KOOLPA

gökhan

SCSI Nedir? SCSI Çeşitleri ve Çalışma Mantığı

6-6,5 yıllık bir geçmişi ile yeterli bir olgunluğa erişti artık : SCSI ( Small Computer System Interface ). Çekiciliğinden ise çok az şey kaybetti. EIDE'den biraz daha pahalı olmasına rağmen bir adaptöre 7 adet cihaz bağlanabiliyor. EIDE ise iki kanalı ile sadece dört adetcihazı kontrol edebiliyor.


SCSI Nedir?
SCSI ( Small Computer System Interface = Küçük bilgisayar Sistemi Arabirimi ), HD ,Cd-ROM , Scannerlar , Printerlar gibi aygıtları eski ve şu anki diğer paralel arabirim standartlarından daha uyumlu ve gelişmiş bir şekilde kontrol eden ANSI standardıdır. Skazi diye okunur. ( Bazen Skuhhzi diye okuyanlar olabiliyor. ). Apple tarafından geliştirilmiş olan SCSI standardı imac hariç diğer tüm model Macintoshlarda bulunur. Pc 'lerde ise SCSI aygıtlar, ya entegre SCSI kontrolcüleriyle ya da SCSI kontrol kartlarıyla kontrol edilebilip kullanılıyor. SCSI şu anki diğer paralel arabirim standartlarından daha hızlı bir veri akışına sahiptir. Bu hız ise şu anda 160Mb/s'yeye kadar çıkıyor. ( Şu an kullandığımız güncel IDE disklerimizdeki saniyedeki veri transfer hızı teorik olarak maximum 66 Mb, gecelekte ise bu 100 Mb'a çıkacak ) SCSI aygıtları çalışıtrmak için daha önce bahsettiğim gibi SCSI kontrolcüsü olmalı. Fakat SCSI standartları farklı olduğundan her SCSI aygıt her SCSI kontrolcüsüyle çalışmaz. SCSI Standartlarını eğer bilirsek olayı anlayabiliriz sanırım.

SCSI Standartları
İlk tanımlanan SCSI standardı, sadece sabit diksler içindi ve bu 1986 yılında tanımlandı. Bu zamanda SCSI veriyolu transfer hızı standardart asenkron modda, 8 bitlik veriyolu üzerinde yalşakık 3Mb/sn idi. Senkron modda, SCSI, veri transfer hızı 5 Mb/sn'yi geçimyordu. SCSI arabiriminin temeli, halen SCSI aygıtlar arasında veri transferini ve iletişimini kontrol eden komut seti belirler.Bu komutlar SCSI'nin gücünü ortaya koyar, çünkü SCSI mantığının çok daha verimli olmasının altında yatan etmen bu komutlardır. İlk başlarda bu komutlar üreticiler tarafından tam olarak kullanılamıyordu. daha sonra SCSI komutlarını standar hale getirmek için CCS ( Common Command Set ) geliştirildi.
SCSI-1 olarak bilinen orjinal SCSI, "basit SCSI" olarak bilinen ve çok fazla destek bulan SCSI-2 'ye geliştirildi. SCSI-3 ile birlikte, belirli aygıtların desteklediği spesifikasyonlara uymak için bir dizi komut seti geldi. SCSI-3 için toplanan bu komutlar sadece SCSI-3 paralel arabiimi tarafından kullanılmadı. Bu komutlar SCSI-3'den başka Fibre Channel , Serial Bus Protokolleri gibi diğer paralel ve seri arabirimler tarafından da kullanıldı.
En çok tamamlanan SCSI standardı ise, saniyede 80 Mb transfer için 40 Mhz saat hızı kullanan Ultra-2 'dir. LVD ( Low Voltage Differential = Düşük voltaj Diferansiyel ) sinyallemesini kullanan Ultra-2 12 metreye varan daha uzun kabloların kullanılmasına izin verdi. LVD teknolojisi daha düşük Voltaj tüketimini ve düşük maliyet sağlar.
En son SCSI standardı ise trnasfer hızını saniyede 160Mb'a çıkaran Ultra-3'dür Bu standart geneld karışıklı olmasın diye Ultra160/m olarak adlandırılıyor. Ultra160/m standartlarını destekleyen Disk'ler daha fazla transfer hızı imkanı sunuyor. Ayrıca Ultra160/m verilerinizin güvenliği için CRC ( Cyclical Redudancy Checking )hata denetleme sistemini destekliyor.Şu anki SCSI standartlarını ve özellikleri aşağıdaki tabloda bulabileceksiniz.
SCSI Standardı Max. Transfer Hız Max. Aygıt Sayısı Max. Kablo Uzunluğu
SCSI-1 5 8 6
SCSI-2 5-10 8 veya 16 6
Fast SCSI-2 10-20 8 3
Wide SCSI-2 20 16 3
Fast Wide SCSI-2 20 16 3
Ultra SCSI-3, 8 bit 20 8 1,5
Ultra SCSI-3, 16 bit 40 16 1,5
Ultra-2 SCSI 40 8 12
Wide Ultra-2 SCSI 80 16 12
Ultra-3 ( Ultra 160/m) SCSI 160 16 12
SCSI'nin Avantajları Nelerdir?
SCSI nin avantajlarında bahsedecek olursak; ilk olarak SCSI'nin IDE gibi veri taransferi için gelen komutları işlemciye yaptırmaz. Kendi üzerindeki kontrolcüye yaptırır. IDe aygıtlar işlem yaparken işlemciyi kullanırken, SCSI kendi denetçisi üzerine yapacağından işlemciye binen yük daha azdır. Çok fazla CD yazan kişilere genelde SCSI Cd yazıcı önerilir. Bunun sebeplerinde bir tanesi ise düşük işlemci kullanımıdır. bu şekilde hata oranı daha azalır. Gerçi günümüzde IDe CD-Yazıcıları ile SCSI Cd-Yazıcılar arasında pek bir fark kalmasada ilerde sıralayacağımız avantajlar önemlidir.
SCSI kartların üzerinde kendi BIOS'ları bulunur. Yani bir SCSI kart üzerine taktığınız bir aygıtı SCSI BIOS sayesinde görebiliyorsunuz. Bir SCSI kartına ( Band genişliğine bağlıdır ) max. 7 veya 15 aygı bağlanabilir. Ve bu ayggıtlar IRQ işgal etmez. Sebebi ise bu takılan SCSI aygıtların hepsinin SCSI kart üzerineden dünyaya açılması. Yani sadece SCSI kart IrQ işgal eder. Eğer SCSI kartınız Dual-Channel ( Çift Kanallı ) ise 15 SCSI aygıtnı sorun olmadan bağlayabilirsiniz. Ayrıca sisteminize birden fazla SCSI kart da bağlayabilirsiniz. Sisteminize 2 adet Dual -Channel SCSI kartı attınız mı 30 aygıt bağlayabilirsiniz. ( Bu kadar aygıtı kim kullanır acaba. Üstelik bunların güç ihtiyacını nasıl karşılayacağız! ). SCSI'nin genişleme açısından çok ama çok daha mantıklı olduğunu rahat bir şekilde anlıyoruz.
Sistem çalışma esnasında ise SCSI aygıtların çok daha rahat ve sorunsuz olduğunu görüyoruz. Paralel Porta bağlanan bir pirniter sahibi iseniz tarama esnasında hiç bir şey yapamazsınız genelde. Ama SCSI tarayıcılarda bu sorun yoktur. Çünkü tarayacının yaptırdığı işlemleri Paralel Scanner gibi işlemciye değilde kendis SCSI denetleyecisine yaptırır. Yalnız şuradan şu sonuç çıkmasın : "SCSI aygıtlar hiç CPU harcamaz!" Hayır. Bu yanlıştır. Yüzde %0,01 ila %5 arasında bir CPu kullanımı vardır genelde. Bu rakam bazen duruma göre çok da olmasa artabilir.
Bağlantılar
SCSI kartınıza SCSI Disknizi veya SCSI CD-Sürücünüzü yada SCSI tarayacınıı taktığınızda bunlar nasıl tanınır ve hangisinili birincil veya ikincil oalcağına nasıl karar verilir? gibi konulara değinmek gerekir.
SCSI arabiriminiz 8 bitlik dar bir veriyolu kullanıyorsa taktığuınız aygıtlara 0-7'ye kadar değişen bir ID numarası verilir. Eğer 16 bitlik geniş veriyolu kullanılıyorsa bu rakam15'e kadar çıkar.ID olayına türkeçede genelde adresleme deniyor. Mantığı tıpkı IDE aygıtları gibidir. Yani, Primary Master ve SEcondary Master gibi adreslemeler yerine ID olayı kullanılıyor SCSI teknolojisinde. SCSI teknolojisinde Giriş/Çıkış işlemi isteyen aygıtlara ise Initator ( Başlangıç aygıtı )adı veriliyor. bu başlangıç aygıtlarını işlemlerini yerine getiren aygıtlara ise hedef aygıt denir. Hedef aygtılara 8 kadar ilave aygıt takılabilir. Çünkü hedef aygıtlar kendi yapılarında denetleyici bulundrurlar. İşte bunlara ise Logical Unit ( Mantıksal Birim ) adı verilir. Bu aygıtlara LUN ( Logical Unit Number ) dediğimiz mantıksal birim numaraları atanıyor. SCSI denetçiye gönderilen komutlar, aygıtları aygıtların LUN numaralarına göre tanınır.
SCSI kartına bir SCSI sabit disk, SCSI CD-Sürücü ve SCSI tarayıcı taktığımızı düşünelim. Sabit diske ID numarası olarak 0 , Cd-Sürücüye 1 , Tarayıca ise 2 verilir. Bunların hepsinin mantıksal birim numarası ( LUN ) 0 'dır. SEbebi ise Taraycını bağlı olduğu kanalda taraycının tek mantıksal aygıt olmasıdır. Her SCSI ID 1 den 7 ye kadar LUN'a sahip aygıtı kontrol edebilir. Dolayısı ile dış dünyaya açılan SCSI bağlantısına birden fazla aygıtın bağlanmasının espirisi budur. Yani öz olarak ID2 nuımarasında bulunan Taraycıcının portuna 7 farklı donanım bağlanabilir!

En Önemlisi Sonlandırma
SCSI veriyolu üzerindeki bütün veri ve akışı düzenleme sinyalleri negatif lojik ile çalışır. Bunun anlamı sıfır volt civarındaki bir girişin karşılığı lojik bir oluyor. Yüksek seviye ise lojik sıfırın karşılığı. SCSI cihazların girişinde sinyalleri eviren bir NAND kapısı bulunuyor. Çıkışlarında da aynı kapı hemen çıkış noktasının arkasına bağlanmış durumda.
Sinyal yolunun uzunluğu frekansın yüksekliğinin oranı yüzünden SCSI veriyolunun başı ve sonu elektriksel olarak sonlandırılmış olmalı. Bunun için pasif elemanlar (direnç gibi) veya aktif elemanlar (şalter gibi) kullanılabiliyor. Sonlandırma ya uç cihazlarda oluyor, ki bunlardan biri kontrol kartının kendi oluyor, ya da ortada sonlandırma fişleri ile oluyor. T şeklindeki kablolama ise yasak. Sonlandırmadan sonra yassı kablodan pay bırakılması da pek sağlıklı değildir.
Sonlandırılmamış, yanlış veya hatalı sonlandırılmış hatlar kapasitif ve induktif yükler oluşturarak faz dönmelerine ve bunun sunucu olarak da açık uçtan yansımalara sebep oluyor. Zayıflayan veya güçlenen sinyaller de hatalı okumalara ve hatta veriyolunun tamamen çökmesine sebep olabiliyor. Bu yüzden dopru sonlandırma en önemlisi.

Pasif Sonlandırma her veri ve sinyal hattı için iki ayrı direnç ile yapılıyor. Sonlandırıcı olarak satılan komponentlergenelde iki tane direnç barındıran elemanlar. Ayrıntılı şeması şekilde de görülebilen sonlandırıcıya eğer ihtiyaç duyulmuyor ise basitçe yerinden çıkartılabiliyor.

Bir SCSI-Sx hattına bağlanabilen iki sonlandırıcı direncin şeması da şekilde görülebiliyor. O sırada aktif olmayan hatta (En ucu alçak seviyede) (Enable ucunun alçak olması yani lojik sıfıra çekilmesi o entegrenin çalışmasını engeller) iki direnç bir gerilim bölücü devre olarak çalışıyor. Elektroniğin kurallarına göre üç volt seviyesinde bir gerilim düşümü elektriksel olarak yüksek seviye belirtiyor ve lojik karşılığı sıfır. Bir cihazın çıkışı bu hattı ile aktif hale getirildiğinde (elektriksel olarak alçak seviye) 220 ohm'luk direncin üzerinden 40-50 miliamperlik bir akım, kapı üzerinden cihaza doğru akıyor. Sonuç olarak dirençler arasında 0,5 Voltluk bir gerilim oluşuyor ki bu da lojik bire karşılık geliyor.
SCSI-II'den beri alternatif olarak aktif sonlandırma da kullanılıyor. Tek şart hattın her iki taraftan da 100-132 ohmluk bir yük empedansına sahip olması. Şekilde böyle bir devre görülüyor. Gerilim ayarlayıcıaktif olmayan sinyal hattını üç volt seviyesinde tutuyor. Eğer bir hat aktif çıkış tarafından yüklenirse, gerilim ayarlayıcıdan akım 110 ohmluk direnç üzerinden çıkış kapısına doğru akıyor. O sırada oluşan direnç üzerindeki gerilim düşmesi seviyeyi yaklaşık olarak sıfır volta çekiyor. Bu da lojik birin karşılığı.

Hem aktif hem de pasif sonlandırmada sonlandırıcıların gerilim ile beslenmesi gerekiyor. Bu besleme bağlı oldukları cihazlardan değil, TERM-PWR şeklinde kısaltılan sonlandırıcı besleme hattı ile kontrol kartından alınıyor ve gerilim 5 Volt civarında. Bunun amacı verilerin transferi sırasında veriyolunu negatif yönde etkileyebilecek yan etkilerden kaçınmak.
Son zamanlarda SCSI kontrol kartları ve cihazlar SCAM ( SCSI Configuration Auto Megically ) etiketi ile görülmeye başlandı. Bunu Plug&Play gibi değerlendirmek olası. PC açıldıktan sonra SCSI cihazlar birbirlerini kontrol ediyorlar. Bu işlem sonunda kontrol kartı sonlandırmaları ve SCSI-ID atamalarını otomatik olarak yapıyor.

SCSI-I için izin verilen maksimum uzunluk olan 6 metre ve Fast SCSI'deki 3 metre yetmediği zaman türevsel SCSI kaçınılmaz. Bu veriyoluşekli ile bağlanmış, çift döşenmiş hatlar kullanıyor ve sonlandırma da farklı.
Sync-Negotiation : Sağlıklı İletişim İçin
SCSI-II'den beri Sync-Negotiation terimi kullanılıyor. Bu, bilgisayarın açılmasından sonra kontrol kartının hazırlığı sırasında meydana gelen bir olay. SCSI cihazlar birbirleriyle haberleşerek hangi transfer hızlarının ve çeşitlerinin kullanıldığını birbirlerine bildiriyorlar. Bundan sonraki adımda mümkün olan en iyi transfer şekli ve hızı seçiliyor. Sonuç olarak transfer sırasında hız sürekli olarak değişiyor. Bu anlaşmaya katılacak cihazların seçimi kontrol kartıaracılığı ile yapılabiliyor.

SCSI'de Transfer : Fazlar
Eğer SCSI veriyolu üzerinden bir transfer yapılacaksa, bir cihaz yönetici olmalı. Başka bir cihaz hedef olarak adreslenmeli. Çoğu cihaz hem kaynak hem de hedef olabilir. SCSI ile ayrıca tek kaynaktan çok hedefe veya birden çok kaynaktan birden fazla hedefe de transfer yapmak mümkün.

SCSI çok çeşitli durumlarda olabilir. Şekilde basitleştirilmiş bir şekilde durum diyagramını gösteriyor. Örneğin bir program ASPI-Manager üzerinden SCSI sisteme bir komut yollarsa bu komut önce SCSI kontrol kartına geliyor. Burada komut "tercüme ediliyor" ve SCSI veriyoluna yazılıyor. Bu sırada veriyolu üzerinde yeni durumlar oluşuyor ve bu işlemler sırasında da işlemciye hiç bir yük binmiyor. Özel bazı sinyaller ile veriyolu üzerindeki durumlar ve geçerlilikler belirleniyor.
Aktif olmayan BSY (Busy) ve SEL (Select) sinyalleri ile veriyolunun boş olduğu belirtiliyor. Duruma da "boş faz" adı verilmiş. Bu durum veya bu faz bir RESET ile veya "Command-complete" ya da "Disconnect" mesajlarından sonra elde ediliyor. Bir sonraki durumun adı "Kararlaştırma Fazı". Eğer bir cihaz hedef bir cihaza veri göndermek isterse BSY aktif konuma getiriyor ve bir SCSI-ID veriyoluna yerleşiyor. Eğer aynı anda başka bir cihaz da ID'sini yola koymuşsa öncelik sırasına bakılıyor ve kaynak olarak önceliği fazla olan seçiliyor. Eğer başka cihaz yoksa kaynak hemen SEL hattını aktife çekerek veriyolunu bloke ediyor. Artık işlem başlayabilir.
"Seçim fazı" sırasında kaynak ile hedef bağlantı kuruyorlar. Kaynak, hedefin ID'sini belirliyor ve ATN (Attention) sinyalini aktif hale getiriyor. Alıcı BSY sinyalini kısa süreli aktif yaparak cevap veriyor. Eğer cevap vermezse "boş faz"'a tekrar dönülüyor.
Seçim fazı ile çok yakın olan tekrar seçim fazı eğer kaynak değil de hedef kararlaştırma fazında ise meydana geliyor. Sebep, hedefin bir önceki çevrimde kontrolü, işini bitirmeden önce kontrol kartına vermiş olması. Arkasından tekrar boş faza dönülüyor. SCSI veriyolu diğer cihazlar için beklemeye geçiyor. Ancak hedef kaynağın ID'sini belirlemiş oluyor. Görevini tamamladıktan sonra ID'si aracılığıyla kaynağı tespit ediyor ve ona bağlanmaya çalışıyor. Seçim ile tekrar seçim fazları arasındaki fark da I/O sinyalinin aktif olmasıyla anlaşılıyor.
BAşarılı bir seçim fazından sonra, sora giden mesaj fazına gelirken, başarılı bir tekrar seçim fazından sonra sıra gelen mesaj fazına geliyor. Mesajlar birincil olarak transfer opsiyonlarının kullanılmasıyla ile ilgilenirken daha önceden belirlenemeyen sorunlarla ilgilenmek de görevleri arasında. Örneğin parite hatasına reaksiyon göstermek görevleri arasında. Gelen mesaj ile giden mesaj arasındaki fark, mesajın kaynak ile hedef arasındaki transfer yönü. Mesaj fazında, cihazlardan biri veriyoluna mesaj yerleştiriyor ve REQ (Request) sinyalini aktif hale getiriyor. Alıcı mesajı okuyor ve ACK (Acknowledge) sinyalinin aktif hale getiriyor. Her iki cihaz da yeni sinyalleri alıyorlar ve asenkron bir transfer tamamlanmış oluyor. Transfer edilecek bayt sayısı kadarbu işlemler, fazlar tekrarlanıyor.
Mesaj fazları genellikle veri, komut veya durum fazına yol açıyorlar. Komut fazında hedef kaynaktan gönderilen SCSI komutlarını alıyor. Bu fazın belirtileri aktif BSY ve C/D (control/data) sinyalleri.
Veri fazında hedef ve kaynak, asıl verileri ve kumanda komutlarını birbirlerine aktarıyorlar. Verinin yönüne göre veri-giriş fazına geçiliyor.Bu da I/O hattı ile ayrılıyor. Transfer REQ/ACK sinyalleri ile asenkron veya daha hızlı bir şekilde senkron olarak yapılabilir. Eğer REQ sinyallerine karşılık ACK sinyali beklenmeden yapılırsa hız artar. ACK sinyalleri de bir saat frekansına bağlanarak gönderilebilir.
Durum fazı, işlem sonunda, işlem kesilince veya komut aracılığıyla dönülen faz. Hedef kaynağa bir bayt uzunluğunda durumunu bildiren bir mesaj atıyor. Transfer aktif C/D ve I/O ile aktif olmayan MSG hattı ile asenkron olarak yapılıyor.
Komut, veri, durum fazlarında tüm işlemler bittikten sonra mesaj fazına dönülüyorve komutun tamamlandığı anlamına gelen "command complete" komutu üretiliyor. En sonunda sistem boş faza dönerek çember tamamlanıyor.

SCSI-II ile beraber gelen komut sıralaması özelliğiilek kaynaktan gelen 256 adete kadar komut arka arkaya dizilerek hedefin okuması için bekletiliyor. Akıllı hedefler ayrıca komutları da optimal şekilde sıraya koyabiliyor.
Sinyalleşme Türleri
SCSI sistemlede SCSI deneteçisini ve kullanılan aygıtların kullandığı sinyalleşme türleri desteklenen max SCSI aygıt ve Kablo uzunluğunda büyük rol oynar. Günümüzde üç farklı sinyalleşme türü bulunmakta. SE, HVD, LVD.
SE: Ultra 2 SCSI standardına kadar kullanılan bu sinyalleşme türünün tam açılım Single Ended'dır. Bu döneme kadar SE nin çok yaygındı ve çok da avantajlı bir sinyalleşme türü değildi. Kablo uzunlşuğu 3 metre ile sınırlıydı ve kablo üzerinde veri kaybına neden oluyordu.
HVD ( High Voltage Differantial ): Bu sinyalleşme türü ile kablo uzunluğu 25 Metreye çıktı ama SE ile uyumlu değildi. Yani SCSI CD-ROM, yedekleme aygıtı gibi yavaş aygıtlar desteklendmiyordu.
LVD ( Low Voltage Differantial ) : Ultra 2 SCSI ile gündeme gelen bu sinyalleşme türü gayet başarılı bir sinyallşeme türüdür. Bu sinyalleşme ile daha iyi veri bütünlüğü sağlandı. Kablo uzunluğu 12 metreye çıktı, eski SCSI aygıtlar ile uyumludur, daha az güç tüketir, ve en önemlisi darboğaz yaratmadan 15 aygıta kadar destekler.