Tecnologia SCSI (Small Computer Systems Interface)

Introdução

Os computadores são formados por componentes que são aperfeiçoados com o passar do tempo. A busca constante por melhor desempenho contempla várias características, sendo uma delas a velocidade de transferência de dados entre dispositivos. Em relação a este aspecto, a interface SCSI aparece como uma das tecnologias mais conhecidas e tradicionais para tornar mais eficiente o tráfego de dados oriundo de um disco rígido. Neste texto, o InfoWester apresenta as principais características da interface SCSI e explica o básico de seu funcionamento.

Links diretos:

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


O que é SCSI?

Sigla para Small Computer Systems Interface, SCSI é, basicamente, uma tecnologia criada para permitir a comunicação entre dispositivos computacionais de maneira rápida e confiável. Sua aplicação é mais comum em HDs (discos rígidos), embora outros tipos de aparelhos tenham sido lançados tirando proveito desta tecnologia, como impressoras, scanners e unidades de fita (geralmente usadas para backup).

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

Pronunciado como "iscãzi", esta tecnologia se mostrou extremamente importante nos anos seguintes, especialmente porque os processadores passaram a ficar cada vez mais rápidos. Com o SCSI, os HDs e outros dispositivos puderam, de certa forma, acompanhar este aumento de velocidade.

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


Como o SCSI funciona?

Símbolo do SCSI A tecnologia SCSI tem como base um dispositivo de nome Host Adapter, também conhecido como controladora. Em outras palavras, trata-se do item responsável por permitir a comunicação entre um dispositivo e o computador por meio da interface SCSI. A controladora pode estar presente na placa-mãe ou ser instalada nesta a partir de um slot livre, por exemplo.

Além da velocidade, a tecnologia SCSI também 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. Esta 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 esta 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. Esta 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 conflitos 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. Esta 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 - é possível encontrar cabos SCSI que suportam até quinze dispositivos -, tudo depende da aplicação.

Há, entretanto, uma particularidade nas conexões SCSI: estas precisam de um sistema de "terminação", que normalmente é ativado no último dispositivo conectado ao cabo. Este 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, basicamente, de três formas:

- Single-Ended (SE): neste modo, 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, este meio de sinalização é bastante utilizado;

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

- Low-Voltage Differential (LVD): este modo é semelhante ao HVD, mas utiliza voltagens menores. Conexões LVD devem ter cabos de até 12 metros.

Vale frisar ainda 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. Esta 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, as principais características de cada especificação lançada.

SCSI-1

O SCSI-1, ou seja, a primeira versão do SCSI, 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 das limitações do SCSI-1. Esta especificação incluí recursos que, na primeira versão, não eram necessariamente obrigatórios, gerando problemas de compatibilidade. Entre eles estão um conjunto de aproximadamente vinte instruções chamado de Common Command Set (CSS).

A segunda versão do SCSI também se caracteriza 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 velocidade de até 20 MB/s, além de suporte para até dezesseis 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 de Ultra SCSI, trabalha com 8 bits e frequência de 20 MHz, podendo transmitir também 20 MB/s. Aqui, pode-se conectar até oito dispositivos.

Na sequência surgiu o Wide Ultra SCSI, que também possui frequência de 20 MHz, mas transfere 16 bits por vez, fazendo com que esta versão tenha velocidade de 40 MB/s e suporte a até dezesseis dispositivos.

Há 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 esta versão como SCSI-4. A quantidade 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 suporte a dezesseis 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, estas 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, fazendo com que a especificação tenha velocidade de 160 MB/s.

O mesmo acontece com o Ultra320 SCSI, com a diferença de que esta 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 estas versões trabalham com 16 bits, toda permitem até dezesseis dispositivos na mesma conexão.

Resumo das versões do SCSI

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

Versão
Clock
Bits
Dispositivos
Velocidade
SCSI-1
5 MHz
8
8
5 MB/s
SCSI-2(Fast SCSI)
10 MHz
8
8
10 MB/s
Wide Fast SCSI
10 MHz
16
16
20 MB/s
SCSI-3 (Ultra SCSI)
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

SAS (Serial Attached SCSI)

É válido frisar que o SCSI ainda conta com outras variações. Uma delas é a Serial Attached SCSI (SAS), que pode atingir velocidade de até 6 Gb/s (gigabits por segundo) e suporta a conexão de até 128 dispositivos. Isso é possível, entre outros motivos, porque esta 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 considerado, até certo ponto, um "rival" do padrão SATA. De fato, ambos possuem recursos semelhantes, sendo em alguns casos até possível utilizar HDs SATA em interfaces SAS, já que é comum o uso do mesmo conector nas duas tecnologias.

O uso de SAS é quase que exclusivo em servidores e computadores mais sofisticados. HDs do tipo podem não levar vantagem em termos de capacidade em relação ao SATA, por outro lado, é comum encontrar unidades SAS focadas em desempenho que podem trabalhar com 10.000 ou 15.000 RPM (rotações por minuto), por exemplo.

iSCSI

Como você já sabe, o padrão SCSI pode ser utilizado em conjunto com outras tecnologias. O iSCSI (Internet SCSI) entra neste 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 com que determinado servidor acesse um sistema de armazenamento de dados (storage) existente na mesma rede de maneira otimizada e confiável. Assim, não é necessário interligar as duas máquinas diretamente, basta aproveitar uma rede já existente.

Uma vez que possuem as vantagens de simplificar estruturas e economizar recursos, soluções baseadas em iSCSI são bastante utilizadas até nos dias de hoje.


Cabos e conectores SCSI

Uma vez que a tecnologia SATA possui várias especificações e pode atender a diversos tipos de dispositivos, há, como consequência, diversos tipos de conectores. A seguir, alguns deles.

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

Conector Centronics-50
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
Conector macho HD50 - Imagem por Wikipedia

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

IDC50
Conector IDC50 - Imagem por Wikipedia

- HD68: conector de 68 vias divididas em duas fileiras. É bastante encontrado e pode trabalhar com conexões de 16 bits. Sua utilização é comum com as especificações SCSI-3.

Conector macho HD68
Conector macho HD68 - Imagem por Wikipedia


Finalizando

A tecnologia SCSI perdeu espaço no mercado depois da chegada do padrão SATA em relação aos discos rígidos, além de tecnologias como USB, FireWire e Thunderbolt em relação a HDs externos, scanners, impressoras e outros. Não é por menos: são tecnologias menos complexas, relativamente mais baratas e que atendem às expectativas em relação às suas funcionalidades.

No entanto, é um erro acreditar que o SCSI esteja "morto", afinal, ainda é possível encontrar utilidade para esta tecnologia em uma série de aplicações. O mencionado padrão SAS é um exemplo. Além disso, a SCSI Trade Association, associação criada em 1996 para promover a tecnologia, continua em plena atividade. Na ocasião de fechamento deste texto, a entidade trabalhava inclusive no desenvolvimento das especificações do SCSI Express, um padrão que busca tirar proveito da combinação das tecnologias SCSI e PCI Express.

Escrito por - Publicado em 12_05_2012 - Atualizado em 14_02_2013

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