Dagens lagringssystemer vokser ikke bare med terabit og har høyere dataoverføringshastigheter, men krever også mindre energi og tar opp et mindre fotavtrykk. Disse systemene trenger også bedre tilkoblingsmuligheter for å gi mer fleksibilitet. Designere trenger mindre sammenkoblinger for å gi datahastighetene som trengs i dag eller i fremtiden. Og en norm fra fødsel til utvikling og gradvis modning er langt fra en dagsverk. Spesielt i IT-bransjen forbedrer og utvikler enhver teknologi seg stadig, i likhet med Serial Attached SCSI (SAS)-spesifikasjonen. Som en etterfølger til parallell SCSI har SAS-spesifikasjonen eksistert en stund.
I løpet av årene SAS har gått gjennom, har spesifikasjonene blitt forbedret. Selv om den underliggende protokollen er beholdt, er det i utgangspunktet ikke mange endringer. Spesifikasjonene til den eksterne grensesnittkontakten har gjennomgått mange endringer. Dette er justeringer gjort av SAS for å tilpasse seg markedsmiljøet. Med disse kontinuerlige forbedringene av "trinnvise skritt til tusen mil" har SAS-spesifikasjonene blitt stadig mer modne. Grensesnittkontakter med forskjellige spesifikasjoner kalles SAS, og overgangen fra parallell til seriell, fra parallell SCSI-teknologi til seriell koblet SCSI (SAS)-teknologi har i stor grad endret kabelruteskjemaet. Tidligere parallell SCSI kunne operere single-ended eller differensial over 16 kanaler med opptil 320 Mb/s. For tiden brukes fortsatt SAS3.0-grensesnittet, som er mer vanlig innen bedriftslagring, på markedet, men båndbredden er dobbelt så rask som SAS3, som ikke har blitt oppgradert på lenge, som er 24 Gbps, omtrent 75 % av båndbredden til den vanlige PCIe3.0×4 solid-state-disken. Den nyeste MiniSAS-kontakten beskrevet i SAS-4-spesifikasjonen er mindre og gir høyere tetthet. Den nyeste Mini-SAS-kontakten er halvparten så stor som den originale SCSI-kontakten og 70 % så stor som SAS-kontakten. I motsetning til den originale SCSI-parallellkabelen har både SAS og Mini SAS fire kanaler. I tillegg til høyere hastighet, høyere tetthet og mer fleksibilitet, er det imidlertid også en økning i kompleksitet. På grunn av den mindre størrelsen på kontakten, må den originale kabelprodusenten, kabelmontøren og systemdesigneren være nøye med signalintegritetsparametere gjennom hele kabelmonteringen.
Ikke alle kabelmontører er i stand til å tilby høyhastighetssignaler av høy kvalitet for å møte signalintegritetsbehovene til lagringssystemer. Kabelmontører trenger høykvalitets og kostnadseffektive løsninger for de nyeste lagringssystemene. For å produsere stabile og slitesterke høyhastighetskabler må flere faktorer vurderes. I tillegg til å opprettholde kvaliteten på maskinering og prosessering, må designere være nøye med signalintegritetsparametrene som gjør dagens høyhastighetskabler for minneenheter mulige.
Spesifikasjon av signalintegritet (hvilket signal er komplett?)
Noen av hovedparametrene for signalintegritet inkluderer innsettingstap, krysstale i nær- og fjern-enden, returtap, intern skjevforvrengning av differanseparet og amplituden av differansemodus i forhold til fellesmodus. Selv om disse faktorene er sammenhengende og påvirker hverandre, kan vi vurdere én faktor om gangen for å studere dens hovedpåvirkning.
Innsettingstap (Høyfrekvensparametere Grunnleggende 01 - dempningsparametere)
Innsettingstapet er tapet av signalamplitude fra senderenden av kabelen til mottakerenden, som er direkte proporsjonal med frekvensen. Innsettingstapet avhenger også av ledningsnummeret, som vist i dempningsdiagrammet nedenfor. For interne komponenter med kort rekkevidde i en 30- eller 28-AWG-kabel, bør en kabel av god kvalitet ha mindre enn 2 dB/m demping ved 1,5 GHz. For ekstern 6 Gb/s SAS som bruker 10 m kabler, anbefales en kabel med en gjennomsnittlig linjetykkelse på 24, som bare har 13 dB demping ved 3 GHz. Hvis du ønsker større signalmargin ved høyere datahastigheter, spesifiser en kabel med mindre demping ved høye frekvenser for lengre kabler.
Krysstale (Grunnleggende om høyfrekvensparametere 03 - Krysstaleparametere)
Mengden energi som overføres fra ett signal- eller differansepar til et annet. For SAS-kabler, hvis nær-ende-krysshørselen (NEXT) ikke er liten nok, vil det forårsake de fleste koblingsproblemer. NEXTs måling gjøres i bare den ene enden av kabelen, og det er mengden energi som overføres fra utgangsoverføringssignalparet til inngangsmottakerparet. Fjern-ende-krysshørsel (FEXT) måles ved å injisere et signal for overføringsparet i den ene enden av kabelen og observere hvor mye energi som er igjen på overføringssignalet i den andre enden av kabelen.
NESTE-problemet i kabelmonteringen og kontakten skyldes vanligvis dårlig isolasjon av signaldifferensialparene, som kan skyldes stikkontakter og plugger, ufullstendig jording eller dårlig håndtering av kabeltermineringsområdet. Systemdesigneren må sørge for at kabelmontøren har tatt tak i disse tre problemene.
Tapskurver for vanlige 100Ω-kabler på 24, 26 og 28
Kabelmontering av god kvalitet i samsvar med «SFF-8410-spesifikasjonen for testing og ytelseskrav for HSS-kobber», målt NEXT bør være mindre enn 3 %. Når det gjelder s-parameteren, bør NEXT være større enn 28 dB.
Returtap (Grunnleggende om høyfrekvente parametere 06 - Returtap)
Returtap måler mengden energi som reflekteres fra et system eller en kabel når et signal injiseres. Denne reflekterte energien kan forårsake et fall i signalamplitude i mottakerenden av kabelen og kan forårsake signalintegritetsproblemer i senderenden, noe som kan forårsake problemer med elektromagnetisk interferens for systemet og systemdesignere.
Dette returtapet skyldes impedansavvik i kabelmonteringen. Bare ved å behandle dette problemet med stor forsiktighet kan signalets impedans ikke endres når det passerer gjennom kontakten, pluggen og ledningsterminalen, slik at impedansendringen minimeres. Den nåværende SAS-4-standarden er oppdatert til impedansverdien ±3Ω sammenlignet med ±10Ω for SAS-2, og kravene til kabler av god kvalitet bør holdes innenfor den nominelle toleransen på 85 eller 100±3Ω.
Skjev forvrengning
I SAS-kabler finnes det to skjevhetsforvrengninger: mellom differansepar og innenfor differansepar (differansesignalet i signalintegritetsteorien). I teorien, hvis flere signaler kommer inn i den ene enden av kabelen, skal de ankomme den andre enden samtidig. Hvis disse signalene ikke ankommer samtidig, kalles dette fenomenet skjevhetsforvrengning av kabelen, eller forsinkelsesskjevhetsforvrengning. For differansepar er skjevhetsforvrengningen innenfor differanseparet forsinkelsen mellom de to ledningene i differanseparet, og skjevhetsforvrengningen mellom differanseparene er forsinkelsen mellom de to settene med differansepar. Den store skjevhetsforvrengningen i differanseparet vil forverre differansebalansen til det overførte signalet, redusere signalamplituden, øke tidsjitteren og forårsake problemer med elektromagnetisk interferens. Forskjellen mellom en kabel av god kvalitet og den interne skjevhetsforvrengningen bør være mindre enn 10 ps.
Publisert: 30. november 2023
