لا تقتصر أنظمة التخزين الحالية على سرعة تيرابايت وسرعة نقل بيانات أعلى فحسب، بل تتطلب أيضًا طاقة أقل وتشغل مساحة أصغر. كما تحتاج هذه الأنظمة إلى اتصال أفضل لتوفير مرونة أكبر. ويحتاج المصممون إلى وصلات أصغر لتوفير سرعات البيانات المطلوبة حاليًا أو مستقبلًا. وهذا المعيار الذي يتطور تدريجيًا منذ البداية وحتى التطوير ليس بالأمر السهل. وخاصةً في قطاع تكنولوجيا المعلومات، تشهد أي تقنية تطورًا مستمرًا، كما هو الحال مع مواصفات SAS (Serial Attached SCSI). وبصفتها خليفةً لـ SCSI المتوازي، فإن مواصفات SAS موجودة منذ فترة.
على مدار سنوات تطوير تقنية SAS، طرأ تحسين على مواصفاتها، ورغم الإبقاء على البروتوكول الأساسي، لم تكن هناك تغييرات تُذكر، إلا أن مواصفات موصل الواجهة الخارجية خضعت للعديد من التغييرات، وهو تعديل أجرته SAS للتكيف مع بيئة السوق. ومع هذا التحسين المستمر "الخطوات التدريجية نحو ألف ميل"، أصبحت مواصفات SAS أكثر نضجًا. تُسمى موصلات الواجهة ذات المواصفات المختلفة SAS، وقد غيّر الانتقال من تقنية SCSI المتوازية إلى تقنية SCSI المتصلة التسلسلية (SAS) نظام توجيه الكابلات بشكل كبير. كان بإمكان تقنية SCSI المتوازية السابقة تشغيل طرف واحد أو تفاضلي عبر 16 قناة بسرعة تصل إلى 320 ميجابت/ثانية. في الوقت الحاضر، لا تزال واجهة SAS3.0 الأكثر شيوعًا في مجال تخزين المؤسسات مستخدمة في السوق، ولكن النطاق الترددي أسرع بمرتين من SAS3 التي لم تتم ترقيتها لفترة طويلة، والتي تبلغ 24 جيجابت في الثانية، أي حوالي 75% من النطاق الترددي لمحرك الأقراص ذي الحالة الصلبة PCIe3.0×4 الشائع. أحدث موصل MiniSAS الموصوف في مواصفات SAS-4 أصغر حجمًا ويسمح بكثافة أعلى. يبلغ حجم أحدث موصل Mini-SAS نصف حجم موصل SCSI الأصلي و70% من حجم موصل SAS. على عكس كابل SCSI الموازي الأصلي، يحتوي كل من SAS وMini SAS على أربع قنوات. ومع ذلك، بالإضافة إلى السرعة الأعلى والكثافة الأعلى والمرونة الأكبر، هناك أيضًا زيادة في التعقيد. نظرًا لصغر حجم الموصل، يجب على الشركة المصنعة الأصلية للكابل ومجمع الكابلات ومصمم النظام الانتباه عن كثب لمعلمات سلامة الإشارة في جميع أنحاء مجموعة الكابل.
لا تستطيع جميع شركات تجميع الكابلات توفير إشارات عالية الجودة وعالية السرعة لتلبية متطلبات سلامة الإشارة في أنظمة التخزين. لذا، تحتاج هذه الشركات إلى حلول عالية الجودة واقتصادية لأحدث أنظمة التخزين. ولإنتاج تجميعات كابلات عالية السرعة ومستقرة ومتينة، يجب مراعاة عدة عوامل. فبالإضافة إلى الحفاظ على جودة التصنيع والمعالجة، يجب على المصممين إيلاء اهتمام وثيق لمعايير سلامة الإشارة التي تُمكّن من إنتاج كابلات أجهزة الذاكرة عالية السرعة في الوقت الحالي.
مواصفات سلامة الإشارة (ما هي الإشارة الكاملة؟)
تشمل بعض المعايير الرئيسية لسلامة الإشارة فقدان الإدخال، والتداخل بين الطرفين القريب والبعيد، وفقدان الارتداد، والتشوه الانحرافي لزوج الاختلاف داخليًا، وسعة نمط الاختلاف إلى النمط المشترك. على الرغم من ترابط هذه العوامل وتأثيرها على بعضها البعض، إلا أنه يمكن دراسة كل عامل على حدة لدراسة تأثيره الرئيسي.
خسارة الإدراج (أساسيات معلمات التردد العالي 01- معلمات التوهين)
خسارة الإدخال هي خسارة سعة الإشارة من طرف الإرسال إلى طرف الاستقبال، والتي تتناسب طرديًا مع التردد. تعتمد خسارة الإدخال أيضًا على رقم السلك، كما هو موضح في مخطط التوهين أدناه. بالنسبة للمكونات الداخلية قصيرة المدى لكابل 30 أو 28-AWG، يجب أن يكون التوهين في الكابل عالي الجودة أقل من 2 ديسيبل/متر عند تردد 1.5 جيجاهرتز. بالنسبة لمحركات SAS الخارجية بسرعة 6 جيجابت/ثانية باستخدام كابلات بطول 10 أمتار، يُنصح باستخدام كابل بمتوسط قياس خط 24، والذي يبلغ توهينه 13 ديسيبل فقط عند تردد 3 جيجاهرتز. إذا كنت ترغب في زيادة هامش الإشارة بمعدلات بيانات أعلى، فاختر كابلًا ذو توهين أقل عند الترددات العالية للكابلات الأطول.
التداخل (أساسيات معلمات التردد العالي 03- معلمات التداخل)
كمية الطاقة المنقولة من إشارة أو زوج فرق إلى آخر. في كابلات SAS، إذا لم يكن التداخل القريب (NEXT) صغيرًا بما يكفي، فسيؤدي ذلك إلى معظم مشاكل الوصلة. يُجرى قياس NEXT عند أحد طرفي الكابل فقط، وهو كمية الطاقة المنقولة من زوج إشارة الإرسال الخارج إلى زوج إشارة الاستقبال الداخل. أما التداخل البعيد (FEXT) فيُقاس بحقن إشارة لزوج الإرسال في أحد طرفي الكابل، وملاحظة مقدار الطاقة المتبقية في إشارة الإرسال في الطرف الآخر.
عادةً ما يكون سبب عطل NEXT في مجموعة الكابلات والموصلات ضعف عزل أزواج الإشارة التفاضلية، والذي قد يكون ناتجًا عن المنافذ والمقابس، أو عدم اكتمال التأريض، أو سوء التعامل مع منطقة توصيل الكابلات. يجب على مصمم النظام التأكد من أن مُجمِّع الكابلات قد عالج هذه المشكلات الثلاث.
منحنيات الخسارة لكابلات 100Ω الشائعة ذات الأحجام 24 و26 و28
يجب أن تكون جودة تجميع الكابلات وفقًا لمواصفات SFF-8410 لاختبار وأداء نحاس HSS، عند قياسها، أقل من 3%. أما بالنسبة لمعامل s، فيجب أن تكون قيمة NEXT أكبر من 28 ديسيبل.
خسارة العودة (أساسيات معلمات التردد العالي 06- خسارة العودة)
يقيس فقدان الارتداد كمية الطاقة المنعكسة من النظام أو الكابل عند إدخال إشارة. قد تُسبب هذه الطاقة المنعكسة انخفاضًا في سعة الإشارة عند الطرف المُستقبِل للكابل، وقد تُسبب مشاكل في سلامة الإشارة عند الطرف المُرسِل، مما قد يُسبب مشاكل تداخل كهرومغناطيسي للنظام ومصمميه.
يحدث هذا الفقد في إشارة الإرجاع بسبب عدم تطابق معاوقة مجموعة الكابلات. لا يمكن الحفاظ على معاوقة الإشارة عند مرورها عبر المقبس والقابس وطرف السلك إلا بمعالجة هذه المشكلة بعناية فائقة، مما يقلل من تغير المعاوقة إلى أدنى حد. تم تحديث معيار SAS-4 الحالي إلى قيمة معاوقة ±3Ω مقارنةً بقيمة ±10Ω في SAS-2، ويجب الحفاظ على متطلبات الكابلات عالية الجودة ضمن التسامح الاسمي البالغ 85 أو 100±3Ω.
تشوه الانحراف
في كابلات SAS، يوجد نوعان من التشوهات الانحرافية: بين أزواج الاختلاف وداخل أزواج الاختلاف (إشارة الاختلاف لنظرية سلامة الإشارة). نظريًا، إذا تم إدخال إشارات متعددة في أحد طرفي الكابل، فيجب أن تصل إلى الطرف الآخر في نفس الوقت. إذا لم تصل هذه الإشارات في نفس الوقت، تُسمى هذه الظاهرة تشوه انحراف الكابل، أو تشوه التأخير-الانحراف. بالنسبة لأزواج الاختلاف، يكون تشوه الانحراف داخل زوج الاختلاف هو التأخير بين سلكي زوج الاختلاف، ويكون تشوه الانحراف بين أزواج الاختلاف هو التأخير بين مجموعتي أزواج الاختلاف. سيؤدي تشوه الانحراف الكبير لزوج الاختلاف إلى تفاقم توازن فرق الإشارة المرسلة، وتقليل سعة الإشارة، وزيادة تذبذب الوقت، والتسبب في مشاكل التداخل الكهرومغناطيسي. يجب أن يكون الفرق بين تشوه الانحراف الداخلي لكابل عالي الجودة وتشوه الانحراف الداخلي أقل من 10 بيكو ثانية.
وقت النشر: 30 نوفمبر 2023
