SAS知识指南

大家好,我是广元兄。很高兴和大家分享信号完整性的相关知识。希望大家点赞,分享。

Slogan:一起学习,共同进步!

SAS(Serial Attached SCSI)串行协议,基于SCSI,可以向下兼容SATA。SAS应用没有其他的应用广泛。简单讲讲SAS Protocol Layer (SPL)。在提供SCSI和ATA/ATAPI命令运行的基础之上,SPL定义了SSP、STP、SMP三个协议:

  • SSP(Serial SCSI Protocol,串行SCSI协议)让SCSI运行在增强的SATA物理层上;
  • STP(Serial ATA Tunne Protocol,SATA Tunnel协议)让SAS发起者能通过扩展器与SATA设备通信,并为SATA增加多目标寻址和多发起者访问功能;
  • SMP(Serial Management Protocol,串行管理协议),用于发现和管理Expander扩展器以及背板设备。

在这三个协议中,对SAS/SATA兼容性之中其关键作用的自然是STP(SATA Tunnel协议),它的任务就是让多发起者能够直接地对接设备,或者通过扩展器访问SATA设备,也是在这三种协议的协同配合下,SAS可以和SATA以及部分SCSI设备无缝结合使用。

协议其他的知识就不需要过多解读,和前文SATA部分大体相同。

SATA VS SAS

SAS ( Serial Attached SCSI )串行SCSI 。SAS和SATA 总线都是采用串行技术。SAS 的接口技术可以向下兼容SATA ,二者的兼容性主要体现在物理层和协议层的兼容。物理层,SAS 接口和SATA接口完全兼容。

接口标准上,SATA 是SAS 的一个子标准,因此SAS 控制器可以直接操控SATA 硬盘,但SATA 控制器并不能对SAS 硬盘进行控制。

在系统中,每一个SAS 端口可以最多可以连接16256 个外部设备,并且SAS 采取直接点到点的串行传输方式,同时提供3.5 英寸和2.5 英寸的接口,因此能够适合不同服务器环境的需求。

最大的区别是SAS是全双工,SATA是半双工,所以速率上差一倍。

在实际工作中,经常会听到设备PCIe NVMe SSD,这里的NVMe和AHCI(Advanced Host Controller Interface)一样,是一种协议。

NVMe (Non-Volatile Memory express)是闪存存储类设计协议,是一种可在PCle接口上运行的非易失性存储标准。在性能提升(IOPS)的情况下,还能降低延迟(PCIe信号是从CPU直出)。

硬盘的区分就是:

  • SSD Solid State Drive 固态驱动器
  • ODD Optical Disk Drive 光盘驱动器
  • HDD Hard Disk Drive 硬盘驱动器

PCIe和前面所说的USB,SATA一样,是传输总线。下表简单列举了一些:

SAS2.0~4.0三份规范文档,都有一张经典的S参数曲线范围图:

  • L:最低频率渐近线下最大dB值
  • N:基频3 GHz最大的dB值
  • H:高频渐近线下最大dB值
  • S:dB/decade(十倍频)为单位的斜率

一致性测试相关的测试点:

  • IT&ITs:发射信号,内部连接器相连的探针测试点
  • IR:接收信号,内部连接器相连的探针测试点
  • CT:发射信号,外部连接器的探针测试点
  • CR:接收信号,外部连接器相连的探针测试点

SAS测试包含三部分:发射端信息质量测试、接收端抖动容限测试、互连阻抗和回波损耗测试。

发送端,测试要求去除夹具及封装的影响,但是有些芯片Die封装模型是不对外公开的,所以测试规范定义了测试脚本,利用脚本算法捕获不同均衡系数并调节波形,优化发射端的均衡系数。

接收端,SAS接发两端有各种独立时钟,也采用SSC,所以在芯片内,有缓冲器来调整本地时钟对外部接收信号的采样。由于在发射端加入串扰的影响,需要自动校准软件实现误码仪和示波器之间的动态参数平衡,这样信号参数才能满足规范要求。

SAS信号测试一些相关量化指标:

在一些转换芯片给出的损耗标准:

一些接口的特性,这里面的HD,是high-density,代表高密度

上面列举了一些SAS规范文档给出的一些量化指标和信息。实际的工作或多或少会需要。

很多情况,个人使用存储不会有过多纠结。企业级会考虑SAS与SATA性能,这里的性能不只是速率即带宽的选择,RAID技术下,选择RAID几的模式,以及其他的一些因素,这些得根据性能以及应用来做选择。

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