Nykypäivän tallennusjärjestelmät eivät ainoastaan kasva terabittinopeudella ja niiden tiedonsiirtonopeudet ovat suurempia, vaan ne myös vaativat vähemmän energiaa ja vievät pienemmän tilan. Nämä järjestelmät tarvitsevat myös paremman liitettävyyden tarjotakseen enemmän joustavuutta. Suunnittelijat tarvitsevat pienempiä yhteenliitäntöjä tarjotakseen tarvittavat tiedonsiirtonopeudet tänään tai tulevaisuudessa. Ja normi syntymästä kehitykseen ja vähittäiseen kypsymiseen on kaikkea muuta kuin arkipäiväinen prosessi. Erityisesti IT-alalla kaikki teknologiat paranevat ja kehittyvät jatkuvasti, kuten myös Serial Attached SCSI (SAS) -spesifikaatio. Parallel SCSI:n seuraajana SAS-spesifikaatio on ollut olemassa jo jonkin aikaa.
SAS:n historian aikana sen teknisiä tietoja on parannettu, vaikka pohjana oleva protokolla on säilytetty. Pohjimmiltaan muutoksia ei ole tehty liikaa, mutta ulkoisen liitäntäliittimen teknisissä tiedoissa on tapahtunut paljon muutoksia. Tämä on SAS:n tekemä muutos markkinaympäristöön sopeutumiseksi. Näiden "tuhannen mailin asteittaisten parannusten" myötä SAS-spesifikaatiot ovat kypsyneet. Eri spesifikaatioiden mukaisia liitäntäliittimiä kutsutaan SAS:iksi, ja siirtyminen rinnakkaisesta sarjamuotoiseen, rinnakkaisesta SCSI-tekniikasta sarjamuotoiseen SCSI-tekniikkaan (SAS) on muuttanut merkittävästi kaapelien reititysjärjestelmää. Aiempi rinnakkais-SCSI pystyi toimimaan yksipäisenä tai differentiaalisena 16 kanavan yli jopa 320 Mb/s nopeudella. Tällä hetkellä markkinoilla käytetään edelleen SAS3.0-liitäntää, joka on yleisempi yritystallennusalalla, mutta sen kaistanleveys on kaksi kertaa nopeampi kuin pitkään aikaan päivittämättömän SAS3:n. Se on 24 Gbps, noin 75 % yleisen PCIe3.0×4-SSD-levyn kaistanleveydestä. SAS-4-spesifikaatiossa kuvattu uusin MiniSAS-liitin on pienempi ja mahdollistaa suuremman tiheyden. Uusin Mini-SAS-liitin on kooltaan puolet alkuperäisestä SCSI-liittimestä ja 70 % SAS-liittimestä. Toisin kuin alkuperäisessä SCSI-rinnakkaiskaapelissa, sekä SAS- että Mini SAS -liittimissä on neljä kanavaa. Suuremman nopeuden, tiheyden ja joustavuuden lisäksi myös monimutkaisuus on kasvanut. Liittimen pienemmän koon vuoksi alkuperäisen kaapelin valmistajan, kaapelikokoonpanon suorittajan ja järjestelmäsuunnittelijan on kiinnitettävä tarkkaa huomiota signaalin eheysparametreihin koko kaapelikokoonpanon ajan.
Kaikki kaapelivalmistajat eivät pysty tarjoamaan korkealaatuisia ja nopeita signaaleja tallennusjärjestelmien signaalin eheysvaatimusten täyttämiseksi. Kaapelivalmistajat tarvitsevat korkealaatuisia ja kustannustehokkaita ratkaisuja uusimpiin tallennusjärjestelmiin. Vakaiden ja kestävien nopeiden kaapelikokoonpanojen tuottamiseksi on otettava huomioon useita tekijöitä. Koneistuksen ja prosessoinnin laadun ylläpitämisen lisäksi suunnittelijoiden on kiinnitettävä erityistä huomiota signaalin eheysparametreihin, jotka mahdollistavat nykypäivän nopeat muistilaitekaapelit.
Signaalin eheysmääritys (Mikä signaali on täydellinen?)
Signaalin eheyden pääparametreihin kuuluvat lisäysvaimennus, lähi- ja kaukopään ylikuuluminen, heijastusvaimennus, erotusparin sisäinen vääristymä sekä erotusmoodin ja yhteismoodin amplitudi. Vaikka nämä tekijät ovat yhteydessä toisiinsa ja vaikuttavat toisiinsa, voimme tarkastella yhtä tekijää kerrallaan sen pääasiallisen vaikutuksen tutkimiseksi.
Lisäysvaimennus (korkean taajuuden parametrit, perusteet 01 - vaimennusparametrit)
Lisäysvaimennus on signaalin amplitudin häviö kaapelin lähetyspäästä vastaanottopäähän, ja se on suoraan verrannollinen taajuuteen. Lisäysvaimennus riippuu myös johtimien lukumäärästä, kuten alla oleva vaimennuskaavio osoittaa. Lyhyen kantaman sisäisille komponenteille, jotka on tarkoitettu 30 tai 28 AWG:n kaapelille, hyvälaatuisen kaapelin vaimennus tulisi olla alle 2 dB/m 1,5 GHz:n taajuudella. Ulkoisille 6 Gb/s SAS-järjestelmille, jotka käyttävät 10 metrin kaapeleita, suositellaan kaapelia, jonka keskimääräinen linjapaksuus on 24 ja jonka vaimennus on vain 13 dB 3 GHz:n taajuudella. Jos haluat suuremman signaalimarginaalin suuremmilla tiedonsiirtonopeuksilla, valitse pidemmille kaapeleille kaapeli, jolla on pienempi vaimennus korkeilla taajuuksilla.
Ylikuuluminen (korkean taajuuden parametrien perusteet 03 - Ylikuulumisparametrit)
Yhdestä signaali- tai erotusparista toiseen siirretyn energian määrä. SAS-kaapeleissa, jos lähipään ylikuuluminen (NEXT) ei ole riittävän pieni, se aiheuttaa useimmat linkkiongelmat. NEXT-mittaus tehdään vain kaapelin toisessa päässä, ja se on lähtölähetyssignaaliparista tulovastaanottopariin siirretyn energian määrä. Kaukopään ylikuuluminen (FEXT) mitataan syöttämällä lähetysparin signaali kaapelin toiseen päähän ja tarkkailemalla, kuinka paljon energiaa lähetyssignaalissa jää kaapelin toisessa päässä.
Kaapelikokoonpanon ja liittimen NEXT-vika johtuu yleensä signaalidifferentiaaliparien huonosta eristyksestä, joka voi johtua pistorasioista ja liittimistä, puutteellisesta maadoituksesta tai kaapelin päätealueen huonosta käsittelystä. Järjestelmäsuunnittelijan on varmistettava, että kaapelikokoonpanon tekijä on puuttunut näihin kolmeen ongelmaan.
Yleisten 100Ω:n kaapeleiden, joiden koot ovat 24, 26 ja 28, häviökäyrät
Hyvälaatuisen kaapelikokoonpanon, joka täyttää standardin ”SFF-8410-Specification for HSS Copper Testing and Performance Requirements” vaatimukset, NEXT-arvon tulisi olla alle 3 %. S-parametrin osalta NEXT-arvon tulisi olla yli 28 dB.
Heijastushäviö (korkean taajuuden parametrien perusteet 06 - Heijastushäviö)
Heijastushäviö mittaa järjestelmästä tai kaapelista heijastuneen energian määrää, kun signaali syötetään. Tämä heijastunut energia voi aiheuttaa signaalin amplitudin laskua kaapelin vastaanottopäässä ja signaalin eheysongelmia lähetyspäässä, mikä voi aiheuttaa sähkömagneettisia häiriöitä järjestelmälle ja järjestelmäsuunnittelijoille.
Tämä heijastushäviö johtuu kaapelikokoonpanon impedanssien epäsuhtaista. Vain käsittelemällä tätä ongelmaa huolellisesti voidaan signaalin impedanssi pysyä muuttumattomana sen kulkiessa pistokkeen, pistokkeen ja johdinliittimen läpi, jolloin impedanssin muutos minimoituu. Nykyinen SAS-4-standardi on päivitetty ±3Ω:n impedanssiarvoon SAS-2:n ±10Ω:n sijaan, ja laadukkaiden kaapeleiden vaatimukset tulisi pitää nimellistoleranssin 85 tai 100±3Ω rajoissa.
Vino vääristymä
SAS-kaapeleissa on kaksi vinousvääristymää: erotusparien välillä ja erotusparien sisällä (signaalin eheysteorian erotussignaali). Teoriassa, jos kaapelin toiseen päähän syötetään useita signaaleja, niiden pitäisi saapua toiseen päähän samanaikaisesti. Jos nämä signaalit eivät saavu samaan aikaan, tätä ilmiötä kutsutaan kaapelin vinousvääristymäksi eli viivevinousvääristymäksi. Erotusparien kohdalla erotusparin sisäinen vinousvääristymä on viive erotusparin kahden johtimen välillä, ja erotusparien välinen vinousvääristymä on viive kahden erotuspariryhmän välillä. Erotusparin suuri vinousvääristymä huonontaa lähetetyn signaalin erotusbalanssia, vähentää signaalin amplitudia, lisää aikajitteriä ja aiheuttaa sähkömagneettisia häiriöitä. Hyvälaatuisen kaapelin eron sisäiseen vinousvääristymään tulisi olla alle 10 ps.
Julkaisun aika: 30.11.2023