Глава 5. Шина SCSI

ных терминаторов выпускаются микросхемы (например, DS2117М, DS2118М фир­мы Dallas Semiconductor), выполняющие все функции автоматической терминации для 9 пар проводов. Для терминации 16-разрядной шины данных (Wide SCSI) и сигналов управления требуется 3 таких микросхемы. В микросхемах использу­ются прецизионные резисторы с лазерной подгонкой, что обходится недешево. По исполнению терминаторы могут быть как внутренними (размещенными на печатной плате устройства), так и внешними (устанавливаемыми на разъемы ка­беля или устройства). Внутренние терминаторы на каждом устройстве могут быть включены или выключены. В старых устройствах (SCSI-1) для включения тер­минаторов нужно было установить набор перемычек или вставить в специальную кроватку сборку резисторов. Активные терминаторы включаются-выключаются перестановкой одного джампера или даже бесконтактно — программно при кон­фигурировании устройства. Возможно даже автоматическое включение термина­тора (если таковая возможность поддерживается устройством и разрешена при конфигурировании). Внешние терминаторы выглядят как разъемы с небольшой крышкой, под которой смонтирована их «начинка». Несмотря на внешнюю просто­ту, они имеют ощутимую цену — терминатор для Ultra-Wide SCSI стоит $10-15. Внешние терминаторы устанавливаются и снимаются только вручную.

Внутренние терминаторы или, по крайней мере, панелька для их установки име­ются практически во всех устройствах, интерфейс которых не является LVD-ин-терфейсом. В устройствах с LVD-интерфейсом терминаторы, как правило, отсут­ствуют в целях экономии: когда на шину устанавливается несколько устройств, терминатор используется лишь в последних. Однако при подключении одного устройства экономия на цене устройства незаметна, а вот расходы на приобрете­ние терминатора вполне очевидны.

ВНИМАНИЕ---------------------------------------------------------------------------------

Отсутствие терминаторов на устройствах с LVD не означает отказа от правил терминации!

5.1.3. Протокол шины

Назначение сигналов параллельной шины раскрывает табл. 5.8. Все сигналы явля­ются L-активными: активному состоянию и логической единице соответствует низкий потенциал, что в данной книге отмечено символом «#» после мнемоники цепи. Обратные (парафазные) цепи обозначаются знаком «+».

Таблица 5.8. Назначение сигналов шины SCSI Сигнал Назначение

BSY# Busy — шина занята

SEL# Select — выбор ЦУ инициатором (Select) или инициатора целевым устройством

(Reselect)

C/D# Control/Data — управление (низкий уровень)/данные (высокий уровень)

I/O» Input/Output — направление передачи относительно ИУ: вводу в ИУ соответствует

низкий уровень. Используется для различия прямой (Select) и обратной (Reselect) выборки: фазе Selection соответствует низкий уровень

5.1. Параллельные интерфейсы SCSI____________________________________ 129

Сигнал Назначение

MSG# Message — передача сообщения DB[0: 31 ]# Data Bus — инверсная шина данных

DP[0: 3]# Data Parity — инверсные биты паритета, дополняют количество единичных битов байта до нечетного. DPO# относится к DB[0: 7],... DP3# — к DB[24: 31]. В фазе арбитража не действуют

TERMPWR Terminator Power — питание терминаторов

ATN# Attention — внимание (намерение ИУ послать сообщение)

REQ# Request — запрос от ЦУ на пересылку данных

ACK# Acknowledge — подтверждение передачи (ответ на REQ#)

RST# Reset —сброд

DIFFSENS Признак дифференциального (LVD) интерфейса: ниже 0, 7 В — линейный SE; 0, 9-1, 9 В— дифференциальный LVD; выше 2, 4 В — дифференциальный HVD

Каждое устройство SCSI, подключенное к шине, должно иметь свой уникальный адрес, назначаемый при конфигурировании. Для 8-битной шины диапазон значе­ний адреса 0-7, для 16-битной — 0-15. Адрес задается предварительной установ­кой переключателей или джамперов. Для хост-адаптера возможно программное конфигурирование. Адресация устройств на шине в фазах выборки осуществля­ется через идентификатор SCSI ID, представляющий адрес в позиционном коде. Адрес определяет номер той линии шины данных, которая осуществляет выбор­ку данного устройства. Устройство с нулевым адресом выбирается низким уров­нем на линии DBO# (SCSI ID-00000001), с адресом 7 - на линии DB7# (SCSI ID=10000000). Для ИУ значение идентификатора определяет приоритет устрой­ства при использовании шины; наибольший приоритет имеет устройство с боль­шим значением адреса. Понятия адрес и идентификатор часто путают, но это все­го лишь две различные формы представления одного и того же параметра. В любой момент обмен информацией по шине может происходить только между парой устройств. Операцию начинает инициатор обмена ИУ (initiator), а целевое устройство ЦУ (target) ее исполняет. ИУ выбирает ЦУ по его идентификатору. Чаще всего роли устройств фиксированы: хост-адаптер является инициатором (ИУ), а периферийное устройство — целевым (ЦУ). Возможны комбинированные устройства, выступающие в роли и ИУ, и ЦУ. В ряде случаев роли устройств меня­ются: ЦУ может, пройдя фазу арбитража, выполнить обратную выборку (Reseleci) ИУ для продолжения прерванной операции. При выполнении команды копиро­вания (Сору) ИУ дает указание ведущему устройству копирования (Copy Master) на обмен данными, который может производиться и с другим ЦУ (для которого ведущее устройство копирования выступит в роли ИУ).

Информация по шине данных передается побайтно (пословно) асинхронно, ис­пользуя механизм запросов (REQuest) и подтверждений (ACKnowledge). Каждый байт контролируется на нечетность (кроме фазы арбитража), но контроль может быть отключен. Интерфейс имеет возможность синхронной передачи данных, ускоряющей обмен (в SCSI-1 синхронного режима не было). Шина может находиться в одной из перечисленных ниже фаз. Роли источников сигналов между ИУ и ЦУ описаны в табл. 5.9.

5. Параллельные интерфейсы SCSI 130

Таблица 5.9 Источники сигналов SCSI

¹ АА: источник сигнала — устройство, активное в арбитраже;

² WA: источник сигнала — устройство — победитель в арбитраже;

³ SID: каждое устройство управляет только битом данных, соответствующим значению его SCSI ID;
* I: источник сигнала — ИУ;

⁵ Т: источник сигнала — ЦУ.

В фазе Bus Free шина находится в состоянии покоя — нет никаких процессов об­мена; она готова к арбитражу. Признаком является пассивное состояние линий BSY# и SEL#.

В фазе Arbitration устройство может получить право на управление шиной. Дождав­шись покоя шины (Bus Free), устройство вводит сигнал BSY# и свой идентификатор SCSI ID. Если идентификаторы выставили несколько устройств одновременно, то право на управление шиной получает устройство с наибольшим адресом, а осталь­ные устройства отключаются до следующего освобождения шины. Устройство, вы­игравшее арбитраж, вводит сигнал SEL* и переходит в фазу Selection или Reselection. В фазе Selection ИУ, выигравшее арбитраж, вводит на шину данных результат логической функции ИЛИ от пары идентификаторов — своего и ЦУ, — сопровож­дая его битом паритета. Установкой сигнала ATN# ИУ указывает, что следующей фазой будет Message OUT. ИУ снимает сигнал BSY#. Отсутствие сигнала I/O* от­личает данную фазу от Reselection. Адресованное ЦУ отвечает сигналом BSY#, если паритет корректный и на шине данных присутствует только пара идентификато­ров (его и ИУ). На некорректные значения данных устройства отвечать не долж­ны. Если за заданное время ЦУ не ответило, срабатывает тайм-аут, ИУ освобож­дает шину или вводит сигнал сброса RST#.

Фаза Reselection аналогична предыдущей, но ее вводит ЦУ. Фаза появляется в том случае, когда ЦУ на время исполнения команды отключалось от шины. По завер­шении внутренней операции это устройство, выиграв арбитраж, будет вызывать ИУ, которое ранее породило исполнение операции. ЦУ снимает сигнал BSY#, актив­ность сигнала I/O* отличает данную фазу от фазы Selection. Адресованное ИУ отве­чает сигналом BSY#, условия ответа и тайм-аут аналогичны предыдущей фазе.

5.1. Параллельные интерфейсы SCSI____________________________________ 131

В фазах Command, Data, Status и Message по шине данных передается информа­ция, фазы идентифицируются сигналами MSG#, C/D# и I/O* (табл. 5.10), которы­ми управляет ЦУ. ИУ может потребовать посылки сообщения (фаза Message OUT) введением сигнала ATN#, а ЦУ может освободить шину, сняв сигналы MSG#, C/D#, I/O* и BSY#.

Таблица 5.10. Информационные фазы SCSI

Сигнал Фаза Направление

MSG# C/D# l/0#

Временные диаграммы асинхронного обмена приведены на рис. 5.5. Здесь переда­ча каждого байта сопровождается взаимосвязанной парой сигналов REQ#/ACK#. ИУ фиксирует принимаемые данные, получив сигнал REQ# (по отрицательному перепаду). ЦУ считает принимаемые данные действительными по отрицательно­му перепаду сигнала АСК#. Асинхронный обмен поддерживается всеми устрой­ствами для всех фаз передачи информации.

Рис. 5.5. Временные диаграммы асинхронного обмена (DI — данные от ИУ, DT — данные от ЦУ)

Фазы передачи данных Data OUT и Data IN по предварительной «договоренно­сти» устройств могут выполняться и в синхронном режиме обмена, диаграммы которого приведены на рис. 5.6. При согласовании синхронного режима опре­деляются минимальные длительности и периоды управляющих импульсов АСК# и REQ#, а также допустимое отставание подтверждений от запросов (REQ/ACK offset agreement). ЦУ передает серию данных, сопровождаемых стробами REQ# (рис. 5.6, а), в темпе, ограниченном установленными временными параметрами. ИУ фиксирует принимаемые данные по отрицательному перепаду сигнала REQ#,