一
．
小型计算机系统接口SCSI
王 虹
九 (邮电部 磊i 究所) 丁尸 亍斗．／] (邮电部数据通信技术研究所) J f l
／：要 拳文介绍一种高速、通用的外部设备接 ——小型计算机蒜蚌接
SCSI(Small Computer Systems Interface)，主要叙述 7该接 口的特性 ，蛄构 、
工作原理 命夸格式 适用范蹿厦优越性。
一关_调。SCSI~ scsI设备 scsI总线 scsl连接嚣 牟利 伽
一
、 概 述
通常我们使用的工作环境是设备成套配制，即备种外设都固定地通过系统的串口或并口
与主机相连。由于主机的连接空间有限， 很难充分发挥备设备的作用，所以越来越多的l^趋
向于 自己配制设备接口，以充分发挥设备功能和满足工作需要。
我们采用了SCSI接口连接外设，以提高系统访问外设的速度，使系统更加完善。
SCSI是计算机与智能外设之间进行通信的标准接 口总线。大多数不同类型的设备 可 以
通过 SCSI总线和 SCSI连接器与系统单元相连接。这些设备包括磁盘、光盘，打印 机 、绘
图仪，扫描仪等。SCSI连接器可通过一个适配器或一个集成单元来实现 SCSI接口具有设
备独立性，它兜许用户连接符合SCSI标准的任何智能设备。
SCSI接口的作用在于为主机提供一个通用的外部设备接口。主机只要通过SCSI连接器
就可与外部设备通信。
SCSI接口盼主要特性为-
(1)可连接多台设备
(2)允许多台设备同时运行
(3)接口通用性强
二、SCSI结构
1． SCSI总体结构
最基本的 SCSI总体结构如图 1所示。
收 稿 日期{1993-11-01
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困 1 SCSI总体结构
SCS!连接器与系统总线相连。多路智能外设如磁盘、光盘、打印机等，通过 SCSI总线
与连接器相连。SCSI总线是 8位并行总线，受SCSI连接器中的逻辑电路监控。
每一个直接与 SCSI总线相连的设备都必须符台 ANSI X3．131—1986标准。
2． SCSI物理结构
SCSI接口由SCSI连接器、SCSI总线和 1个或多个 SCSI设备等组成，如图 2所示。
图 2 SCSI物理 结 构
(1)SCSI连接器
SCSI连接器负责把 SCSI设备与系统总线相连接。它内 部 实 现 ANSI x3．131·1986标
准，通过 SCSI总线与 SCSI设备通信。目前，各公司 (如 MOTOROLA，AMD等)都有 自
己一系列的 SCSI连接器产品。
(2)SCSI总线
SCSI总线是一根5O芯的电缆，它包括8位数据线、 1条数据奇偶校验线和若干条控 制
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线。这些信号都是符合 SCSI ANSI标准的。该总线必须是两端封闭的。它通过菊花链 的方
式与其它设备相连接。
SCSI总线最长能支持到 6m (即从 SCS1连接器到 SC．SI总线上所连接的最后一 个 外 设
的最长距离为 6m)，这是因为大多数 SCSI连接器使用的工作电压为 0～5v，如 果 距离过
长，就会有干扰。
(3)SCSI设备
每一个直接连接在SCSI总线上的设备都被称为SCSI设备。每个 SCSI设备都 有唯 ～
的m 号，它是通过每个 SCSI设备上的硬件开关或跳线来设置的 SC．SI连 接 器也 有 自己
的 D 号。
每个 SC．SI连接器可支持 7个 SCSI设备，而每个 SCSI设备又可支持 8个逻辑单元，所
以每个 SCSI连接器最多可支持到56个设备。
5． SCSI逻辑结构
下面将简单介绍SCSI接口的内部工作原理，其中包括它的地址分配、命令信号以及接
口的其它特性。
(1)SCSI设备的地址分配
每一个与SC．SI总线直接相连的 SCSI设备都有各自的ID号，因为SC．SI总线 最多能与
8个SCSI设备相连 (其中包括SCSI连接器)，所以这个D 号规定为O～7。
D 号有以下两种用途：
① 通过 D 号可选择任一scsI设备
因为每个 SCSI设备都有各 自的 ID号，所以每两个设备之问都可通过地址的选择面进行
独立的通信。
② 通过 rD号可标明设备的优先级
当有几个设备都想拥有总线的时侯，这就需要总线仲裁来决定谁将最先拥有总线，而总
线仲裁刚是通过比较备设备的 D 号来选定优先级。rD号越大，设备的优先级 越 高 。通 常
SC．SI连接器的 ID号为 7。
(2)逻辑单元号．(LUN)
SCSI连接器允许每个 SC．SI设备最多可带 8个逻辑单元，这些逻辑单元受这 一 SCSI设
备控制而不与 SCSI总线直接相连。每个逻辑单元也同样具有自己的逻辑单元号 LUN，范
围为 0～ 7，如图 3所示。
其中，SCSI设备 5为 SC．SI对 ESDI控制器。它与 SCSI总线相连。控 制 器 的 ESDI部
分最多可连接8个ESDI设备。图3中连接的 2个ESDI设备就是逻辑单元，它们的 LUN分
别为 0和 1。
控制器是 SCSI设备，外设也可以是一个 SCSI设备。如果一个符合 SCSI标准的外设与
总线相连，那么，它既是 SC．SI设备，又是该设备的逻辑单元，它不但县有 I工)号 ，还 应 具
有 LUN号。如图 3中SCSI设备 6，它的 m 号为 6，LUN为 0。
下面，我们举例说明SCSI连接器是怎样通过 SC．SI总线向图 3中第 二 个 ESDI驱 动 器
发命令的。
第一步l SC．SI连接器选择 SCSI设备 5，
3s
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往t ESDI(Eahanced Small Device Interface)——增强型小型设备蕃日
图 3 SCSI设备逻辑单元号
第二步：SCSI连接器向 SCSI设备 5发命令，
第三步：命令中包含 3个比特的地址位，用以指定是哪个逻辑单元，在奉倪中这 3位地
址是00II
第四步：当SCS[设备5接到该命令后，读取该地址，得 LUN；1，把这条命令发送到
第二个 EsDI驱动器。
(3)同步与异步数据传输
标准 SCSI接口支持同麦狃异誊两种传输方式。SCSl连接器也应支持蕊步和异 步 两种
传输方式，但一些SCS!设备仅能支持异步方式，这就要由SCSl连接器 在 运 行时 来检 查
SCSI设备是否具有同步传输功能，并采取相应的动作。
三、SCSI总线上的命令格式
为了使目的端进行相应的撮作，源ScsI设备首先必须争取到SCSI总线，选择相 应 的
SCSI设备，发送命令。在 SCSI总线上传输的命令称为 SCS[命令。SCSI命 令 有 6Bytes和
10Bytes两种命令格式。一般标准命令采用6Bytes格式，而一些补宽命令则采用10Bytes格
式·6Bytes命令格式如图 4所示。 0
10Bytes命令格式如图 s所示。 l
scsI命令中每一项的具体内容 请 参 阅 2
X3．131-1986标准 。
操 作 码 (Sbit)
LUN(3bit)i LBA(Sbi0
LBA(8bit)
LBA (8bit)
传送 长度 (Sbit)
＆ I LBA(Loglcal Block Address)
— — 逻辑块 地址．为可选项．
图 4 6Bytes命夸格或
操 作 码 (Sbit)
LUN(3bit)f保留 (4bit) RelAdr
LitA(Sbit)
LBA(8bit)
LBA(Sbit)
LBA(Sbit)
保 留(8bit)
传送 长度 (Sbit)
侍避 长度 (Sbit)
控制字节(Sbit)
注 I RelAdrtRelatlve Address Bit)
— — 相关地址位。
禹 s lOBytes命夸格 式
蓦
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态。
六、SCSI总线工作过程
SCSI总线与微机总线的功能相似，它具有 8个状态，但在某一时间只 能处 于一 个 状
这 8种状态为：
(1)Bus FREE Phase 空闲态
(2)Arbitration Phase仲裁态
(3)Selection Phase选择态
(4)Reselection Phase重选态
(s)Command Phase命令态
(6)Data Phase数据态
(7)Status Phase状态态
(8)Message Phase信息态
窖状态间的关系如图 6所示。
图 6 SCSI总线各状态问的关系
(1)空闲态：此时没有 SCSI设备使用总线，SCSI设备间的一切操作都是从 SCSI总 线
空闲态开始的。
(2)仲裁态；此状态只允许一个SCSI设备拥有总线。该设备拥有总线的过程如下 ：
① 设备等待总线空闲
② 设备争夺总线，完成以下丽步：
a． 改变总线上的BUSY线为忙，
b． 激活总线上相应的数据线 (此时暂借数据线)。
因为总线上有 8条数据线，在仲裁过程中，每个设备都可使用相应的那一条。比如ID号
为 5的 SCSI设备要争夺总线，它就要激活第 5条数据线。
⑤ 等待一段时间 (仲裁时延)
如果在这期间内有更高级别的设备来争夺总线，即有更高位的数据线被激活，则级别低
的设备要放弃总线，重新等待总线空闲}如果没有更高级别的设备争夺总线，贝IJ此设备拥有
总线井进入选择态。
(3)选择态
设备拥有总线后，它将自己的 ∞ 号和 目的设备的 ID号一起送上总线，目的 设 备 将 会
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自动识别被叫是否为自己，并向源端发证实和允许进入下一状态。
(4)重选态
此状态为任选状态。当源端发出命令后，目的端可脱离总线单独完成任务，或由于某种
原因暂时中止此命令。当目的端完成任务或恢复状态时，它将重新连接源设备，继续进行通
信，这时总线为重选状态。
(5)命令态 ’
命令的传送是从源端到目的端。目的端设备从总线上读取信息直到读完规定的字节。
(6)数据态
设备在数据态时互相传送数据。数据可从源端到目的端，也可从 目的端到源端。
(7)状态态
此时 目的端向源端发送一个状态字节，表示已完成该命令，也就是对该命令的应答。
(8)信息态
此时源端和目的端都可向对方发送信息。这些信息包括有关总线的设置状态和设备间的
通信方式等，例如：a．源端可向目的端发送中断当前命令的信息}b．源端和目的端可以互
相发送设置数据传输速率的信息，c．选择态结束后，在命令发送前，源端可向目的端 发 送
一 标识信息来确认哪个逻辑单元被选中。
七、SCSI接口性能
SCSI接 口数据传辅有两种方式，
1． 非 DMA方式
该方式下 SCSI连接器与 SCSI设备间的数据传辅速率最高为 SMbit／s。
2． DMA方式
该方式下 SCSI接口支持的速率最高可达 40Mbit／s。
八、结束语
在我国，计算机的应用越来越普及，通信方面更是如此。但目前计算机应用于通信设备
上一般是使用嵌入方式，即将一套计算机系统嵌入到我们自己研制的设备中。这样 其优 点
很多，但往往不能充分发挥计算机的性能，系统的设计有时也会受所选计算机的影响。在我
们的系统 中采取自己设计计算机的方法，这样可以充分发挥计算机的优势，同时也能降低成
本。
本文介绍的 SCSI接口，就是我们在 自行设计的系统中所采用的磁盘接口标准。在 我 们
承担的国家 “八五”攻关项目——中容量分组交换机中采用SCSI接口完成对磁盘的管理 ，
在此基础上建立自己所需要的文件系统。
由于SCSI接口具有通用性强、存储量大等特性，目前已成为一种外设接口的趋势。它
(下转第46页)
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三、技术经济性分析
以这种网络构成方式和管理软件相结合形成的工作环境极易扩充容量，且对原有投资不
造成任何浪费。如本地局业务量扩展，则只需在本地的局域网上增加工作站，而工作方式不
变。如地区联网扩大，在x．25分组网具备的情况下，新站点局域网的组网方式和联 网软件
同已有局域网完垒一样，仅在数据库管理软件的网络配置上多增加一项即可。
因此，在建网初期，用户可根据需求，酌情规划网络范围，随着需求的变化逐渐扩大规
模。这样既避免了早期一次性投资过多使设备阑置而造成浪费，又可在规模扩展时充分利用
已有设备。这种技术方式的低成本和较强的投资保护能力，在实际应用中是极受欢迎的。
但这种方式也有其不足之处，即联网时首先要具备 x，25分组网，否则 无 珐 实 现 。且
当联网范围扩大到一定程度，如大于50个站点时，各点管理速度有所下降，且随着站点的增
多成比例下降，同时服务器磁盘容量对存储信息数量也有一定限制。
以上所介绍的局域一广域结合网的组网技术和分布式数据库管理方式，稍加改动可适 用
于其它各种类型信息中小规模的查询和管理，具有较为普遍的实用意义。
1 Novell Netwa*e 386技 术丛书
2 FoxFeo 2。0程序设计．
参 考 文 献
(上接第4l页)
有广泛的应用领域，可用于磁盘、磁带、光盘、打印机、绘图仪、扫描仪等与主机的连接。
随着用户对外设的要求越来越高，scsr接口是目前实现夫存储量、高速存取、易扩充等 要
求的最挂选择，它必将广花应用于各种计算机系统
参 考 文 献
1 Amexican National Standard for lnfozmation
System Interface(SCSI) ．ANSI X3，131， 1986
2 h】【temational Technical Support Cbncefs—— SCSI Architeoture and ／mplem~ -
tatlon International Business Mechines．March 1990．
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