Non so se te lo sei mai chiesto, ma come fanno i dati presenti nei tuoi dispositivi di archiviazione a raggiungere il cuore del tuo dispositivo per essere elaborati dal processore, o le tue foto visualizzate dal tuo monitor?
Tutto ciò è possibile poiché i computer sono dotati di bus: essi, da non confondere con i veicoli che troviamo in città, possono esser meglio definiti come delle “autostrade”, in grado di raccogliere informazioni ed energia, e permettendone il transito fra le varie componenti del computer.
Per esempio, se colleghi il tuo smartphone o una fotocamera digitale al tuo PC, stai probabilmente sfruttando una porta USB, acronimo di Universal Serial Bus -uno standard industriale di comunicazione seriale- , che fornisce una strada per i tuoi file.
La tua porta USB è ottima per trasferire i dati e l’energia sufficienti per piccoli dispositivi elettronici o per operazioni semplici come la creazione e l’archiviazione di file di testo, audio o anche foto e video, ma questo bus non è grande abbastanza per supportare nell’interezza il funzionamento del tuo PC, di un server o la gestione di numerose periferiche contemporaneamente.
In queste occasioni, avrai bisogno di qualcosa come una Small Computer System Interface, più nota con l’acronimo di SCSI, un’interfaccia standard progettata per realizzare il trasferimento di dati a bus in modalità parallela.
Grazie ad essa, è infatti possibile connettere al tuo computer, ottenendo ottime prestazioni, una moltitudine di dispositivi in contemporanea, come Hard Disk, Scanner, CD-ROM e CD-RW, lettori DVD, Stampanti e Dischi a Nastro.
Nonostante questa tecnologia sia ormai stata sorpassata nella gran parte dei sistemi moderni, la SCSI è ancora in uso.
In questo articolo proveremo ad esplorare le basi di questa interfaccia e proverò a fornirti varie informazioni sui tipi esistenti e i suoi applicativi.
Storia e sviluppo della SCSI
Le origini della SCSI
La SCSI, acronimo di Small Computer System Interface, ha le sue origini negli anni ’70, quando la necessità di una nuova interfaccia di comunicazione per i dispositivi di archiviazione si faceva sempre più emergente nel settore dell’informatica. In quel periodo, infatti, gli sviluppatori dovevano trovare un modo per collegare dispositivi come Dischi Rigidi o Unità a Nastro ai computer, in modo efficiente ed affidabile.
Nel 1979, presso la Shugart Associates, un’azienda specializzata nella produzione di unità a disco rigido, nacque un progetto per lo sviluppo di quella che sarà poi conosciuta come SASI (Shugart Associates System Interface). L'azienda si poneva come obiettivo lo sviluppo di una intefaccia semplice in grado di fornire uno standard per il collegamento di una grande varietà di dispositivi al computer.
Nel 1986, merito della collaborazione di vari attori dell’Industria e attraverso la formazione di un comitato chiamato "The SCSI Committee” -un gruppo di lavoro composto da rappresentanti di diverse aziende del settore dell’informatica -tra cui Shugart Associates, NCR Corporation, Western Digital, Hewlett-Packard e IBM-, fu creata la prima specifica per lo standard SCSI, che diverrà poi universale.
Evoluzione delle specifiche SCSI
Negli anni, la SCSI ha subito diverse revisioni e miglioramenti per adattarsi alle esigenze sempre crescenti del settore dell'informatica.
La prima specifica SCSI, conosciuta come SCSI-1, fu introdotta nel 1986 e forniva una velocità di trasferimento dati di 5 megabyte al secondo (MB/s), supportando fino ad un massimo di 8 dispositivi connessi in parallelo.
Successivamente, nel 1994, arrivò la specifica SCSI-2, che, introducendo il concetto di Wide SCSI, consentiva di aumentare il numero di bit trasferiti contemporaneamente, migliorando così la velocità di trasferimento. Inoltre, un altro passo in avanti fu l’aggiunta di una funzionalità di selezione automatica degli ID dei dispositivi che portò ad una semplificazione nella configurazione dei dispositivi.
Negli anni a seguire vennero poi introdotte ulteriori varianti della SCSI, come Ultra SCSI, Ultra2 SCSI, Ultra3 SCSI (o SCSI-3), Ultra320 SCSI e così via: ogni nuova versione ha apportato miglioramenti in termini di velocità di trasferimento, affidabilità e funzionalità avanzate.
Standardizzazione e adozione nel settore dell'informatica
Lo SCSI è diventato uno standard riconosciuto a livello internazionale grazie agli sforzi di standardizzazione del settore informatico e di organizzazioni come l'American National Standards Institute (ANSI) e l'International Electrotechnical Commission (IEC), che hanno contribuito a definire e promuovere gli standard SCSI.
Questa adozione dello standard SCSI nel settore dell'informatica è stata progressiva ma significativa. Inizialmente, infatti, il suo utilizzo era limitato in gran parte ad ambienti imprenditoriali e professionali, dove la necessità di prestazioni elevate era fondamentale. Tuttavia, con il passare del tempo, le SCSI sono diventate più accessibili e hanno saputo trovare applicativi anche in ambito domestico.
Le varianti dello standard SCSI (SCSI-1, SCSI-2, Ultra SCSI, etc.)
Le varianti dello SCSI sono state sviluppate per fornire prestazioni sempre più elevate e supportare nuove tecnologie e tra le più significative, figurano:
- SCSI-1: La prima specifica SCSI introdotta nel 1986, con velocità di trasferimento dati fino a 5 MB/s e supporto per 8 dispositivi.
- SCSI-2: Introdotta nel 1994, ha introdotto miglioramenti come Wide SCSI e la selezione automatica degli ID dei dispositivi.
- Ultra SCSI: Una versione migliorata dello SCSI-2 che ha aumentato la velocità di trasferimento fino a 20 MB/s.
- Ultra2 SCSI: Ha ulteriormente aumentato la velocità di trasferimento dati fino a 40 MB/s e introdotto il supporto per dispositivi di archiviazione più grandi.
- Ultra3 SCSI (o SCSI-3): Ha portato ulteriori miglioramenti alla velocità di trasferimento, raggiungendo fino a 160 MB/s. Noto anche come Ultra160 SCSI.
- Ultra320 SCSI: Ha raggiunto una velocità di trasferimento dati di 320 MB/s, fornendo prestazioni notevoli.
Queste varianti dimostrano l'evoluzione costante delle SCSI nel corso degli anni, adattandosi alle esigenze dell'industria e migliorando le prestazioni complessive della tecnologia di archiviazione.
Architettura e funzionamento della SCSI
Struttura fisica dell'interfaccia SCSI
La Small Computer System Interface è dotata di un'architettura a bus, in cui i dispositivi di archiviazione vengono collegati a un controller SCSI tramite un cavo flat: questo tipo di connessione consente una trasmissione rapida e affidabile dei dati tra il controller SCSI e i dispositivi.
La struttura fisica della SCSI si compone di diversi elementi, i quali consentono la connessione dei dispositivi di archiviazione al sistema host. Questi elementi includono il connettore, il cavo e i dispositivi di terminazione.
Il connettore è l’interfaccia fisica che permette il collegamento dei dispositivi al sistema; esistono diversi tipi di connettori a seconda della variante dell’interfaccia e tra questi, i più comuni sono quello a 50 pin (centronics) e quello a 68 pin (micro-D).
Il cavo è utilizzato per la messa in atto del collegamento tra connettore e sistema host, e può essere a connettore singolo o multiplo, in base al numero di dispositivi da utilizzare. Questi cavi hanno la caratteristica di essere generalmente schermati per evitare o ridurre qualsiasi tipo di interferenza elettromagnetica.
La terminazione, elemento importante nella struttura fisica di una SCSI, è necessaria a garantire un’adeguata riflessione del segnale elettromagnetico all’estremità del bus: è fondamentale infatti che le estremità di quest’ultimo siano terminate correttamente per evitare problemi durante la comunicazione o segnali indesiderati; la terminazione viene eseguita solitamente attraverso l’utilizzo di resistori di terminazione posti alle estremità del bus della SCSI.
I bus SCSI possono essere suddivisi in due categorie: differenziali o single-ended.
Nel caso del bus differenziale, troviamo due cavi per ogni coppia di segnali, uno per il segnale e uno per il suo complemento, in modo da ridurre l'interferenza elettromagnetica e consentire distanze di trasmissione più lunghe. Nel caso del bus single-ended, invece, viene utilizzato un solo cavo per ogni segnale.
Protocollo di comunicazione
Il protocollo di comunicazione utilizzato nell'interfaccia SCSI è fondamentale per consentire il corretto trasferimento di dati poiché esso definisce il formato dei comandi e delle risposte utilizzate per l'interazione tra il sistema host e i dispositivi che utilizzano la SCSI.
Il protocollo SCSI utilizza un modello a richiesta-risposta, in cui il sistema host invia comandi ai dispositivi SCSI e attende le risposte, consentendo al sistema di controllare e comunicare con i dispositivi di archiviazione in modo coordinato.
I comandi SCSI sono divisi in tre categorie principali:
- Comandi di controllo: sono utilizzati per controllare le operazioni dei dispositivi di archiviazione, ad esempio avviare o terminare una trasferimento di dati, richiedere informazioni sullo stato del dispositivo o eseguire un reset.
- Comandi di trasferimento dati: sono utilizzati per trasferire dati tra il sistema host e i dispositivi di archiviazione. Ad esempio, il sistema host può inviare un comando di lettura per richiedere al dispositivo di archiviazione di trasferire dati dal dispositivo al sistema host, o un comando di scrittura per trasferire dati dal sistema host al dispositivo di archiviazione.
- Comandi di gestione: sono utilizzati per configurare e gestire i dispositivi SCSI. Il sistema può inviare comandi per impostare le modalità di funzionamento del dispositivo, controllare l'allocazione delle risorse o modificare le impostazioni di comunicazione.
Il protocollo SCSI definisce anche le fasi della comunicazione, tra cui la fase di selezione, la fase di comando, la fase di trasferimento dati e la fase di completamento. Durante queste fasi, vengono scambiate informazioni e segnali di controllo tra il sistema host e i dispositivi collegati all’interfaccia SCSI.
Esso supporta meccanismi di interruzione (interrupt) così da consentire ai dispositivi connessi di segnalare eventi o richieste al sistema host. L'interruzione viene generata dal dispositivo SCSI e il sistema host risponde ad essa per gestire l'evento o la richiesta.
Inoltre, un altro aspetto importante da considerare del protocollo SCSI è la gestione degli errori: esso prevede meccanismi per il rilevamento e il recupero degli errori, ad esempio mediante la verifica della parità dei dati, il controllo della somma di controllo (CRC) e il ripetimento delle operazioni in caso di errori.
In sintesi, questo protocollo di comunicazione definisce il formato dei comandi e delle risposte utilizzate per l'interazione tra il sistema host e i dispositivi SCSI, fornendo un meccanismo strutturato per il controllo e il trasferimento di dati tra sistema host e dispositivi di archiviazione, consentendo così un'efficiente gestione e comunicazione dei dispositivi SCSI.
Unità SCSI e dispositivi connessi
Componenti chiave nell'interfaccia, le unità SCSI rappresentano i dispositivi di archiviazione che vengono collegati al sistema host attraverso di essa.
Le unità SCSI sono dispositivi di archiviazione che utilizzano l'interfaccia SCSI per comunicare con il sistema host e ne esistono diverse tipologie, tra cui:
- Dischi rigidi SCSI: dispositivi di archiviazione ad alta capacità e velocità che utilizzano l'interfaccia SCSI per il trasferimento dei dati tra il disco rigido e il sistema host; sono utilizzati in una vasta gamma di applicazioni, dalla memorizzazione dei dati aziendali alla gestione dei server.
- Unità a nastro SCSI: dispositivi di archiviazione che utilizzano nastro magnetico per la memorizzazione dei dati; spesso utilizzate per il backup e l'archiviazione a lungo termine dei dati.
- Lettori e masterizzatori SCSI: dispositivi che consentono la lettura e la scrittura di dati su supporti ottici come CD e DVD; utilizzati per scopi di archiviazione, duplicazione e distribuzione di contenuti multimediali.
- Scanner SCSI: dispositivi che consentono la digitalizzazione di documenti o immagini, offrono una maggiore velocità e capacità di elaborazione rispetto ad altre interfacce, consentendo una scansione rapida e di alta qualità dei documenti.
- Altri dispositivi SCSI: oltre alle unità di archiviazione, esistono anche altri dispositivi che utilizzano l'interfaccia SCSI, come stampanti, dispositivi di acquisizione video, strumenti di misurazione e controllo, etc.
I dispositivi connessi all'interfaccia possono essere collegati al sistema host utilizzando un'ampia varietà di configurazioni, come topologia a catena (daisy chain) o topologia a cascata.
In una topologia a catena, i dispositivi SCSI sono collegati in serie, uno dopo l'altro, su un singolo cavo SCSI. L'ultimo dispositivo della catena deve essere terminato correttamente.
In una topologia a cascata, i dispositivi SCSI sono collegati in modo gerarchico, con cavi separati che collegano i dispositivi di livello superiore a quelli di livello inferiore.
La scelta dei dispositivi SCSI dipende dalle esigenze specifiche del sistema e delle applicazioni: sono da considerare fattori come la capacità di archiviazione, la velocità di trasferimento dei dati, la compatibilità con il sistema host e le funzionalità aggiuntive offerte dai dispositivi.
Inoltre, è consentito collegare più dispositivi ad un singolo controller SCSI, generando così una maggiore flessibilità nella configurazione del sistema e contribuendo a semplificare l'espansione e la gestione del sistema di archiviazione.
Scelta dell'ID del dispositivo
L'ID del dispositivo SCSI è un parametro univoco assegnato a ciascun dispositivo connesso all'interfaccia. Esso viene utilizzato per identificare ogni dispositivo SCSI, consentendo al sistema host di comunicare all’occorrenza con quello desiderato.
Gli ID dei dispositivi SCSI sono numeri interi che vanno da 0 a 7 per la variante SCSI-1 e da 0 a 15 per le varianti successive come SCSI-2, Ultra SCSI, Wide SCSI, Ultra2 SCSI, Ultra3 SCSI e così via.
L'ID 7 (o 15 nelle varianti successive) è spesso riservato per il dispositivo di controllo principale o l'iniziatore SCSI.
L'assegnazione degli ID dipende dalla configurazione del sistema, dalle esigenze specifiche e dal tipo di dispositivi connessi ed è importante che ciascun dispositivo abbia un ID univoco all'interno del sistema per evitare conflitti e garantire una corretta comunicazione.
È importante considerare diversi fattori durante l'assegnazione degli ID dei dispositivi, come la priorità dei dispositivi, la gerarchia del bus SCSI e la connessione fisica dei dispositivi al bus SCSI.
Quando si configurano i dispositivi SCSI, è necessario impostare l'ID del dispositivo utilizzando interruttori DIP (Dual In-line Package) o jumper sul dispositivo stesso.
Alcuni dispositivi forniscono anche l'opzione di impostare l'ID tramite software o tramite l'interfaccia di configurazione del dispositivo.
L'ID del dispositivo consente al sistema host di identificare e comunicare con il dispositivo desiderato quindi, la corretta assegnazione degli ID dei dispositivi SCSI è di vitale importanza per garantire una corretta comunicazione e funzionamento del bus SCSI.
Modalità di trasferimento dei dati
Lo SCSI supporta diverse modalità di trasferimento dei dati per adattarsi alle diverse esigenze delle applicazioni e dei dispositivi di archiviazione; le più comuni includono:
- Asincrona: questa modalità consente il trasferimento dei dati a una velocità di base di 5 MB/s (nel caso di SCSI-1). Il dispositivo di archiviazione controlla il flusso dei dati.
- Sincrona: questa modalità consente una velocità di trasferimento dei dati superiore all'asincrona. Il flusso dei dati è controllato dal segnale di clock inviato dal controller SCSI.
- Ultra: le modalità Ultra SCSI, come Ultra SCSI, Ultra2 SCSI e Ultra3 SCSI, offrono velocità di trasferimento dei dati significativamente più elevate rispetto alle modalità precedenti, raggiungendo fino a 320 MB/s.
- Wide: la modalità Wide SCSI consente di aumentare il numero di bit trasferiti contemporaneamente, migliorando così la velocità di trasferimento dei dati.
Ogni modalità di trasferimento ha i suoi requisiti specifici in termini di cavi, distanze di trasmissione e capacità dei dispositivi di archiviazione. La scelta della modalità di trasferimento appropriata dipende dalle caratteristiche dei dispositivi connessi e dalle esigenze di prestazioni del sistema.
Caratteristiche principali della SCSI
In sintesi, quali sono?
Velocità di trasferimento e prestazioni
Tra le caratteristiche distintive troviamo sicuramente la sua capacità di fornire prestazioni elevate. Le varianti più recenti dello SCSI, come Ultra SCSI e Ultra320 SCSI, consentono velocità di trasferimento dei dati fino a 320 MB/s. Queste velocità sono fondamentali in applicazioni che richiedono un'elaborazione rapida dei dati, come server di rete e sistemi di archiviazione ad alta intensità di dati.
Supporto per una vasta gamma di dispositivi
L’interfaccia SCSI è nota per la sua ampia compatibilità con una vasta gamma di unità e può essere utilizzata ad esempio con Hard Disk (HDD), Unità a Stato Solido (SSD), Unità a Nastro , lettori e masterizzatori di CD/DVD, Scanner e Stampanti - questa flessibilità consente agli utenti di scegliere i dispositivi di archiviazione più adatti alle loro esigenze specifiche.
Configurazione di dispositivi multipli e di catene SCSI
Ha la capacità di supportare la connessione di dispositivi multipli su un singolo bus SCSI. Questo significa che è possibile collegare più dispositivi, come dischi rigidi e lettori di CD/DVD, tramite un unico controller SCSI, con la possibilità di creare catene SCSI, nelle quali i dispositivi sono collegati a cascata.
Funzionalità di gestione avanzate
La SCSI offre funzionalità di gestione avanzate che consentono una migliore gestione dei dispositivi di archiviazione: supporta l’hot-swapping, ovvero la rimozione o sostituzione dei dispositivi senza l’arresto del sistema e offre funzionalità di fail-over, che consentono di passare automaticamente ad un dispositivo di backup in caso di guasto di uno dei dispositivi principali.
Affidabilità e tolleranza agli errori
Questa interfaccia utilizza meccanismi di rilevamento e di correzione degli errori per garantire l'integrità dei dati durante la trasmissione. Inoltre, offre funzionalità di gestione degli errori che consentono di identificare e risolvere eventuali problemi di comunicazione tra il controller e i dispositivi di archiviazione.
Applicazioni e impieghi della SCSI
Utilizzo in ambito aziendale
La SCSI (Small Computer System Interface) ha svolto un ruolo fondamentale nell'ambito aziendale e nella storia dell’informatica come soluzione di connettività e archiviazione ad alte prestazioni.
Grazie alla sua elevata velocità di trasferimento dei dati e alla capacità di gestire carichi di lavoro intensi, la SCSI è stata ampiamente utilizzata nei server e nei sistemi di archiviazione aziendali, permettendo alle aziende di accedere rapidamente ai dati critici, migliorando l'efficienza operativa e la produttività.
Inoltre, con la possibilità collegare più dispositivi a un singolo controller, si è avuta una semplificazione nell'espansione dei sistemi di archiviazione che ha anche trovato impiego nelle soluzioni di backup e archiviazione, garantendo la protezione e la conservazione dei dati aziendali in modo affidabile.
Uso della SCSI nei sistemi di archiviazione di rete
La SCSI è ampiamente utilizzata anche nei sistemi di archiviazione di rete, come i dispositivi NAS (Network Attached Storage) e i sistemi di archiviazione SAN (Storage Area Network). Questi sistemi richiedono una connessione rapida e affidabile tra il server e il dispositivo di archiviazione, e la SCSI offre prestazioni e funzionalità adatte a questi ambienti.
Applicazioni specializzate
La SCSI trova anche applicazioni in settori specializzati, come la produzione musicale e cinematografica, la videosorveglianza e l'elaborazione scientifica: in queste applicazioni, la velocità di trasferimento dei dati e la capacità di gestire grandi volumi sono fondamentali, e questa interfaccia è in grado di fornire le caratteristiche necessarie per soddisfare tali esigenze.
Sfide e future evoluzioni della SCSI
Concorrenza da parte di altre tecnologie di archiviazione
La SCSI ha affrontato la concorrenza di altre tecnologie di archiviazione, come SATA e SAS, che offrono prestazioni e capacità simili e sono diventate popolari nel settore dei dischi rigidi, guadagnando terreno rispetto alla SCSI. Tuttavia, essa rimane ancora una scelta valida in molte applicazioni che richiedono prestazioni elevate e una compatibilità più ampia con dispositivi di archiviazione diversi - o più datati.
Futuro dell'interfaccia SCSI
Nonostante la sfida rappresentata da nuove tecnologie, la Small Computer System Interface continua ad evolversi per adattarsi alle esigenze del settore dell’archiviazione di dati.
Non è dunque impossibile che future evoluzioni della SCSI possano portare a velocità di trasferimento ancora più elevate, migliorate funzionalità di gestione e ad una maggiore compatibilità con nuovi tipi di dispositivi di archiviazione, riacquistando la popolarità di un tempo.
In ogni caso, la SCSI ha già dato prova della sua versatilità e la sua capacità di adattarsi alle nuove tecnologie nel corso degli anni ed è stata un'importante interfaccia di comunicazione per i dispositivi di archiviazione nel campo dell'informatica. La sua storia, il suo continuo sviluppo, la sua architettura e il suo funzionamento, uniti alle numerosi applicazioni e sfide superate nel corso degli anni hanno contribuito a rendere la SCSI una tecnologia di riferimento per l'archiviazione dati.
Recupero Dati Professionale
