1、高等计算机系统结构,(第十讲),2011年05月23日,程 旭,存贮系统和I/O,动机: 谁关心I/O?,CPU性能: 每年增长60% I/O系统的性能受到机械延迟的限制(磁盘I/O) 每年改进 性能改进 5倍 (损失50%) 10% IO & 100x CPU = 性能改进10倍 (损失90%)I/O瓶颈: 缩小程序执行中 CPU部分的时间 削减快速CPU的潜在性能Reliability 可靠性 Scalability 可扩展性 Availability 可用性 Dependability 可信性,Graphics,Exp Bus Xface,Base I/O,LAN,SCSI,Proces
2、sor Cache/DRAM Controller,Audio,Motion Video,Cache,PCI Bus,ISA/EISA - MicroChannel,Add-in board,Bridge Architecture,个人计算机剖视,Network,I/O系统,Processor,Cache,Memory - I/O Bus,Main Memory,I/O Controller,I/O Controller,I/O Controller,Graphics,interrupts,工艺发展趋势,现在,磁盘容量每18月翻一番1990年之前,每36月翻一番,当今:处理器性能 每18月 翻
3、一番当今:存储器大小每18月翻一番(三年四倍)当今:磁盘容量每18月翻一番磁盘定位速率 (寻道 + 旋转) 每十年翻一番!,I/O Gap,存贮技术的驱动力,主流计算模式的驱动 五十年代: 批处理 到 在线处理 的转变 九十年代: 集中处理 到 普及计算 的转变 计算机无处不在:电话、电子书籍、汽车、摄像机 全球性光纤网络及无线网络 存贮工业的成效: 嵌入式存贮 更小、更便宜、更可靠、更低功耗 数据使用 高容量、层次式管理存储系统,历史回顾,1956 IBM Ramac 七十年代早期 Winchester 针对大型机开发,专用接口 在大小上不断缩小:27 in. 至 14 in. 七十年代 5
4、.25英寸软盘 出现工业标准磁盘接口 ST506, SASI, SMD, ESDI 八十年代早期 个人计算机和第一代工作站 八十年代中期 Client/server计算 基于文件服务器的集中存储 加速磁盘的小型化: 8英寸 至 5.25英寸 巨大的磁盘驱动器市场成为现实 工业标准: SCSI、IPI、IDE 在PC市场,采用5.25英寸驱动器,专用接口寿终正寝,磁盘的历史,数据密度 兆位/平方英寸,显示的 容量单位兆字节,1973: 1. 7兆位/平方英寸 140 兆字节,1979: 7. 7兆位/平方英寸 2,300兆字节,source: New York Times, 2/23/98, p
5、age C3, Wakers of disk drives crowd even more data into even smaller spaces,历史回顾,八十年代末/九十年代初: 膝上机、笔记本电脑(掌上机) 3.5英寸、 2.5英寸(1.8英寸) 大小 加上 容量 驱动 市场,而非性能 目前,带宽改进:40%/年 来自DRAM、PCMCIA卡中flash RAM的挑战 仍然太贵,Intel承诺降低成本但还没有兑现 每立方英寸上兆字节,还不能另人满意 光盘性能尚不理想,但有小的生存空间(CD ROM),磁盘历史(绪),1989: 63 Mbit/sq. in 60,000 MBytes
6、,1997: 1450 Mbit/sq. in 2300 MBytes,source: New York Times, 2/23/98, page C3, Wakers of disk drives crowd even more data into even smaller spaces,1997: 3090 Mbit/sq. in 8100 MBytes,Areal Density,Bits recorded along a track Metric is Bits Per Inch (BPI) Number of tracks per surface Metric is Tracks P
7、er Inch (TPI) Care about bit density per unit area Metric is Bits Per Square Inch Called Areal Density Areal Density = BPI x TPI,九十年代初的数据存贮技术,Cap BPI TPI BPI*TPI Data Xfer Access Technology (MB) (Million) (KByte/s) Time Conventional Tape: Cartridge (.25“) 150 12000 104 1.2 92 minutes IBM 3490 (.5“)
8、800 22860 38 0.9 3000 seconds Helical Scan Tape: Video (8mm) 4600 43200 1638 71 492 45 secs DAT (4mm) 1300 61000 1870 114 183 20 secsMagnetic & Optical Disk: Hard Disk (5.25“) 1200 33528 1880 63 3000 18 ms IBM 3390 (10.5“) 3800 27940 2235 62 4250 20 msSony MO (5.25“) 640 24130 18796 454 88 100 ms,存储
9、所有我们已读(写)、听(说)、看的信息,人类数据类型 /小时 /天 (/4年) /一生 阅读文字(含少量图片) 200 K 2 -10 M/G 60-300 G以120wpm说 43 K 0.5 M/G 15 G 以1KBps说 3.6 M 40 M/G 1.2 T50Kb/s POTS的视频 22 M .25 G/T 25 T 200Kb/s VHS质量的视频 90 M 1 G/T 100 T 4.3Mb/s HDTV/DVD视频 1.8 G 20 G/T 1 P,Kilo Mega Giga Tera Peta Exa Zetta Yotta,一部小说,1封信,美国国会图书馆 (文字),所
10、有磁带,1部电影,美国国会图书馆 (图像),所有相片,美国国会图书馆 (声音+电影),现在的所有信息,所有磁盘,未来磁盘容量和性能,Continued advance in capacity (60%/yr) and bandwidth (40%/yr) Slow improvement in seek, rotation (8%/yr) Time to read whole disk Year Sequentially Randomly (1 sector/seek)1990 4 minutes 6 hours2000 12 minutes 1 week(!)2006 56 minutes
11、3 weeks (SCSI)2006 171 minutes 7 weeks (SATA),存贮设备: 磁盘,扇区(Sector),磁道(Track),柱面(Cylinder),磁头(Head),盘片(Platter),用途长期、非易失的存贮 在存贮层次中,大容量、廉价、较慢的级别 特性寻道时间(平均8 ms左右) 定位延迟(positional latency) 旋转延迟(rotational latency) 传输率 大约每毫秒一个扇区 (5-15 MB/s)成块 容量Gigabytes三年四倍,7200 RPM = 120 RPS = 8 ms per revave rot. laten
12、cy = 4 ms 128 sectors per track = 0.25 ms per sector 1 KB per sector = 16 MB / s,响应时间= 排队 + 控制器 + 寻道 + 旋转 + 传输,服务时间,磁盘面密度:Disk Areal Density,Bits recorded along a track Metric is Bits Per Inch (BPI) Number of tracks per surface Metric is Tracks Per Inch (TPI) Disk designs brag about bit density per
13、unit area Metric is Bits Per Square Inch: Areal Density = BPI x TPI,1 inch disk drive!,2000 IBM MicroDrive:1.7” x 1.4” x 0.2” 1 GB, 3600 RPM, 5 MB/s, 15 ms seek Digital camera, PalmPC? 2006 MicroDrive? 9 GB, 50 MB/s! Assuming it finds a niche in a successful product Assuming past trends continue,磁带与
14、磁盘,纵向磁带使用与磁盘相同的工艺技术;同样的密度改进磁盘的磁头在磁盘表面上方,而磁带在表面上(接触)磁盘固定、磁带可移动内在的成本-性能 依赖于 其几何形状:具有一定缝隙固定的旋转盘片 (随机访问、限制尺寸、1 media / reader) 与可移动的长带、缠绕在线轴上(顺序访问、“无限”长度、multiple / reader)新工艺技术趋势 螺旋扫描(录像带, 数字录音带) 与磁带成一定角度旋转磁头来改进密度,当前磁带的缺陷,磁带磨损 螺旋式磁带上百次 纵向磁带上千次 磁头磨损 螺旋式 2000小时 两者都必须考虑 经济/可靠 缠绕、退带、装带、旋转次数多 并不是必然如此,只是目前为止
15、尚没有进一步市场需求 针对归档需求设计,Current Drawbacks to Tape,Tape wear out: Helical 100s of passes to 1000s for longitudinal Head wear out: 2000 hours for helical Both must be accounted for in economic / reliability model Bits stretch Readers must be compatible with multiple generations of media Long rewind, eject
16、, load, spin-up times; not inherent, just no need in marketplace Designed for archival,Automated Cartridge System: StorageTek Powderhorn 9310,6000 x 50 GB 9830 tapes = 300 TBytes in 2000 (uncompressed) Library of Congress: all information in the world; in 1992, ASCII of all books = 30 TB Exchange up
17、 to 450 tapes per hour (8 secs/tape) 1.7 to 7.7 Mbyte/sec per reader, up to 10 readers,7.7 feet,10.7 feet,8200 pounds, 1.1 kilowatts,Flash: The future of disks?,Advent of digital cameras, mp3 players, has driven market for low-cost non-volatile flash memory Other promising technologies in developmen
18、t: phase-change RAM, magnetic RAM (core returns!), but flash has big lead In 2007, several announcements of flash-based disk replacement for laptops/servers SanDisk, Samsung, I/O fusion, Flash drive advantages: Lower power (no moving parts) Much faster seek time, 100X IOs per second (no moving parts
19、) Greater reliability (no moving parts) Lower noise (no moving parts) Flash disadvantages Cost (20-100x disk cost/GB) Slow writes with current design (competitive with disks) write endurance - not an issue for most applications since use write-leveling to spread wear around blocks on chip Potential
20、benefit of flash hidden behind standard disk interface Scope for massive rethinking of storage architecture if non-volatile moves into memory hierarchy and accessed via processor loads/stores not seek/read/write,名词解释:Dependability,Dependability The quality of delivered service such that reliance can
21、 justifiably be placed on this service. Failure Error FaultService Specified service Delivered service Service accomplishment Service interruption,名词解释,Reliability A measure of the continuous service accomplishment (or, equivalently, of the time to failure) from a reference initial instant. MTTF mea
22、n time to failure MTTR- mean time to repaire Availability A measure of the service accomplishment with respect to the alternation between the two state of accomplishment and interruption. MTBF mean time between failures Availability = MTTF/MTBF,小尺寸磁盘的优势,低 成本/MB 高 MB/大小 高 MB/瓦特 低 成本/驱动器,成本和环境情况,磁盘阵列的
23、制造上优势,14,10,5.25,3.5,3.5,磁盘阵列: 1种磁盘设计,常规: 4种磁盘设计,低端,高端,Katz and Patterson asked in 1987: “Can smaller disks be used to close gap in performance between disks and CPUs?”,用大量小容量磁盘 替代 少量 大容量磁盘! (1988磁盘),数据容量 大小功耗数据传输率 I/O传输率平均无故障时间成本,IBM 3390 (K)20 GBytes97 cu. ft.3 KW15 MB/s600 I/Os/s250 KHrs$250K,IBM
24、 3.5“ 0061320 MBytes0.1 cu. ft.11 W1.5 MB/s55 I/Os/s50 KHrs$2K,x7023 GBytes11 cu. ft.1 KW120 MB/s3900 IOs/s? Hrs$150K,磁盘阵列的潜力,高 数据 和 I/O 速率高 MB/立方英尺,高 MB/KW可靠性?,磁盘阵列的可靠性,N个磁盘的可靠性 = 1个磁盘的可靠性 N 50,000小时 70 磁盘 = 700 小时磁盘系统的平均无故障时间:从 6 年 跌至 1个月!没有冗余的阵列 在使用中 太不可靠!,可与访问过程 并行 进行重构的热备份:可以达到很高的媒体可用性,冗余存盘阵列 (
25、RAID),文件分布到多个磁盘上数据冗余 达到 高数据可用性,如果磁盘出错就利用阵列上存储的冗余数据来重建它的内容,需要更多的额外容量来存储冗余数据需要更多的额外带宽来实现修改,Mirroring/Shadowing (高容量耗损)Horizontal Hamming Codes (过度耗费)Parity & Reed-Solomon CodesFailure Prediction (无容量开销!) VaxSimPlus -技术上有争议,关键技术:,冗余磁盘阵列 RAID 1: 磁盘镜像/影像,每个磁盘都完全复制到它的“影子”可以达到非常高的可用性完成写操作需要牺牲带宽:逻辑写 = 两次物理写
26、对于读操作,可以进行优化代价很高的一种解决方案:100%的容量开销,面向:高 I/O速率、高可用性的环境,恢复组,冗余磁盘阵列 RAID 3: 位交织奇偶校验磁盘,P,10010011 11001101 10010011 . . .,逻辑记录,1 0 0 1 0 0 1 1,1 1 0 0 1 1 0 1,1 0 0 1 0 0 1 1,0 0 1 1 0 0 0 0,条状物理 记录,在恢复组上进行奇偶计算 以防 硬盘失效在上述配置中,维存储奇偶位需要增加33%的容量开销更宽的阵列将相对降低容量开销、降低预想的可用性、增加数据重建时间 盘臂逻辑上同步、转轴转动同步逻辑上是一个单一高容量的、高传
27、输率的磁盘,面向高带宽应用:科学计算、图像处理,冗余磁盘阵列 RAID 5+:块交织分布奇偶校验磁盘,一次逻辑写变成 四次物理I/O由于交叉奇偶位存放,因而可以进行独立写操作在数据重建中,为数据保护采用Reed-Solomon Codes (“Q“),D0,D1,D2,D3,P,D4,D5,D6,P,D7,D8,D9,P,D10,D11,D12,P,D13,D14,D15,P,D16,D17,D18,D19,D20,D21,D22,D23,P,. . .,. . .,. . .,. . .,. . .,Disk Columns,增大逻辑 磁盘地址,信息条 (Stripe),信息条单位 (Str
28、ipe Unit),面向混合应用,磁盘阵列的难题: 写操作少,D0,D1,D2,D3,P,D0,+,+,D0,D1,D2,D3,P,新数据,旧数据,旧奇偶位,XOR,XOR,(1. 读),(2. 读),(3. 写),(4. 写),RAID-5: Small Write Algorithm,1次逻辑写 = 2次物理读 + 2次物理写,子系统组成,主机,阵列 控制器,单板 磁盘控制器,单板 磁盘控制器,单板 磁盘控制器,单板 磁盘控制器,主机 适配器,管理 与主机的接口、DMA,控制、缓冲、 奇偶逻辑,物理设备控制,often piggy-backed in small format device
29、s,条块化软件从主机下载到阵列控制器不修改应用程序不降低主机性能,系统可用性:正交RAID,Array Controller,String Controller,String Controller,String Controller,String Controller,String Controller,String Controller,. . .,. . .,. . .,. . .,. . .,. . .,数据恢复组:数据冗余的单位,冗余支持部件:风扇、供电设施、控制器、电缆,端点到端点的数据完整性:具有内在奇偶保护的数据通路,系统级可用性,完全双冗余,I/O控制器,I/O控制器,阵列控制
30、器,阵列控制器,. . .,. . .,. . .,. . .,. . .,. . .,恢复组,目标:无单失效点,主机,主机,通过备份的通路,在没有失效时可以达到更高的性能,Berkeley History: RAID-I,RAID-I (1989) Consisted of a Sun 4/280 workstation with 128 MB of DRAM, four dual-string SCSI controllers, 28 5.25-inch SCSI disks and specialized disk striping software Today RAID is $24
31、billion dollar industry, 80% nonPC disks sold in RAIDs,小结: RAID技术, Disk Mirroring, Shadowing (RAID 1),Each disk is fully duplicated onto its “shadow“Logical write = two physical writes100% capacity overhead, Parity Data Bandwidth Array (RAID 3),Parity computed horizontallyLogically a single high dat
32、a bw disk, High I/O Rate Parity Array (RAID 5),Interleaved parity blocksIndependent reads and writesLogical write = 2 reads + 2 writes,1 0 0 1 0 0 1 1,1 1 0 0 1 1 0 1,1 0 0 1 0 0 1 1,0 0 1 1 0 0 1 0,1 0 0 1 0 0 1 1,1 0 0 1 0 0 1 1,磁盘I/O性能,响应时间 = 排队 + 设备服务时间,度量:响应时间吞吐率,响应时间 与 服务能力,当响应时间从1.0秒减小到0.3秒后,
33、事务处理时间会发生什么变化? 键盘:4.0秒报交,9.4秒思考 图形:0.25秒报交,1.6秒思考,交互式环境 每次交互 或 事务处理(transaction)由 3 部分组成: 报交时间(Entry Time):用户输入命令的时间 系统响应时间(System Response Time): 用户报交和系统应答之间的时间 思考时间(Think Time): 从系统应答到用户开始下一命令之间的时间,第一次事务,第二次事务,响应时间 与 服务能力(绪),响应时间减少0.7秒可以分别减少事务处理总时间4.9秒(34%)和2.0 秒 (70%) = 提高服务能力 另一方面的考虑:人们对于更快的响应都可
34、以做更多的事,但是对快速响应领域却比较陌生 = 对较慢的响应很在行,磁盘时间示例,磁盘参数: 传输大小 为 8K bytes 广告申称的平均寻道时间 为 12 ms 磁盘旋转速度 为 7200 RPM 传输速率 为 4 MB/sec 控制器开销 为 2 ms 假设磁盘空闲,因而没有排队延迟 那么,对于一个扇区的平均磁盘访问时间为多少? 平均寻道 + 平均旋转延迟 + 传输时间 + 控制器开销 12 ms + 0.5/(7200 RPM/60) + 8 KB/4 MB/s + 2 ms 12 + 4.15 + 2 + 2 = 20 ms 广告中的寻道时间假设没有位置问题:现实中,通常为广告寻道时
35、间的1/4至1/3:20 ms = 12 ms,处理器接口,处理器接口中断存储器映射I/OI/O控制结构轮询(Polling)中断(Interrupts)直接存储器访问(DMA)I/O控制器I/O处理器 容量、访问时间、带宽 互联总线,I/O 接口,独立I/O总线,CPU,Interface,Interface,Peripheral,Peripheral,Memory,存储器总线,独立的I/O指令 (in,out),CPU,Interface,Interface,Peripheral,Peripheral,Memory,I/O和存储器传输的联线不同,公共存储器 & I/O总线,VME bus
36、Multibus-II,40 Mbytes/sec (乐观)10 MIPS 处理器 使该总线完全饱和!,存储器映射 I/O,ROM,RAM,I/O,可编程I/O (轮询),CPU,IOC,device,Memory,数据是否 准备好?,读数据,存数据,yes,no,done?,no,yes,若忙就循环等待 不能很有效地利用 除非设备非常快!,但需要不断检测 I/O I/O工作可以分散到 计算代码之中,中断驱动数据传输,CPU,IOC,device,Memory,add sub and or nop,read store . rti,存储器,用户程序,(1) I/O中断,(2) 保存PC,(3)
37、 中断服务地址,中断 服务 例程,(4),设备传输率 = 10 MBytes/sec = 0 .1 x 10-6 sec/byte = 0.1 sec/byte = 1000 bytes = 100 sec 1000次传输 x 100 sec = 100 ms = 0.1 CPU seconds,用户程序仅在实际传输中才暂停以每1ms一次的速率传输1000次:1000次中断(每2微秒一次中断)1000次中断服务(每次98微秒) = 0.1 CPU秒,离设备传输率还有很大空间!中断开销的1/2,直接存储器访问,CPU,IOC,device,Memory,DMAC,以每毫秒一次的速率完成1000次
38、传输的时间:,1 DMA建立时间 50 sec 1 次中断 2 sec 1 次中断服务 48 sec0.0001 秒的CPU时间,CPU向DMAC发送开始地址、方向 ; 然后,发射“开始”命令。,DMAC 向外设控制器提供握手信号,向存储器提供存储地址和握手信号,0,ROM,RAM,Peripherals,DMAC,n,存储器映射 I/O,输入/输出处理器,CPU,IOP,Mem,D1,D2,Dn,. . .,主存总线,I/O 总线,CPUIOP,向 IOP发射指令完成后中断,(1),存储器,(2),(3),(4),设备 与 存储器之间的数据传送由IOP直接控制IOP 偷取 存储器周期,OP
39、Device Address,目标设备,命令在哪里,在存储器中查找命令,OP Addr Cnt Other,做什么,数据放在哪里,多少,特殊请求,与处理器体系结构的关系,I/O 指令已经基本消失了 中断向量 被 跳转表(jump tables)替代 PC - M 中断向量地址 + 中断号 PC - 中断向量地址 + 中断号 中断: 堆栈 被 窗口寄存器 所替代 中断处理程序保存寄存器,并且重新使能更高优先级的中断的请求 中断类型的数量不断减少;中断处理程序必须询问中断控制器,与处理器体系结构的关系(绪),提高处理器性能增设的cache对I/O提出新的问题 冲洗CACHE非常费时,而I/O可能污
40、染cache 可以从共享存储多处理器的“监听(snooping)”策略借鉴解决方案 虚拟存储器 对 DMA 提出新问题 一些Load/store结构可能要求原子性操作装入锁定(load locked)、条件存储(store conditional) 处理器难以进行 上下文切换(context switch),网络附属存贮,磁盘大小逐步缩小,网络带宽逐步增加,网络文件服务,在高速网络上的 高性能 存贮服务,14“ 10“ 8“ 5.25“ 3.5“ 2.5“ 1.8“ 1.3“ . . . 基于磁盘阵列的高带宽磁盘系统,3 Mb/s 10Mb/s 50 Mb/s 100 Mb/s 1 Gb/s
41、10 Gb/s 网络的持续高带宽传输能力,网络提供了更好的 物理和逻辑接口: 独立的CPU 和 存贮系统!,支持远程文件访问的 操作系统 结构,互联的发展趋势,网络,1000 m,10 - 100 Mb/s,high (ms),low,Extensive CRC,通道,10 - 100 m,40 - 1000 Mb/s,medium,medium,Byte Parity,底板,1 m,320 - 1000+ Mb/s,low (s),high,Byte Parity,距离,带宽,延迟,可靠性,互联 = 计算机系统中部件间的连接 高速硬件接口 + 逻辑协议 网络、通道、底板,存储器映射 通路宽
42、集中式仲裁,基于消息 通路窄 分布式仲裁,底板的体系结构,差异在不断缩小:SCSI通道很像一条总线FutureBus很像通道 (断接/连接)HIPPI形成高速交换网的联路,基于总线的互联,总线:子系统间的共享通信联路 低成本:一组线路被多种需要而共享 多功能性:易于增加新设备,甚至可以利用公共总线在多计算机之间公用外设 缺点 通信瓶颈,可能会限制最大I/O吞吐率 总线速度受限于一些物理因素 总线长度 设备的数量 (总线负载)。 一些阻碍专用总线加速比的物理限制。,基于总线的互联(续),两种基本总线类型: I/O总线:很长、互联很多类型的设备、数据带宽的变化范围大,并且遵从总线标准(有时,也被称
43、为一个“通道(channel)”) CPU的存储总线:高速、 与存储系统匹配以获得最大的存储器-CPU带宽,单一设备(有时也称为“backplane”) 为降低成本,将低成本 (较旧的) 系统联接起来 总线事务 发送地址,并接收或发送数据,总线协议,主设备,从设备,控制线,地址线,数据线,Multibus: 20根地址线、16根数据线、5根控制线,50ns暂停,总线主设备: 具有控制总线的能力,发起总线事务 总线从设备: 被总线事务激活的模块 总线通信协议:在传输信息中的事件序列的规范和定时需求规范。异步总线传输:控制线(请求、应答)用于控制事件序列。 同步总线传输:事件序列与公共时钟相符,同
44、步总线协议,地址数据读操作等待,时钟,地址数据等待,流水化/分离事务总线协议(Pipelined/Split transaction Bus Protocol),addr 1,data 0,addr 2,wait 1,data 1,addr 3,OK 1,data 2,开始读操作,读操作完成,异步握手,地址数据读请求应答,主设备声明地址,主设备声明数据,下一地址,写事务,t0 t1 t2 t3 t4 t5,t0 : 主设备获得控制权,声明地址、方向和数据等待一定的事件,以便从设备来译码目标 t1: 主设备占用请求线 t2: 从设备发出应答,说明已接收到数据 t3: 主设备释放请求线 t4: 从
45、设备释放应答线,4 周期握手,读事务,地址数据读请求应答,主设备声明地址,下一地址,t0 t1 t2 t3 t4 t5,时间复用总线:地址和数据共享连线,t0 : 主设备获得控制权,声明地址、方向和数据等待一定的事件,以便从设备来译码目标 t1: 主设备占用请求线 t2: 从设备占用应答线,说明准备传输数据 t3: 主设备释放请求线,数据接收 t4: 从设备释放应答线,4 周期握手,总线仲裁,并行 (集中)仲裁,BR BG,M,BR BG,M,BR BG,M,M,BGi BGo,BR,M,BGi BGo,BR,M,BGi BGo,BR,BGBR,A.U.,BR A C,M,BR A C,M,B
46、R A C,M,BR A,A.U.,BR:总线请求(Bus Request) BG:总线授予(Bus Grant),轮询,串行 (菊花链),总线选项,选项 高性能 低成本 总线宽度 分离数据和地址线 复用地址和数据线 数据宽度 越宽越快 越窄越便宜(例如,32位) (例如,8位) 传输大小 多字传输的总线开销小 单字传输简单 总线主设备 多(需要仲裁) 一个(无需仲裁) 分离(split) 是 否事务处理 分离请求和应答信息包 连续连接具有高带宽 便宜(需要多个主部件) 具有低延迟 时序 同步 异步,SCSI: Small Computer System Interface,时钟频率: 5 M
47、Hz / 10 MHz (fast) / 20 MHz (ultra) 宽度: n = 8位 / 16位 (宽); 多达(n -1)个设备可以在一套总线上通信 设备可以是从设备(目标)或 主设备(发起方) SCSI协议: 控制器和SCSI磁盘进行特定动作的一系列状态(阶段) 总线空闲:当前没有设备访问总线 仲裁: 当SCSI总线空闲,多个设备可能发出总线请求;根据地址分别具有固定的优先级 选择: 通知目的方,它将参予(如果断连,需要重选) 命令: 发起方从主机存储器读取SCSI命令,并送到目的方 数据传输: 数据输入或输出,开始方:目的方 消息(信报)阶段: 消息输入 或 输出 发起方:目的方 (识别、存储/恢复数据指针、断连、命令完成) 状态阶段(Status Phase): 目的方,命令刚完成后,