5.3. 大容量ストレージデバイスのインターフェース

5.3.2.1. IDE/ATA

IDE は Integrated Drive Electronics の略です。このインターフェースは 80 年代後半に考案され、40ピンコネクタを使用しています。

	注記
	このインターフェースの本来の名前は "AT Attachment" インターフェース (ATA) ですが、"IDE" (実際には ATA 互換の大容量ストレージデバイスを指す) という用語が使われていることもあります。しかし、本セクションでは本来の名前である ATA を使用しています。

ATA はバストポロジを実装し、各バスは大容量ストレージデバイスを 2 つサポートしています。これら 2 つのデバイスはそれぞれマスターとスレーブと呼ばれています。この呼び方はデバイス間の関係が実際とは異なる意味を示すため誤解されます。どのデバイスがマスターで、どのデバイスがスレーブかを決定するのは通常、各デバイスのジャンパブロックの使用によって選択されます。

	注記
	最近、ATA に採用された革新的な機能がケーブルセレクトです。この新機能には 特殊なケーブル、ATA コントローラ、ケーブルセレクトをサポートする大容量ストレージデバイスを使用する必要があります(通常、"ケーブルセレクト"ジャンパ設定を使用)。正しく設定すると、デバイスの移動時にジャンパを入れ換える必要がなくなり、ATA ケーブル上のデバイスの位置でマスターかスレーブかを示します。

このインターフェースのさまざまな種類がテクノロジーの融合においてその特色を示し、次世代の業界標準インターフェースをもたらします。ATAPI は ATA インターフェースの一種で AT Attachment Packet Interface の略です。主に CD-ROM ドライブに使用され、ATAPI は ATA インターフェースの電気的、構造的な部分に準じていますが、次に説明するインターフェース SCSI から通信プロトコルを使用しています。

5.3.2.2. SCSI

今日 SCSI として知られる、正式名称 Small Computer System Interface は 80 年代初期に考案され、1986 年に標準化されました。ATA と同様、SCSI はバストポロジを使用しています。ただし、類似した点はこれだけです。

バストポロジを使用するということは、バス上の各デバイスが何らかの形で固有に認識される必要があります。ATA は各バスごとに 2 種類のデバイスしかサポートせず、それぞれに固有の名前を付けます。SCSI はこれを SCSI バス上の各デバイスに固有の数値アドレスまたは SCSI ID を割り当てることによって行います。SCSI バス上の各デバイスはその SCSI ID に応答するよう設定されていなければなりません(通常、ジャンパまたはスイッチで設定[1]を使用)。

これについて詳細を説明する前に、SCSI 標準は単一のインターフェースを指すのではなく、インターフェースのひとつの系列のことです。SCSI の種類によって異なる点がいくつかあります。

• バス幅

• バス速度

• 電気的な特性

従来の SCSI 標準ではバストポロジになっていて、データ転送にはバス内で 8 ラインを使用するとなっていました。つまり、最初の SCSI デバイスは一度に 1 バイトづつデータを転送することができたということです。その後、標準が拡張され 使用ラインが 16 まで実装できるようになり、デバイスが転送できるデータ量が 2 倍になりました。従来の "8 ビット" SCSI の実装はnarrow SCSI と呼ばれるようになり、新しい 16 ビット実装は wide SCSI と呼ばれるようになりました。

本来、SCSI のバス速度は 5MHz に設定され、最初の 8 ビット SCSI バスでは 5MB/秒の転送率になっていました。しかし、後に続く標準の改定で速度は 2 倍の 10MHz になり、narrow SCSI の場合は 10MB/秒、 wide SCSI では 20MB/秒の転送率になりました。バス幅と同様に、バス速度の変化により名前も新しくなり、10MHz のバス速度はfastと呼ばれるようになりました。続々と続く改良により、バス速度はさらにultra (20MHz)、fast-40 (40MHz)、fast-80と高速化していきました[2]。さらなる転送率の向上は数種類の ultra160 バージョンのバス速度につながって行きます。

SCSI の各種構成はこれらの名前を組み合わせて表現されます。例えば、"ultra-wide SCSI" なら 20 MHz で動作する 16 ビット SCSI バスのことになります。

従来の SCSI 標準はシングルエンド信号を使用していました。これは電気的な信号を 1 本の信号線を使って送信する電気的な形態のことです。その後、2 本の信号線を使って送信するディファレンシャル信号の使用も許可されました。ディファレンシャル SCSI (後に high voltage differentialまたは HVD SCSI に名称変更)には電気的なノイズの影響を軽減するという利点がありケーブル長も長くすることができますが、コンピュータ市場では主流になり得ませんでした。後に定義されたlow voltage differential (LVD) が最終的には主流となり、バスの高速化には必要条件となります。

SCSI バスの幅とは単にクロックサイクルごとに転送できるデータの量を指すだけでなく、バスに接続できるデバイス数も定義します。通常の SCSI は固有アドレスデバイスを 8 つサポートし、wide SCSI は 16 までサポートします。いずれの場合も、デバイスがすべて固有の SCSI ID を使用するよう設定されていることを確認してください。1 つの ID が 2 つのデバイスで共有されるとデータ破損の原因になることがあります。

他に注意しておくことは、バス上のデバイスはすべてそれぞれの ID を使用するということです。SCSI コントローラも例外ではありません。これを忘れてしまい、あるデバイスがバスのコントローラと同じ SCSI ID を使用するよう無意識に設定してしまうシステム管理者が非常に多くいます。また、実際問題として、各バスはコントローラの ID を 1 つ確保しなければならないため 1 つのバス上にデバイスが 7 つしか表示されないことがあります。

	ヒント
	SCSI の実装には SCSI バスのスキャンという意味も含まれます。これはすべてのデバイスが正しく設定されていることを確認するためによく使われます。バスのスキャンがそれぞれの SCSI ID に対して同じデバイスを返してくる場合、そのデバイスは SCSI コントローラと同じ SCSI ID に設定されてしまっています。この問題を解決するには、そのデバイスを再設定して別の(固有) SCSI ID を使用させるようにします。

SCSI のバス志向のアーキテクチャのため、バスの両端を正しくターミネートする必要があります。SCSI バスを構成するそれぞれのコンダクタに正しく電気的なインピーダンス負荷を置くことによって行います。これは電気的に必要なことで、行なわれないとバス上にある各種の信号がバスの終端で反射し、信号波形が乱れてしまいます。

多くの(すべてではありませんが) SCSI デバイスはジャンパやスイッチを使ってオン/オフできる内蔵ターミネータが付いています。また、外付けのターミネータもあります。

SCSI について最後に注意しておきたいことは — 単に大容量ストレージデバイスのインターフェース標準であるだけではないということです。他にも多くのデバイス(スキャナ、プリンタ、通信デバイスなど)が SCSI を使用しています。SCSI 大容量ストレージデバイスほど一般的ではありませんが存在しています。しかし、USB や IEEE-1394 (Firewire と呼ばれる場合が多い)の出現で、これらのインターフェースは将来的にはこの種のデバイスに使用されることが多くなってくるでしょう。

	ヒント
	USB 及び IEEE-1394 インターフェースは大容量ストレージの領域に普及し始めています。しかし、ネイティブな USB や IEEE-1394 大容量ストレージデバイスは現在、存在していません。代わりに提供されているのが 外付け変換回路の付いた ATA や SCSI デバイスベースのものです。

大容量ストレージデバイスが使用するインターフェースの種類に関わらず、デバイス内の動作がその性能に関係してきます。次のセクションではこの重要項目について説明します。