Введение

Серийный вход/выход общего назначения (SGPIO) представляет собой четырехсигнальную (или четырехпроволочную) шину, используемую между адаптером хост-шины (HBA) и бэкпланом. Из четырех сигналов три управляются HBA и один - задним планом. Как правило, HBA - это контроллер хранения, расположенный внутри сервера, настольного компьютера, стойки или рабочей станции, который взаимодействует с жесткими дисками или твердотельными накопителями для хранения и извлечения данных. Он считается расширением концепции ввода/вывода общего назначения (GPIO). Спецификация SGPIO поддерживается Комитетом по малому формальному фактору в стандарте SFF 8485. Международная интерпретация молниеносного рисунка указывает, как сигналы SGPIO интерпретируются в молниеносные светодиоды (LED) на дисковых массивах и задних плоскостях хранения.

История

SGPIO был разработан как инженерное сотрудничество между американской Megatrends Inc, в то время производителей задних самолетов, и LSI Logic в 2004 году. Позже SGPIO был опубликован комитетом SFF как спецификация SFF 8485.

Адаптеры хост-буса

Сигнал SGPIO состоит из 4 электрических сигналов; он обычно исходит от адаптера хост-буса (HBA). Коннекторы iPass (обычно SFF 8087 или SFF 8484) несут как электрические соединения SAS/SATA между HBA и жесткими дисками, так и 4 сигнала SGPIO.

Фонные планы с интерфейсом шины SGPIO

Бэкплейна - это плата с разъемом и силовыми схемами, в которую подключены жесткие диски; они могут иметь несколько слотов, каждый из которых может быть заполнен жестким диском. Обычно задняя плоскость оснащена светодиодами, которые по своему цвету и активности указывают на статус слота; обычно светодиод слота будет излучать определенный цвет или мигать, чтобы указать его текущий статус.

Интерпретация SGPIO и светодиодные мигающие модели

Хотя многие производители оборудования определяют собственные модели мигания светодиодов, общий стандарт интерпретации SGPIO и модели мигания светодиодов можно найти в спецификации IBPI. На задних плоскостях поставщики обычно используют 2 или 3 светодиода на слот. В обеих реализациях зеленый светодиод указывает на присутствие и/или активность. Для задних плоскостей с 2 светодиодами на слот второй светодиод указывает на статус, тогда как на задних плоскостях с 3 светодиодами второй и третий указывают на местоположение и отказ.

Электрические характеристики шины SGPIO

Автобус SGPIO состоит из 4 сигнальных линий и начинается на HBA, называемом инициатором, и заканчивается на задней плоскости, называемой целью. Если задняя плоскость (или цель) отсутствует, HBA может все равно управлять автобусом без какого-либо вреда для системы; если она существует, она может связаться с HBA с помощью 4-го провода. Автобус SGPIO представляет собой открытый коллекторный автобус с 2,0 кОм подтягивающимися резисторами, расположенными на HBA и задней плоскости, как и на любом открытом коллекторном автобусе, информация передается устройствами на автобусе, притягивающими линии к земле (GND), используя транзистор открытого коллектора или FET с открытым дренажем.

СКлокировка

Автобус SGPIO имеет специальную тактовую линию, управляемую инициатором (его максимальная тактовая частота составляет 100 кГц), хотя во многих реализациях используются более медленные (обычно 48 кГц).

Нагрузка

Эта линия синхронна с часами и используется для обозначения начала нового фрейма данных; новый фрейм SGPIO обозначается высокой нагрузкой SLoad на восходящем краю часов после того, как она была низкой в течение как минимум 5 циклов часов. Следующие 4 падающих кромки часов после условий запуска используются для переноса 4-битного значения от HBA на заднюю плоскость; определение этого значения является проприетарным и варьируется между поставщиками систем.

SDataOut (Выход данных)

Эта линия несет 3 бита данных от HBA к фоновой плоскости: первый бит обычно несет активность; второй бит несет locate; и третий бит несет fail. Низкое значение для первого бита указывает на отсутствие активности, а высокое значение указывает на активность.

СДата

Эта линия используется на заднем плане и указывает на некоторое состояние на заднем плане обратно к HBA. Первый бит, который выше, обычно указывает на наличие диска. Следующие два бита обычно не используются и используются низко. Поскольку эта линия будет высокой для всех 3 бит, когда нет подключенной бэкплейны, HBA может обнаружить наличие бэкплейны, когда второй или третий бит SDataIn будет низким. SDataIn и SdataOut затем повторяются с 3 часами на диск, пока не будет достигнут последний диск, и цикл начинается заново.

Внедрение SGPIO

Существуют разновидности в том, как SGPIO-автобус реализуется между поставщиками HBA и контроллерами хранения. Некоторые поставщики будут отправлять непрерывный поток данных, что выгодно для быстрого обновления светодиодов на заднем плане после удаления кабелей и повторного вставки, в то время как другие отправляют данные только тогда, когда есть необходимость в обновлении светодиодной схемы.

Принятие спецификации SGPIO

SGPIO и спецификации SGPIO. В настоящее время в основном используется и внедряется в продуктах большинства крупных поставщиков HBA и контроллеров хранения, таких как LSI, Intel, Adaptec, Nvidia, Broadcom, Marvell Technology Group и PMC Sierra. Большинство продуктов, поставляемых с поддержкой дисков SAS и SATA, поддерживают этот стандарт.

Условия для SGPIO

Спецификация SGPIO требует от целевого показателя отключить все индикаторы, когда SClock, SLoad и SDataOut были высокими в течение 64 мс; на практике это не последовательно соблюдается всеми поставщиками. Кроме того, в некоторых реализациях поставщиков часы могут быть спорадически остановлены или остановлены во время или между циклами. Еще одно - довольно непрактичное - различие между поставщиками - это состояние, в котором часы остаются после цикла.

Реализация шины SGPIO на заднем плане

Идея этой спецификации заключалась в том, чтобы использовать недорогие CPLD или микроконтроллеры на заднем плане для управления светодиодами; на практике было установлено, что существуют различия в синхронизации и интерпретации битов между поставщиками, поэтому простая CPLD будет работать только для конкретной реализации, тщательно протестированной с одним продуктом от одного поставщика. Для этой цели более подходит микроконтроллер, хотя на них не реализована 4-битная пользовательская шина интерфейса SGPIO. Отбор проб 4-битных линий с использованием GPIO 100 кГц бит операций слишком медленный для многих недорогих микроконтроллеров, чтобы одновременно обрабатывать светодиодные и другие функции. Длина битового потока варьируется между HBA или контроллером хранения; некоторые поставщики будут останавливать битовый поток при достижении желаемого диска, в то время как другие будут отслеживать его всюду. Битовые потоки некоторых расширителей SAS могут быть длиной 108 (36×3) бит. Наиболее безопасная реализация, которая обеспечивает совместимость между всеми поставщиками HBA и контроллеров хранения, заключается в использовании ASIC, в частности, комбинации ядра микроконтроллера с аппаратным интерфейсом SGPIO; эта концепция была запатентована в 2006 году AMI и реализована в серии контроллеров задних планов под названием MG9071, MG9072, MG9077 и MG9082. Эти чипы будут получать 1 или 2 потока SGPIO и соответственно управлять светодиодами; последний чип от AMI, MG9077, может быть сконфигурирован путем подтягивания вверх и вниз резисторов, чтобы адаптироваться к 16 различным конфигурациям шины SGPIO и соответственно управлять светодиодами. С момента появления этих чипов от AMI, крупные производители OEM, включая NEC, Hitachi, Supermicro, IBM, Sun Microsystems и другие, используют их на своих задних плоскостях для приема потоков SGPIO от различных поставщиков HBA и на борту контроллеров чипов для последовательного привода светодиодов с заранее определенным рисунком мигания.