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存储接口技术之串行ATA和SAS解析(图)

二、SAS技术解析

    与其它存储接口技术如光纤管道和串行ATA类似的串行SCSI正在成为主流的串行技术。对许多需要高速数据传输的新兴应用来说,串行技术将解决传统并行技术所面临的性能瓶颈问题。Serial Attached SCSI(SAS)技术将大幅改变企业存储系统内部架构,并在2009或2010年成为主要标准。 由于成本降低和效能的提升,Serial Attached SCSI磁盘将取代SCSI甚至部分光纤磁盘,晋升为未来企业存储系统或服务器磁盘的主流。

    串行连接SCSI (SAS)这种新标准是SCSI接口从16位并行总线方式(Ultra320)向速率为3.0Gbps的差分串行链路的发展。SAS目前的速率是3.0Gbps,在未来几年内,预计还会成长到12Gbps。

    并行总线会受到模拟效应所产生的一些不良影响,例如串扰,地面反弹,铃声/反射和频率偏差。推动并行技术向越来越高的速度发展更加剧了这些模拟故障现象,对必须保证向后兼容过去的并行技术的设计产生了较大的约束。

    为了纾解与高速并行总线相关的大量设计问题,串行连接SCSI (SAS)使用低电平差分信号。低电平差分信号要求每个信号通过两条电线传输。如图所示,第一条线路传送信号本身(正),而第二条线路传送信号的反向值(负)。

    接收设备会根据两条线路之间的差分电压进行译码,但会忽略两条线路之间的普通直流电压。任何进入串行链路的噪声对两条线路而言都是一样的,都将被看作普通模式电压被过滤。而且,两条线路上任何直流电平的转换都不会影响接收机对信号译码的能力。与高速并行总线相比,差分信号方式对噪声具有较好的屏蔽能力。


    从高速并行总线向高速差分串行链路实现方式的转变对两个设备之间互联所需要的物理线路数量有极大的影响。Ultra320的16位宽总线被两条线路所取代。于是路由得到简化,连接器变小,从而产生了新一代密集式设备,如图三所示之外形小巧的(2.5吋)硬盘驱动器。

    SAS无需同Ultra320一样采用专用于频率的单独信号线。在串行接口中,频率嵌入到数据流当中。接收机电路具有从传输数据中析取频率并连续追踪频率的内建功能。因此,串行链路不会受到在高速并行总线方式中突出的频率偏移问题的影响。

    高速串行接口最重要的优势之一在于点到点的连接拓扑。每一个主机或源点都与目标或目的地直接相连。每条链路独立操作,不会共享频宽。而且,链路的点到点特性保证了链路上只有一个接收机,并且该接收机位于传输线路的终点。


    在此项配置下,有可能实现接近完美的结果,不必要的反射也被清除。如图所示,在SCSI并行总线方式下,可以将两个目标设备连接到并行总线上。该配置降低了随着总线速度提高时,数据路径导致的较大的反射。

    串行互联技术与并行互联相比,能提供更多的性能优势,包括用于完整的频宽操作的点到点互联应用。另一方面,以这种技术实现的组件所需的引脚数量较少,因此可实现较小的体积和更密集的系统。

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