avec deux périphériques.
On notera l’existence de l’Ultra160/m, un dérivé de l’Ultra 3 SCSI. Sont désigné ainsi les périphériques (des disques durs surtout) qui répondent à ces trois critères : le DT Clocking, le test CRC et la validation de domaine. Cette catégorie fut instauré par certains fabricants dans le but d´accélérer l´introduction de produits répondant à la norme Ultra160. (Pour être considéré comme compatible avec cette norme, un périphérique doit inclure au moins une des cinq caractéristiques précitées : le DT clocking, le test CRC, la Validation de Domaine, la Sélection et Arbitrage Rapide et le Groupement par Paquets).
SPI 4 : Le débit maximum passe à 320 Mo/sec en augmentant la fréquence de bus à 80 Mhz : Ultra320 (Fast-160). Les deux principales innovations sont :
- Lecture et Ecriture de Données en Continu (Read and Write Data Streaming) : cette fonction permet l´envoi de plusieurs paquets de données après l´envoi d´un paquet de contrôle au lieu d´un seul.
- Contrôle de Flux : La cible peut, pendant un transfert de données, indiquer à quel moment le dernier paquet sera transféré. Cela permet à la source de terminer sa pré lecture de donnée ou de vider ses tampons plus rapidement qu´auparavant.
La norme SPI-4 n´étant pas encore finalisée, de nouvelles innovations sont à prévoir.
SPI 5 : L´Ultra640 est actuellement en cours de développement.
Page précédente I. Historique | Page suivante III. La connectique SCSI  |