HVD – High Voltage Differential

Дифференциальный – термин, указывающий, что сигнал на SCSI двуполярный, т.е. значение определяется не только уровнем, но также и полярностью используемого напряжения. Это позволяет снизить воздействие шумов на SCSI-шину. Первый вариант SCSI-интерфейса с использованием двуполярных сигналов LVD SCSI – Ultra2 SCSI.

Дифференциальная версия HVD для каждой цепи задействует пару проводников, по которым передаётся парафазный сигнал. Здесь используются специальные дифференциальные приёмопередатчики, применяемые в интерфейсе RS-485. Дифференциальный интерфейс применяется в дисковых системах серверов, но в обычных PC не распространен. Интерфейс HVD появился в SCSI-2, а в SCSI-3 упразднён, поскольку скорость 40 Мбайт/с он уже не выдерживает.

В LVD-интерфейсе уровни напряжения на шине ниже, чем в случае HVD-интерфейса.

Интерфейс LVD электрически несовместим с SE и HVD, и в первую очередь это касается HVD: попытка подключить к одной шине LVD- и HVD-устройства может привести к выходу из строя LVD-устройств, так что здесь нужно быть осторожным!

Взаимоотношения интерфейсов LVD и SE, если так можно выразиться, не такие «жёсткие».

Многие фирмы решают эту проблему следующим образом:

Рис. 1. Взаимоотношения интерфейсов LVD и SE

1 – SCSI-устройство, 2 – терминатор LVD, 3 – внешний разъем, 4 – преобразователь LVD – SE, 5 – терминатор SE ( младший байт), 6 – внешний разъем

В стандарте SCSI-2 даже предусмотрена возможность изготовления устройств со смешанным интерфейсом – LVD/SE. Что это такое и как оно работает? Очень просто. Устройства – в том числе и терминаторы – этого типа могут работать либо в режиме LVD, либо в режиме SE, а переключение между режимами происходит автоматически – для этого используется сигнал на проводнике DIFFSENS.

На одной шине можно смешивать SE- и LVD-устройства, и они будут синхронизировать интерфейсы автоматически – если обнаружится хотя бы одно SE-устройство, все LVD-устройства на этой шине переключатся в SE-режим. Эта способность называется Multimode LVD. Если необходимо соединить HVD-устройства с SE- или LVD-устройствами, нужно использовать специальные конвертеры, например компаний Ancot или Paralan.

Устройства LVD совместимы с устройствами SE благодаря возможности их автоматического переконфигурирования (Multimode LVD). Устройства LVD распознают напряжение на линии DIFFSENS и по низкому уровню напряжения на ней способны переключаться из режима LVD в SE. Контакт разъёма, на который выводится эта цепь, в устройствах SE заземлен, что и обеспечивает автоматическое «понижение» режима всех устройств шины до SE, если имеется хотя бы одно устройство SE.

Во время сеанса связи между инициатором обмена и получателем данных устройства «договариваются» о максимально поддерживаемой ими скорости обмена. Поэтому если обмениваются данными два Ultra2-устройства, то они посылают друг другу данные на Ultra2-скоростях, в то время как другие устройства на той же самой шине связываются в скоростях Ultra или Fast. Некоторое внимание нужно уделить электрическим интерфейсам, используемым в SCSI-устройствах. Существует три типа таких интерфейсов: Single-Ended (SE), High Voltage Differential (HVD, иногда только называемый «дифференциальным») и Low Voltage Differential (LVD). Ultra2-устройства используют только LVD-интерфейсы, и многие ошибаются, считая, что LVD и Ultra2 – это одно и тоже; однако LVD-интерфейсы имеются и на некоторых Fast SCSI-устройствах.

На рис. 2 представлена диаграмма по напряжению для сигнала SE и LVD:

SE сигнал – 0 В < Use0 < 0,4 В; 2,4 В < Use1 < 5,0 В.

LVD сигнал – 1,05 В < Ulvd < 1,45 В, где Ulvdср. = +1,25 В.

Рис. 2. Диаграмма по напряжению для сигнала SE и LVD

На рис. 3 представлено преобразование сигнала LVD.

Рис. 3. Преобразование сигнала LVD

Рассмотрим несколько вариантов преобразования сигнала |–Slvd|–(+Slvd).

–Slvd , В	1,45	1,25	1,05	1,15
+Slvd, В	1,05	1,25	1,45	1,35
\|–Slvd\|–(+Slvd), В	0,4		–0,4	–0,2
Логический уровень		Неопр.		Неопр.

Кабели и разъёмы для SE и LVD идентичны, но электрической совместимости устройств нет. Поэтому принято обозначать их для различных версий SCSI по-разному (рис. 4).

«Классический» Single-Ended SCSI	LVD SCSI. Оборудование с такой маркировкой может работать только с LVD SCSI-контроллерами	Обозначает устройство, поддерживающее как обычный, Single-Ended SCSI, так и LVD SCSI

Рис. 4. Обозначение разъёмов SCSI различных версий

Терминаторы (Terminators)

Для согласования нагрузок на шине SCSI используют терминаторы, которые по электрическим свойствам делят на: пассивные, активные и FPT-терминаторы. Терминаторы требуют питания, для чего в интерфейсе имеются специальные линии TERMINATOR POWER.

Пассивные терминаторы – с импедансом 132 Ом, используются для SCSI-1. Представляют собой обычные резисторы.

Активные терминаторы – с импедансом 110 Ом. Представляют собой источник опорного напряжения (стабилизатор), вырабатывающий нужный потенциал, и каждая линия соединяется резистором 110 Ом с выходом этого источника.

В настоящее время, начиная с Ultra SCSI, применяются только активные терминаторы. При активном согласовании используются источники вспомогательного напряжения. Разумно было бы использовать согласования с принудительным ограничением сигнала. Для реализации данного метода в активном терминаторе устанавливаются фиксирующие диоды, которые ограничивают максимальное и минимальное напряжение входных сигналов на определённом уровне.

FPT (Forced Perfect Terminator) – улучшенный вариант активных терминаторов с ограничителями выбросов. Применяется в высокочастотных версиях SCSI.

Активный терминатор, применяемый для устройств LVD, тоже должен отслеживать линию DIFFSENS и при напряжении ниже 0,7 В переходить в режим SE, а при напряжении 0,85...1,85 В переходить в режим LVD (см. рис. 3). При напряжении на линии DIFFSENS выше 2,4 В терминатор должен «отпускать» шину, поскольку это соответствует режиму HVD.

По исполнению терминаторы могут быть внутренними и внешними.

В большинстве случаев как контроллер, так и все приборы SCSI имеют встроенные активные терминаторы, которые можно как включить, так и отключить. Терминаторы должны быть включены на контроллере и последнем подключённом внешнем.

В настоящее время выпускаются универсальные SE/LVD-терминаторы, которые автоматически определяют тип интерфейса и выполняют согласование для данного типа интерфейса:

· DS21T07S фирмы Dallas, 9-канальный;

· VCC5672 фирмы Texas Instruments, 9-канальный;

· семейство микросхем фирмы ON Semiconductor, в т.ч. MCCS142235;

· семейство микросхем фирмы Rohm, в т.ч. BH9595FP-Y, BH9596FP-Y;

· семейство микросхем фирмы LinFinity Microelectronics Inc., в т.ч. LX5202.

Для питания терминаторов в шине предусмотрены специальные линии TERMPWR.

Активные терминаторы на каждом устройстве могут быть включены или выключены, это реализуется перестановкой одного джампера или программно, при конфигурировании устройства.

Внутренние терминаторы (или панелька для их установки) имеются во всех устройствах с не LVD-интерфейсом. В устройствах с LVD-интерфейсом внутренние терминаторы, как правило, отсутствуют.

Если используется внутреннее подключение, а внешние устройства подключаются не всё время, то необходимо переключать терминатор контроллера в соответствии с текущей конфигурацией.

Варианты подключения устройств к шине SCSI

Рассмотрим несколько вариантов подключения на одну шину устройств LVD, LVD/SE, SE, т.к. HVD-устройства могут работать только с себе подобными, да и к тому же данный тип передачи применяется в основном в серверах. В стандарте SCSI-3 этот тип передачи уже упразднён.

Возможно несколько ситуаций в зависимости от подключения к шине устройств и терминаторов разного типа – SE, LVD и LVD/SE.

Вариант подключения к шине	Результат
Устройства SE и LVD с двумя SE- или LVD/SE-терминаторами	SE-устройства будут работать, а LVD – автоматически отключатся
Устройства SE и LVD с двумя LVD-терминаторами	Ничего работать не будет
SE- и LVD/SE-устройства с двумя SE- или LVD/SE-терминаторами	Все устройства будут работать в режиме SE
SE- и LVD/SE-устройства с двумя LVD-терминаторами	Ничего работать не будет
SE-, LVD- и LVD/SE-устройства с двумя SE- или LVD/SE-терминаторами	LVD-устройства не работают, а SE и LVD/SE работают в режиме SE
SE-, LVD- и LVD/SE-устройства с двумя LVD-терминаторами	Ничего работать не будет
LVD- и LVD/SE-устройства с двумя SE-терминаторами	LVD-устройства не работают, а LVD/SE – работают в режиме SE
LVD- и LVD/SE-устройства с двумя LVD- или LVD/SE-терминаторами	Все устройства работают в режиме LVD

Экспериментируя с подключением SE-, LVD- и LVD/SE-устройств к одной шине, нужно также помнить, что LVD- и SE-интерфейсы имеют разные ограничения на длину шины в зависимости от скорости передачи данных (Fast-5...40) и количества подключаемых устройств.

Но может возникнуть конфликтная ситуация, когда к хост-адаптеру (с режимом LVD/SE) будет подключено два устройства: первое – LVD, а второе – SE. В этом случае все устройства должны перейти в режим SE. Для второго устройства это очевидно, а для первого – нереально, т.к. оно может работать только в режиме LVD. Возникает патовая ситуация. Решить ее можно двумя способами:

1-й способ. Необходима установка Multimode LVD SCSI Expander, который бы преобразовывал LVD в SE и обратно. Среди существующих следует отметить:

готовые платы RTLVD-SE и RTLVD-3SE фирмы Rancho;
микросхемы семейства ...53C141 (SYM53C141, LSI53C141) фирмы LSI Logic – конвертор LVD<=>SE, повторитель SE<=>SE.

Данный метод может быть реализован только аппаратно в процессе разработки SCSI-устройств.

2-й способ. С использованием внешнего преобразователя LVD/SE.

Шина SCSI

В SCSI-системах принято делить все устройства на Инициаторы (ИУ, Initiator) и Исполнители (ЦУ, Target).

Существуют следующие варианты шины SCSI:

Wide Wirth (широкая шина) – соответственно 16-битная шина данных (D0-D15, 27 каналов [54 линии] для LVD и 36 линий для SE),
Narrow Wirth (узкая шина) – соответственно 8-битная шина данных (D0-D7, 18 каналов [36 линий] для LVD и 18 линий для SE).

Narrow шина не поддерживается последними версиями SCSI, начиная с Ultra 160.

При этом возникают два варианта проблем при подключении ЦУ (Target) на шину.

Для варианта 1:

1.1. Wide Target – Wide Width,

1.2. Narrow Target – Wide Width.

Для варианта 2:

2.1. Narrow Target – Narrow Width,

2.2. Wide Target – Narrow Width.

Рассмотрим подробнее все эти случаи подробнее.

1.1. Могут возникнуть сложности с подключением терминаторов, т.к. в LVD-устройствах внутренние терминаторы встречаются редко.

1.2. Переходник (адаптер с 68- на 50-контактный разъём) должен терминировать High Byte, если Narrow Target крайнее на шине.

На Wide Target следует установить джампер Disable Wide, терминация High Byte.

Wide Width состоит из старшего байта (High Byte) и младшего байта (Low Byte).

Narrow Width (контроллер всегда SE) представляет Low Byte's Wide Width. Narrow Width можно рассматривать как подмножество Wide Width, у которого используется только Low Byte's Data Bus. В простых одноканальных контроллерах контакты Narrow Width запараллелены с частью контактов Wide Width. При этом можно использовать смесь широких и узких устройств, для чего терминаторы на контроллере разделены на две половины: терминаторы младшего байта (TrmL) и старшего байта (TrmH) – и должны управляться независимо.

Т.е. должны быть соответствующие переключатели: либо на Target, либо на переходниках (TrmH в положении ON, а TrmL в положении OFF, старшие разряды всегда должны быть затерминированы). Если LVD/SE Target имеет переключатель режимов, то для согласования режимов необходимо переключить в режим SE Mode.

В обоих этих вариантах придется столкнуться с разнообразием разъёмов, применяемых для интерфейсов SCSI, из-за этого может возникнуть потребность в применении переходных адаптеров от одного типа разъёма к другому. Подробно о типах разъёмов, применяемых в SCSI-устройствах, см. «Типы применяемых в SCSI разъемов».

Подключение периферии

Рис. 5. Структурная схема подключения периферии

Рис. 6. Структурная схема кабеля для двух периферийных устройств

1, 2, 3 – разъём (розетка);

4 – кабель SCSI LVD, состоящий из витых пар;

5, 6 – разъём (вилка) целевого устройства (ЦУ, target);

7 – разъём (вилка) инициатора (ИУ, initiator).