O que é a interface SCSI usada em HDs e outros dispositivos

Introdução

Os computadores têm componentes que são aperfeiçoados com o passar do tempo. A busca por mais desempenho contempla várias características, como a taxa de transferência de dados. Nesse sentido, a interface SCSI aparece como uma das tecnologias que tornaram o tráfego de dados de um disco rígido (HD) mais eficiente.

Neste texto, o Infowester apresenta as principais características da interface SCSI e explica o seu funcionamento.

Links diretos:

- O que é SCSI?
- Como o SCSI funciona?
- Versões do SCSI
. SCSI-1
. SCSI-2 (Fast SCSI)
. SCSI-3 (Ultra SCSI)
. Ultra160 SCSI, Ultra320 SCSI e Ultra640
. Resumo das versões do SCSI
- O que é SAS (Serial Attached SCSI)?
- O que é iSCSI?
- Cabos e conectores SCSI

O que é SCSI?

SCSI (Small Computer System Interface) é uma tecnologia que permite a comunicação entre dispositivos computacionais de modo rápido e confiável. Sua aplicação é mais comum em HDs (discos rígidos), embora outros tipos de equipamentos tenham sido lançados com a tecnologia, como impressoras, scanners e unidades de fita usadas para backup de dados.

Trata-se de uma tecnologia antiga. Sua chegada ao mercado aconteceu oficialmente em 1986, mas seu desenvolvimento foi iniciado no final da década de 1970, tendo o pesquisador Howard Shugart, considerado o criador do floppy disk (disquete), como o principal nome por trás do projeto.

Computador NeXTstation com HD SCSI (imagem por: Blake Patterson/Flickr)

Pronunciada como "iscãzi", essa tecnologia se mostrou extremamente importante nos anos seguintes, especialmente porque os processadores (CPUs) passaram a ficar mais rápidos. Com o SCSI, HDs e outros dispositivos puderam, até certo ponto, acompanhar esse aumento de desempenho.

A utilização do SCSI sempre foi mais frequente em servidores e aplicações profissionais. No que se refere ao ambiente doméstico e aos escritórios, a interface IDE (atualmente conhecida como PATA), que surgiu quase na mesma época, dominou o mercado durante muito tempo por ser menos complexa e mais barata, apesar de oferecer menos recursos.

Como o SCSI funciona?

A tecnologia SCSI tem como base um dispositivo de nome Host Adapter, também conhecido como controladora. Esse é o componente que permite a comunicação entre um dispositivo e o computador por meio da interface SCSI. A controladora pode ser um recurso nativo da placa-mãe ou ser instalada nela a partir de um slot livre.

Além da velocidade, a tecnologia SCSI oferece a vantagem de permitir a conexão de vários dispositivos a partir de um único barramento. No entanto, apenas dois dispositivos podem se comunicar ao mesmo tempo. Essa limitação existe porque um dispositivo precisa fazer o papel de "iniciador" (initiator) da comunicação, enquanto o outro assume a função de "destinatário" (target).

Assim, é possível, por exemplo, ter cincos discos rígidos ligados ao computador por meio de uma controladora SCSI, mas a comunicação ocorre somente com um por vez. Para que essa comunicação seja possível, cada dispositivo recebe uma identificação exclusiva (SCSI ID).

A quantidade máxima de dispositivos conectados depende da versão do SCSI, assunto que será tratado mais à frente. No que é conhecido como SCSI-1, pode-se ter até oito dispositivos conectados, sendo um deles o Host Adapter. Versões sucessoras do SCSI suportam até 16 dispositivos conectados.

A identificação deve ser feita seguindo os números de 0 a 7 no SCSI-1 ou de 0 a 15 em outras versões. Essa configuração pode ser feita manualmente a partir de chaveamento ou jumpers (pequenas peças com interior de metal). Normalmente, o Host Adapter deve receber a numeração 7. Obviamente, se dois ou mais dispositivos receberem a mesma SCSI ID, haverá conflito na comunicação.

Apenas para efeitos comparativos, a tecnologia IDE permite a conexão de apenas dois dispositivos em cada barramento, sendo um identificado como master e o outro como slave. Essa configuração também é feita por jumpers. Neste caso, a comunicação é realizada por meio de cabos flat que possuem três conectores: um é ligado à placa-mãe e os demais aos HDs (ou a outros dispositivos que utilizam a interface, como leitores de CD / DVD).

Pode-se utilizar um esquema semelhante no SCSI — há cabos SCSI que suportam até quinze dispositivos —, tudo depende da aplicação.

Existe, entretanto, uma particularidade nas conexões SCSI: estas precisam de um sistema de "terminação", que normalmente é ativado no último dispositivo conectado ao cabo. Esse mecanismo costuma ser formado por um conjunto de resistores que tem a função de impedir que os sinais da transmissão retornem pelo barramento, como se fosse um efeito de "bate e volta".

Os sinais são transmitidos de três formas principais:

- Single-Ended (SE): o sinal é emitido pela controladora para todos os dispositivos conectados por meio de uma única via. Como o sinal se degrada ao longo do percurso, é recomendável que a conexão toda não tenha mais do que 6 metros. Por ser de implementação simples, esse meio de sinalização foi bastante utilizado;

- High-Voltage Differential (HVD): o sinal é transmitido por meio de duas vias, característica que o torna mais resistente a problemas de interferência, pois é possível identificar variações a partir do cálculo de diferenças das tensões de ambas. Aqui, os dispositivos conectados podem receber um sinal e retransmití-lo até chegar ao destino. Com isso, esse tipo de sinalização consegue ser mais rápido e pode ser utilizado em cabos mais longos, com até 25 metros;

- Low-Voltage Differential (LVD): esse modo é semelhante ao HVD, mas utiliza tensões menores. Via de regra, conexões LVD devem ter cabos de até 12 metros.

Vale destacar que a tecnologia SCSI pode trabalhar com os modos de transmissão assíncrono e síncrono. O primeiro permite ao iniciador enviar um comando e aguardar uma resposta em todas as operações. O segundo funciona de maneira semelhante, mas é capaz de enviar vários comandos antes de receber a resposta da solicitação anterior, embora dentro de intervalos determinados. Essa característica pode influenciar na velocidade de transmissão dos dados.

Versões do SCSI

Como informado anteriormente, a tecnologia SCSI passou por revisões ao longo do tempo que resultaram em novas versões. A seguir, confira as características das principais especificações lançadas.

SCSI-1

O SCSI-1, a primeira versão da tecnologia, surgiu oficialmente em 1986. A sua taxa máxima de transferência de dados é de 5 MB/s (megabytes por segundo), considerando uma frequência (clock) de 5 MHz com 8 bits transferidos por vez. Aqui, é possível o uso de até oito dispositivos em uma conexão.

SCSI-2 (Fast SCSI)

O SCSI-2 (ou Fast SCSI) é uma revisão lançada em 1990 para contornar algumas limitações do SCSI-1. Essa especificação inclui recursos que, na primeira versão, não eram obrigatórios, gerando problemas de compatibilidade. Entre eles estão um conjunto de aproximadamente 20 instruções chamado Common Command Set (CSS).

A segunda versão do SCSI se caracteriza ainda por trabalhar com frequência de até 10 MHz e 8 bits, resultando em uma taxa de transferência máxima de 10 MB/s. Aqui, também só é possível trabalhar com até oito dispositivos no mesmo barramento.

Há uma variação implementada em 1994 chamada de Wide Fast SCSI que também trabalha com clock de 10 MHz, mas transferindo 16 bits por vez, resultando em uma taxa de até 20 MB/s, além de adicionar suporte a até 16 dispositivos.

SCSI-3 (Ultra SCSI)

O SCSI-3 passou a ser reconhecido oficialmente em 1995, mas tem a característica de ser formado por várias especificações. A primeira delas, chamada apenas de SCSI-3 ou Ultra SCSI, trabalha com 8 bits e frequência de 20 MHz, podendo igualmente transmitir 20 MB/s. Aqui, pode-se conectar até oito dispositivos.

Na sequência vem o Wide Ultra SCSI, que também possui frequência de 20 MHz, mas transfere 16 bits por vez, fazendo essa versão ter taxa máxima de 40 MB/s e suporte a até 16 dispositivos.

Existe ainda o Ultra2 SCSI, que também possui taxa máxima de transferência de dados de 40 MB/s, mas trabalha com frequência de 40 MHz e 8 bits. Muitos conhecem essa versão como SCSI-4. A quantidade de dispositivos suportada é de oito.

Em seguida, aparece o Wide Ultra2 SCSI, que trabalha com 16 bits e frequência de 40 MHz, resultando na velocidade máxima de 80 MB/s e no suporte a 16 dispositivos.

Ultra160 SCSI, Ultra320 SCSI e Ultra640

As versões Ultra160 SCSI, Ultra320 SCSI e Ultra640 SCSI surgiram posteriormente. Os números nos nomes fazem referência à taxa máxima de transmissão de dados. Apesar disso, essas versões também fazem parte da série de revisões do SCSI-3.

O Ultra160 SCSI também trabalha com frequência de 40 MHz e 16 bits, mas realiza duas operações de transferência por ciclo de clock em vez de uma, o que faz a especificação ter velocidade de 160 MB/s.

O mesmo acontece com o Ultra320 SCSI, com a diferença de que essa versão possui clock de 80 MHz, resultando em uma taxa máxima de 320 MB/s.

Por fim, aparece o Ultra640 SCSI, que se diferencia por ter clock de 160 MHz, permitindo transferências de até 640 MB/s.

Como essas versões trabalham com 16 bits, toda permitem até 16 dispositivos na mesma conexão.

Resumo das versões do SCSI

A tabela a seguir resume as principais características das versões do SCSI abordadas aqui:

Versão	Clock	Bits	Dispositivos	Velocidade
SCSI-1	5 MHz	8	8	5 MB/s
SCSI-2	10 MHz	8	8	10 MB/s
Wide Fast SCSI	10 MHz	16	16	20 MB/s
SCSI-3	20 MHz	8	8	20 MB/s
Wide Ultra SCSI	20 MHz	16	16	40 MB/s
Ultra2 SCSI	40 MHz	8	8	40 MB/s
Wide Ultra2 SCSI	40 MHz	16	16	80 MB/s
Ultra160 SCSI	40 MHz	16 (2x)	16	160 MB/s
Ultra320 SCSI	80 MHz	16 (2x)	16	320 MB/s
Ultra640 SCSI	160 MHz	16 (2x)	16	640 MB/s

O que é SAS (Serial Attached SCSI)?

O SCSI conta com variações. Uma delas é a Serial Attached SCSI (SAS), que pode atingir velocidades de dezenas de gigabits por segundo e suporta a conexão de até 128 dispositivos. As taxas máximas teóricas de transferências de dados dependem da versão:

• SAS-1: 3 Gb/s (gigabits por segundo)
• SAS-2: 6 Gb/s
• SAS-3: 12 Gb/s
• SAS-4: 22,5 Gb/s
• SAS-5: 45 Gb/s

Isso é possível, entre outros motivos, porque essa variação utiliza um esquema de transmissão serial de dados (nas versões mostradas anteriormente, a transmissão é feita de maneira paralela) combinado com frequências maiores.

O SAS se destaca por ser considerado um "rival" do padrão SATA. De fato, ambos possuem recursos semelhantes, sendo em alguns casos até possível utilizar HDs SATA em interfaces SAS, pois é comum o uso do mesmo conector nas duas tecnologias.

A tecnologia SAS é empregada, quase que exclusivamente, em servidores e aplicações profissionais. O padrão pode ser encontrado, por exemplo, em HDs de alto desempenho, que trabalham com 10.000 ou 15.000 RPM (rotações por minuto).

O que é iSCSI?

Como você já sabe, o padrão SCSI pode ser utilizado em conjunto com outras tecnologias. O iSCSI (Internet SCSI) entra nesse contexto: trata-se de uma especificação que permite a ativação de comandos do SCSI a partir de redes IP.

Com o iSCSI é possível, por exemplo, fazer determinado servidor acessar um sistema de armazenamento de dados (storage) existente na mesma rede de modo otimizado e confiável. Assim, não é necessário interligar as duas máquinas diretamente, basta aproveitar uma rede já existente.

Por simplificar estruturas e economizar recursos, soluções baseadas em iSCSI foram bastante utilizadas em ambientes corporativos.

Cabos e conectores SCSI

Como a tecnologia SATA possui várias especificações e podia atender a diversos tipos de dispositivos, houve, como efeito, diversos tipos de conectores ligados ao padrão. A seguir, alguns deles:

- Centronics-50: um dos conectores mais populares, possui 50 vias divididas em duas fileiras. É ideal para conexões de 8 bits;

Conector Centronics-50 (imagem por Wikipedia)

- HD50: possui 50 pinos divididos em duas fileiras. Começou a ser utilizado a partir do SCSI-2 e trabalha com conexões de 8 bits;

Conector macho HD50 (imagem por Wikipedia)

- IDC50: possui 50 pinos divididos em duas fileiras. Foi bastante comum em HDs, unidades de CD e outros dispositivos que normalmente eram instalados no interior do computador;

Conector IDC50 (imagem por Wikipedia)

- HD68: conector de 68 vias divididas em duas fileiras. Pode trabalhar com conexões de 16 bits. Sua utilização era comum com as especificações SCSI-3.

Conector macho HD68 (imagem por Wikipedia)

Finalizando

A tecnologia SCSI perdeu espaço no mercado depois da chegada do padrão SATA para discos rígidos e para tecnologias como USB e Thunderbolt para HDs externos, scanners, impressoras e afins. Não é por menos: esses são padrões mais modernos, relativamente baratos e que proporcionam altas taxas de transferência de dados.

Apesar disso, o SCSI não está "morto". Ainda é possível encontrar aplicações baseadas nessa tecnologia, principalmente no que diz respeito às especificações SAS. Prova disso é que a SCSI Trade Association, associação criada em 1996 para promover a tecnologia, continua em plena atividade.

Veja também:

• USB4 (ou USB 4): velocidade, conector e suporte ao Thunderbolt
• O que é SSD M.2? (2280, 2260 ou 2242)
• Cartões SD e microSD: velocidades, tipos e capacidade (guia completo)
  

Publicado em 12_05_2012. Atualizado em 27_02_2024.