Small Computer System Interface

SCSI (Small Computer System Interface) ist eine Reihe von Standards für die Verbindung und Übertragung von Daten zwischen Computern und Peripheriegeräten. Ursprünglich in den 1980er Jahren eingeführt, revolutionierte SCSI die Datenübertragung in Personalcomputern, indem es einen vielseitigen und schnellen Kommunikationskanal für Geräte wie Festplatten, Scanner, Drucker und CD-ROM-Laufwerke bereitstellte. Im Laufe der Zeit hat SCSI mehrere Revisionen durchlaufen und sich von den frühen Standards zu modernen Versionen entwickelt, die eine Vielzahl von Geräten mit hohen Datenübertragungsgeschwindigkeiten, verbesserter Konnektivität und größerer Flexibilität unterstützen.

Die Vielseitigkeit von SCSI ist einer seiner Hauptvorteile, die den gleichzeitigen Anschluss mehrerer Geräte in einer Daisy-Chain-Konfiguration ermöglicht. Es unterstützt sowohl den Zugriff auf Blockebene als auch auf Dateiebene auf Daten und kann eine Reihe von Gerätetypen aufnehmen, von Speicher- bis hin zu Imaging- und Druckgeräten.

Frühgeschichte und Evolution

Die erste Version des SCSI-Standards, SCSI-1, wurde 1986 von einer Gruppe von Unternehmen, darunter Shugart Associates und Digital Equipment Corporation (DEC), eingeführt. Diese Version unterstützte eine maximale Übertragungsrate von 5 MB / s und ermöglichte den Anschluss von bis zu sieben Geräten in einer einzigen Buskonfiguration. Im Laufe der Zeit verbesserten zusätzliche Überarbeitungen die Leistung, Funktionalität und Vielseitigkeit der SCSI-Schnittstelle.

SCSI-2 wurde 1989 eingeführt und führte Verbesserungen wie schnellere Datenübertragungsraten (bis zu 10 MB / s) und einen verfeinerten Befehlssatz ein. Diese Überarbeitung beinhaltete auch die Möglichkeit, eine breitere Palette von Kabeln und Steckverbindern zu verwenden.

SCSI-3 wurde 1995 eingeführt und stellte einen großen Sprung in der SCSI-Technologie dar. Es wurde eine Familie von Standards, die verschiedene Versionen der SCSI-Schnittstelle wie Ultra SCSI, Fast SCSI und Wide SCSI enthielten, die jeweils unterschiedliche Leistungsmerkmale boten. Ultra SCSI zum Beispiel könnte Datenübertragungsraten von bis zu 40 MB / s unterstützen. SCSI-3 führte auch das Konzept der „differenziellen Signalisierung“ ein, was längere Kabellängen und eine verbesserte Signalintegrität ermöglicht.

Moderne Iterationen von SCSI, wie z. B. Serial Attached SCSI (SAS), haben den Standard weiter verbessert und bieten noch schnellere Datenübertragungsgeschwindigkeiten (bis zu 12 Gbit / s für SAS-3) und eine bessere Skalierbarkeit für Rechenzentren und Unternehmensumgebungen.

Hauptmerkmale von SCSI

Vielseitigkeit und Geräteunterstützung: SCSI ist bekannt für seine Fähigkeit, eine Vielzahl von Peripheriegeräten zu unterstützen. Während SCSI ursprünglich hauptsächlich zum Anschließen von Festplatten verwendet wurde, wurde es um Scanner, CD / DVD-Laufwerke, Drucker und sogar spezielle Geräte wie Bandbibliotheken erweitert. Eine der einzigartigen Eigenschaften von SCSI ist seine Fähigkeit, mit verschiedenen Gerätetypen auf standardisierte Weise zu kommunizieren, wodurch verschiedene Systeme über einen gemeinsamen Bus kommunizieren können.

Daisy-Chaining: Eine der herausragenden Eigenschaften von SCSI ist die Unterstützung von Daisy-Chaining, mit der mehrere Geräte in einer linearen Konfiguration entlang eines einzigen Busses verbunden werden können. In der Regel können bis zu sieben Geräte über ein einziges SCSI-Kabel angeschlossen werden, obwohl verschiedene Versionen des Standards und verschiedene Signalisierungstypen in bestimmten Konfigurationen mehr Geräte zulassen. Daisy-Chaining reduziert den Bedarf an individuellen Verbindungen zwischen dem Host-System und jedem Peripheriegerät, vereinfacht die Hardware-Einrichtung und reduziert Kabelsalat.

Hohe Datenübertragungsraten: Im Laufe der Zeit wurde SCSI entwickelt, um den steigenden Datenübertragungsanforderungen gerecht zu werden. Beispielsweise bot SCSI-1 eine Übertragungsrate von 5 MB / s, während moderne Versionen wie SAS Übertragungsraten von 12 Gbit / s (1,5 GBIT / s) bieten können. Dies macht SCSI zu einer ausgezeichneten Wahl für Umgebungen, in denen Hochgeschwindigkeitsdatenzugriff und -übertragung unerlässlich sind, z. B. in Rechenzentren, Servern und Workstations, die mit großen Datenmengen umgehen.

Befehlssatz und Protokolle: Der SCSI-Befehlssatz ist ein weiteres Unterscheidungsmerkmal. Es bietet einen umfangreichen und hochflexiblen Befehlssatz zum Ausführen einer Vielzahl von Operationen auf Peripheriegeräten, z. B. Lesen, Schreiben und Steuern von Gerätezuständen. Der Befehlssatz unterstützt den direkten Zugriff auf Speichergeräte auf Blockebene, was für die Leistung in Umgebungen, die eine schnelle und zuverlässige Datenübertragung erfordern, von entscheidender Bedeutung ist. Darüber hinaus kann das Protokoll sowohl asynchrone als auch synchrone Datenübertragungsmodi unterstützen, was Flexibilität bei verschiedenen Betriebsbedingungen bietet.

Mehrere Gerätetypen: SCSI unterstützt nicht nur Speichergeräte (z. B. Festplatten und Bandlaufwerke), sondern auch Nicht-Speichergeräte wie Drucker und Scanner. Durch die Erweiterung über den Bereich der Speichergeräte hinaus war SCSI in der Lage, eine breite Palette von Geräten zu unterstützen, die über dieselbe Schnittstelle gesteuert werden konnten, wodurch die allgemeine Vielseitigkeit und Akzeptanz der Technologie in verschiedenen Umgebungen verbessert wurde.

Skalierbarkeit: Die Skalierbarkeit von SCSI ist eine seiner Stärken. Anfänglich unterstützte es eine begrenzte Anzahl von Geräten pro Bus, aber spätere Iterationen (insbesondere im Fall von SAS) ermöglichten den Anschluss einer viel höheren Anzahl von Geräten, wodurch es für Unternehmensumgebungen geeignet ist, die mehrere Speichergeräte oder andere Peripheriegeräte erfordern.

Die SCSI-Bus-Architektur

Der SCSI-Bus ist die physische Verbindung zwischen dem Hostsystem (z. B. einem Computer) und den Peripheriegeräten. Es besteht aus einer Kombination von Kabeln, Steckverbindern und Terminatoren, die die Kommunikation zwischen Geräten verwalten. Der Bus ist typischerweise in zwei Kategorien unterteilt: Single-Ended und differentielle Signalisierung.

Single-Ended-Signalisierung ist die gebräuchlichere Übertragungsmethode, bei der Daten zwischen Geräten über eine einzige Leitung pro Signal übertragen werden. Diese Methode ist einfacher und kostengünstiger, aber anfällig für Signalverschlechterung über große Entfernungen.

Differentielle Signalisierung bietet eine verbesserte Signalintegrität durch die Verwendung von zwei Drähten zur Übertragung eines Signals und ist ideal für längere Kabellängen (bis zu 25 Meter). Es erfordert fortschrittlichere Technologie, bietet jedoch eine höhere Leistung in Bezug auf Zuverlässigkeit und Geschwindigkeit.

Zusätzlich zu den physischen Kabeln benötigt der Bus an beiden Enden einen ordnungsgemäßen Abschluss, um die Integrität der Datenübertragung zu gewährleisten. SCSI-Geräten müssen außerdem eindeutige IDs auf dem Bus zugewiesen werden, um Konflikte zu vermeiden, und der Host-Controller kommuniziert mit jedem Gerät über seine jeweilige ID.

Modernes SCSI: SAS (serielles angeschlossenes SCSI)

Als der Speicherbedarf wuchs und die Einschränkungen paralleler Schnittstellen offensichtlich wurden, entwickelte sich der SCSI-Standard zu Serial Attached SCSI (SAS). SAS stellt eine signifikante Abkehr von der parallelen Datenübertragung dar, die in herkömmlichen SCSI-Schnittstellen verwendet wird. SAS verwendet eine serielle Datenübertragungsmethode, die gegenüber älteren parallelen Systemen mehrere Vorteile bietet:

Verbesserte Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit: Durch die Verwendung der seriellen Datenübertragung kann SAS höhere Datenübertragungsraten (bis zu 12 Gbit / s in SAS-3) erzielen und gleichzeitig die Signalintegrität über größere Entfernungen aufrechterhalten.

Punkt-zu-Punkt-Verbindungen: Im Gegensatz zu parallelem SCSI, das auf einem gemeinsam genutzten Bus basiert, kommunizieren SAS-Geräte über Punkt-zu-Punkt-Verbindungen. Dies reduziert Signalstörungen und ermöglicht flexiblere Konfigurationen.

Abwärtskompatibilität: SAS ist abwärtskompatibel mit älteren SCSI-Geräten und bietet Benutzern, die von älteren SCSI-Systemen aufrüsten, einen reibungslosen Übergang.

Verbesserte Skalierbarkeit und Flexibilität: SAS-Systeme können bis zu 65.000 Geräte unterstützen und eignen sich daher ideal für Rechenzentren und Unternehmensumgebungen, in denen umfangreiche Speicherlösungen erforderlich sind.

SCSI hat sich als unverzichtbare Technologie in der Welt der Computerperipherie und -speicherung erwiesen. Von seinen bescheidenen Anfängen als Verbindungsstandard für Festplatten bis hin zu seiner Entwicklung zur modernen SAS-Schnittstelle ist SCSI ein einflussreicher Akteur bei der Entwicklung von Hochgeschwindigkeits-Speichersystemen mit hoher Kapazität geblieben. Seine Vielseitigkeit, Skalierbarkeit und Fähigkeit, eine Vielzahl von Geräten über einen einzigen Bus zu verbinden, machen es weiterhin zu einer kritischen Komponente im Enterprise Computing und stellen sicher, dass es in einer zunehmend datengesteuerten Welt relevant bleibt.

Während neuere Technologien wie NVMe und SATA entstanden sind, dominieren SCSI und insbesondere SAS aufgrund ihrer Robustheit, Zuverlässigkeit und Skalierbarkeit weiterhin in Server– und Rechenzentrumsumgebungen. Wenn Sie die Entwicklung, die wichtigsten Funktionen und die modernen Implementierungen von SCSI verstehen, können Sie die nachhaltigen Auswirkungen auf die Welt der Computerarchitektur und der Peripheriekonnektivität besser einschätzen.