Sistemele de stocare de astăzi nu numai că cresc la terabiți și au rate de transfer de date mai mari, dar necesită și mai puțină energie și ocupă o amprentă mai mică. Aceste sisteme au nevoie și de o conectivitate mai bună pentru a oferi mai multă flexibilitate. Proiectanții au nevoie de interconexiuni mai mici pentru a oferi ratele de date necesare astăzi sau în viitor. Iar o normă de la naștere la dezvoltare și maturizare treptată este departe de a fi o muncă de zi cu zi. Mai ales în industria IT, orice tehnologie se îmbunătățește și evoluează constant, la fel ca și specificația Serial Attached SCSI (SAS). Ca succesor al SCSI paralel, specificația SAS există de ceva vreme.
În anii prin care a trecut SAS, specificațiile sale au fost îmbunătățite, deși protocolul de bază a fost păstrat. Practic, nu există prea multe modificări, însă specificațiile conectorului de interfață externă au suferit numeroase modificări, ceea ce reprezintă o ajustare făcută de SAS pentru a se adapta la mediul pieței. Cu această îmbunătățire continuă, „pași incrementali către o mie de mile”, specificațiile SAS au devenit din ce în ce mai mature. Conectorii de interfață cu diferite specificații sunt numiți SAS, iar tranziția de la paralel la serial, de la tehnologia SCSI paralelă la tehnologia SCSI conectată în serie (SAS) a schimbat considerabil schema de rutare a cablurilor. SCSI paralelă anterioară putea funcționa single-ended sau diferențial pe 16 canale la o viteză de până la 320 Mb/s. În prezent, interfața SAS3.0, care este mai comună în domeniul stocării enterprise, este încă utilizată pe piață, dar lățimea de bandă este de două ori mai rapidă decât cea a SAS3, care nu a fost modernizată de mult timp, și anume 24 Gbps, aproximativ 75% din lățimea de bandă a unității SSD PCIe3.0×4 obișnuite. Cel mai recent conector MiniSAS descris în specificația SAS-4 este mai mic și permite o densitate mai mare. Cel mai recent conector Mini-SAS are jumătate din dimensiunea conectorului SCSI original și 70% din dimensiunea conectorului SAS. Spre deosebire de cablul paralel SCSI original, atât SAS, cât și Mini SAS au patru canale. Cu toate acestea, pe lângă viteza mai mare, densitatea mai mare și flexibilitatea sporită, există și o creștere a complexității. Din cauza dimensiunilor mai mici ale conectorului, producătorul original al cablului, asamblatorul de cabluri și proiectantul sistemului trebuie să acorde o atenție deosebită parametrilor de integritate a semnalului pe întregul ansamblu de cabluri.
Nu toți producătorii de cabluri sunt capabili să furnizeze semnale de mare viteză și de înaltă calitate pentru a satisface nevoile de integritate a semnalului sistemelor de stocare. Producătorii de cabluri au nevoie de soluții de înaltă calitate și eficiente din punct de vedere al costurilor pentru cele mai noi sisteme de stocare. Pentru a produce ansambluri de cabluri de mare viteză stabile și durabile, trebuie luați în considerare mai mulți factori. Pe lângă menținerea calității prelucrării și prelucrării, proiectanții trebuie să acorde o atenție deosebită parametrilor de integritate a semnalului care fac posibile cablurile de memorie de mare viteză de astăzi.
Specificația integrității semnalului (Ce semnal este complet?)
Unii dintre principalii parametri ai integrității semnalului includ pierderea de inserție, diafonia la capătul apropiat și la capătul îndepărtat, pierderea de retur, distorsiunea internă a perechii diferențiale și amplitudinea modului diferențial față de modul comun. Deși acești factori sunt interconectați și se influențează reciproc, putem lua în considerare câte un factor pe rând pentru a studia impactul său principal.
Pierdere de inserție (Parametri de înaltă frecvență Noțiuni de bază 01 - parametri de atenuare)
Pierderea de inserție este pierderea amplitudinii semnalului de la capătul de transmisie al cablului la capătul de recepție, care este direct proporțională cu frecvența. Pierderea de inserție depinde și de numărul firelor, așa cum se arată în diagrama de atenuare de mai jos. Pentru componentele interne cu rază scurtă de acțiune ale unui cablu de 30 sau 28 AWG, un cablu de bună calitate ar trebui să aibă o atenuare mai mică de 2dB/m la 1,5 GHz. Pentru SAS extern de 6 Gb/s care utilizează cabluri de 10 m, se recomandă un cablu cu un grosime mediu a liniei de 24, care are o atenuare de doar 13dB la 3 GHz. Dacă doriți o marjă de semnal mai mare la rate de date mai mari, specificați un cablu cu o atenuare mai mică la frecvențe înalte pentru cablurile mai lungi.
Diafonie (Noțiuni de bază despre parametrii de înaltă frecvență 03 - Parametrii de diafonie)
Cantitatea de energie transmisă de la o pereche de semnale sau diferențe la alta. Pentru cablurile SAS, dacă diafonia de la capătul apropiat (NEXT) nu este suficient de mică, aceasta va cauza majoritatea problemelor de legătură. Măsurarea NEXT se face doar la un capăt al cablului și reprezintă cantitatea de energie transferată de la perechea de semnale de transmisie de ieșire la perechea de recepție de intrare. Diafonia de la capătul îndepărtat (FEXT) se măsoară prin injectarea unui semnal pentru perechea de transmisie la un capăt al cablului și observarea câtă energie rămâne pe semnalul de transmisie la celălalt capăt al cablului.
Problema NEXT din ansamblul cablurilor și conector este de obicei cauzată de izolarea deficitară a perechilor diferențiale de semnal, care poate fi cauzată de prize și ștechere, împământare incompletă sau manipularea defectuoasă a zonei de terminare a cablului. Proiectantul sistemului trebuie să se asigure că asamblatorul de cabluri a abordat aceste trei probleme.
Curbe de pierdere pentru cabluri comune de 100Ω de 24, 26 și 28
Un ansamblu de cabluri de bună calitate, în conformitate cu „Specificația SFF-8410 pentru testarea și cerințele de performanță ale cuprului HSS”, măsurat NEXT ar trebui să fie mai mic de 3%. În ceea ce privește parametrul s, NEXT ar trebui să fie mai mare de 28 dB.
Pierdere de retur (Noțiuni de bază despre parametrii de înaltă frecvență 06 - Pierdere de retur)
Pierderea de retur măsoară cantitatea de energie reflectată de un sistem sau cablu atunci când este injectat un semnal. Această energie reflectată poate provoca o scădere a amplitudinii semnalului la capătul receptor al cablului și poate cauza probleme de integritate a semnalului la capătul transmisiei, ceea ce poate cauza probleme de interferență electromagnetică pentru sistem și proiectanții de sisteme.
Această pierdere de retur este cauzată de nepotriviri de impedanță în ansamblul cablurilor. Numai prin tratarea acestei probleme cu mare atenție, impedanța semnalului nu se poate modifica atunci când acesta trece prin priză, ștecher și terminalul firului, astfel încât schimbarea impedanței să fie redusă la minimum. Standardul actual SAS-4 este actualizat la valoarea impedanței de ±3Ω comparativ cu ±10Ω al SAS-2, iar cerințele pentru cabluri de bună calitate ar trebui menținute în toleranța nominală de 85 sau 100±3Ω.
Distorsiune oblică
În cablurile SAS, există două distorsiuni asimetrice: între perechile diferențiale și în cadrul perechilor diferențiale (semnalul diferențial din teoria integrității semnalului). În teorie, dacă mai multe semnale sunt introduse la un capăt al cablului, acestea ar trebui să ajungă simultan la celălalt capăt. Dacă aceste semnale nu ajung în același timp, acest fenomen se numește distorsiune asimetrică a cablului sau distorsiune de tip întârziere-asimetrică. Pentru perechile diferențiale, distorsiunea asimetrică din interiorul perechii diferențiale este întârzierea dintre cele două fire ale perechii diferențiale, iar distorsiunea asimetrică dintre perechile diferențiale este întârzierea dintre cele două seturi de perechi diferențiale. O distorsiune asimetrică mare a perechii diferențiale va înrăutăți echilibrul diferențial al semnalului transmis, va reduce amplitudinea semnalului, va crește jitterul temporal și va cauza probleme de interferență electromagnetică. Diferența dintre un cablu de bună calitate și distorsiunea asimetrică internă ar trebui să fie mai mică de 10 ps.
Data publicării: 30 noiembrie 2023
