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4 SCSI
SCSI Bus
Das bekannte "SCSI" existiert heute in verschiedenen
Formen die aber irgendwo alle unter mehr oder weniger einen Hut
passen. Wichtig sind die verschiedenen SCSI-Normen, welche auch z.T
nicht untereinander mischbar sind. Es würde dann immer zu
Fehlfunktionen kommen. Bedenken Sie das schon wenn sie eine
vermeidlich "günstige" SCSI-Festplatte kaufen.
Die Auflistung ist nach 8- und 16 Bit SCSI aufgeteilt
Neben dem 16 Bit breitem Wide SCSI ist auch "Wide 32" also Wide SCSI mit 32 Bit normiert worden. Dieser Standard ist jedoch ohne praktische Bedeutung da hier extrem teüre Kabel zum Einsatz kommen müssten. Ultra SCSI ist auch unter SCSI 3 bekannt und wird oft auch so
beworben. Diese SCSI-Norm ist meines Wissend nach nicht endgültig
spezifiziert und wirft in der Praxis (110 poliges Kabel!) manchmal
Probleme auf. Das normale 8 Bit SCSI wird zur besseren Unterscheidung
gerne auch "Narrow SCSI" genannt.
Synchrone / Asynchrone übertragung
Wenn Sender und Empfänger im Gleichtakt sind, mu‚ nicht
nach jeder Datenübertragung eine zusätzliche
Synchronisationsinformation übertragen werden. Daher ist eine
synchrone Datenübertragung am SCSI Bus durchweg immer schneller
als die asynchrone übertragung.
Differential SCSI
Bei Differential SCSI Devices ist, im Gegensatz zum normalen
"Single Ended SCSI" jede Signalleitung doppelt vorhanden.
Bei der Datenübertragung ist nun nicht der Pegel auf einer
Leitung das zu übertragende Bit, sondern die Pegeldifferenz
zwischen beiden Signalen ist die Information. Eine hühere
Stürsicherheit, laut Hersteller, soll hier der einschlagende
Vorteil sein.
Kabellänge
Ein immer wieder beliebtes Streitthema sind die
SCSI-Kabellängen. Laut dem festgeschriebenen SCSI Standard sind
folgende Kabellängen an einem SCSI Bus zugelassen. Die genannten
Längen sind jeweils als Maximallängen zu betrachten, hinzu
zählen auch immer die interne Buslänge und externe
Buslänge. Kabel innerhalb externer Geräte zählen daher
auch mit. Als eine Länge gilt also: Host -> letztes
Gerät.
Das SCSI Kabel recht teuer sind haben sie, speziell als z.B
Mac-Benutzer sicher schon an der eigenen Geldbürse erfahren. Aber
nur bei einem wirklich hochwertigen, und somit teürem Kabel, ist
es müglich die volle spezifizierte Länge eines SCSI Busses
auszunutzen zu künnen. Das trifft ganz speziell auf die
neüren und noch schnelleren SCSI-Modes zu. Von billigen,
dünnen Kabeln kann man nur abzuraten. Ein internes Fast SCSI
Kabel kann dann schon leicht 60-80 DM kosten.
Die Terminierung
Bei allen SCSI-Modes herrscht generell eine Terminierungs-Pflicht.
Das bedeutet das der SCSI Bus jeweils an seinen physikalischen
Enden terminiert werden muß. Das klingt sehr einfach, ruft aber
bei vielen Benutzern verwirrung auf den Plan. U.a werden dann genau
hier schlimme Fehler gemacht die u.U auch Datenverluste zur Folge
haben künnen.
Eine korrekte Terminierung Hostadapter/Gerät
Beispiele für eine korrekte Terminierung bei der der Computer/ Hostadapter in der Mitte einer SCSI-Kette, z.B wenn es einen internen und einen externen SCSI-Bus gibt, eingebaut ist.
Eine korrekte Terminierung Gerät/Hostadapter/Gerät
Es spielt dabei theoretisch keine Rolle wo welches Gerät in
der Kette seinen Platz hat. Scanner, rein von der Logik her, da dieser
immer mal wieder abgebaut, legt man daher an das Ende eine SCSI-Kette.
Ich würde das auch mit einer 68poligen Festplatte machen da ich
so nur am Ende des Bus einen 50/68poligen Adapter für diese
Platte benötige.
Das ist doch eigentlich sehr einfach, oder ?
Zur einer richtigen Terminierung gehört die Speisung des SCSI Bus mit TErMPWr, der Stromversorgung für die Terminierung (Pin 38) (+5 V). Am SCSI Bus künnen mehrere Geräte TErMPWr liefern. Vcc aller Terminatoren liegt über eine Diode (z.B 1N4001) an
+5 Volt. Pin 38 eines SCSI2-Bus liegt über eine Diode 1N4001 und
einer Sicherung an +5 Volt. Diese Sicherung sollte max. 1 Amp
aushalten und kann in vielen Fällen leider nur durch
auslöten Ersetzt werden.
üblicherweise übernimmt der SCSI Hostadapter die Bereitstellung von TErMPWr. Bei SCSI 1 und SCSI 2 wird normalerweise mit passiver Terminierung
gearbeitet. Aktive Terminierung ist nie falsch. Bei den neuen SCSI
Normen wie z.B Ultra SCSI 3 ist hier allerdings eine aktive
Terminierung zwingend erforderlich.
Abbildung 1 - Schaltung der passiven Terminierung
Zum besseren Verständniss, hier die Schaltung, damit kann man
auch nachmessen. Ein Terminator enthält 18 Stück 220-Ohm
Widerstände, geschaltet vom SCSI-Signal zum
TermPwr-Anschluß des SCSI-Bus. Ebenso gibt es 18 Stück
330-Ohm Widerstände vom SCSI-Signal nach GND des SCSI-Bus.
Beachten Sie daher die Zeichnung:
TermPwr --+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
| | | | | | | | | | | | | | | | | |
220 Ohm -> # # # # # # # # # # # # # # # # # #
| | | | | | | | | | | | | | | | | |
SCSI Signal -> o o o o o o o o o o o o o o o o o o
| | | | | | | | | | | | | | | | | |
330 Ohm -> # # # # # # # # # # # # # # # # # #
| | | | | | | | | | | | | | | | | |
GND --+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
Wenn sie hier nun etwas Messen wollen, z.B ein SCSI-Signal zu GND, haben sie immer auch eine Parallelschaltung von Widerständen die sie mit messen werden. Die generelle Formel, für diesen Fall, für diese
Terminatoren lautet:
r1*r2/(r1+r2). Steckt der Terminator auf einem Bus, finden weitere
Parallelschaltungen statt die die gemessenen Signale verfälschen
werden. Durch weitere Terminatoren und andere Bauteilen, z.B in
Festplatten, messen Sie Widerstände von bis zu 362 Ohm, parallel
bei den 220 Ohm Widerständen geht das dann hinunter bis 137 Ohm.
Nur damit man sieht welchen "Mist" man messen kann.
Eine aktive Terminierung ist in der Schaltung wesentlich aufwendiger als die passive Terminierung, sorgt aber für saubere Signale. Vereinfacht ausgedrückt werden bei der aktiven Terminierung durch eine Elektronik die passenden Widerstände erzeugt und damit eine optimale Signalübertragung erreicht. Terminiert wird das Signal gegen 2.85 V TErMPWr. Eine Terminierung, ein Busabschluß dient dazu um Störungen auf dem SCSI Bus zu minimieren. Nur so sind relativ lange Kabel an einem SCSI-Bus möglich. Wenn keine korrekten Terminatoren vorhanden sind werden die Signalflanken, bzw. die Signalimpulse am Kabelende reflektiert und laufen solange im Kabel hin und her bis sie sich durch überlagerung gegenseitig aufgehoben haben. Die eigentlichen Nutzsignale überlagern sich so am schnellsten. Die Terminierung erfolgt bei Geräten meistens durch
Aktivierung des eingebauten Terminators mittels eines Jumpers oder
einem DIP Schalter. Bei älteren Geräten erreicht man das
gleiche durch das aufstecken vom zumeist 3 Widerstandsarrays. Bei den
Widerstandsarrays ist Pin 1 meist durch einen kleinen Punkt markiert.
Sie sollten solche Arrays daher immer korrekt einstecken können.
In der Abbildung 2 sieht man das Beispiel einer aktiven
Terminierung:
+-----------+
TermPwr -----| In Out |------+------/\/\/\/-------SCSI Signal
| GND | |
+-----------+ |
| +------/\/\/\/-------SCSI Signal
| |
GND ---------------+ |
+------/\/\/\/-------SCSI Signal
|
etc.
Etwas problematisch wird die Terminierung beim gemischten Betrieb
von z.B Wide SCSI und Narrow (normalem) SCSI an einem einzigen Bus.
Dazu ist mir das Schema eines aktiven Terminators in Bild 3 bekannt.
Laut Spezifikation sollen die Wide-Geräte nach dem letzten
Wide-Gerät mit einem aktivem Terminator abgeschlossen werden.
Das normale (Narrow) 8Bit SCSI wird nach dem letzten (Narrow)
SCSI2 Gerät terminiert.
Bei den verschiedenen Händlern von Festplatten gibt es auch
alle Arten von SCSI-Adaptern. Man findet 50/68polige Adapter, mit oder
ohne Terminierung, in dem man den Suchbegriff "SCSI-Apapter"
verwendet. So ist man in der Lage sich seinen Bus so zu konfigurieren
das alle Geräte korrekt erkannt werden. Es ist dazu allerdings
notwendig zu Wissen wo man seine Geräte im Bus platziert und wo
sie terminiert werden müssen. Danach entscheidet sich die Art des
Kabeladapters und vor allem ob er eine Terminierung beinhalten
muß oder nicht. Letzendlich ist das auch eine nicht unerhebliche
Preisfrage.
Alle Geräte und Computer vom SCSI Bus trennen.
An einem pysikalischen Ende den zu prüfenden Terminator
aufstecken bzw. eingeschaltet lassen. Mit einem Ohmmeter sollte man
nun auf jeder einzelnen Datenleitung einen Widerstand von ca. 100-130
Ohm messen künnen. Gegen GND. Wenn eine Datenleitung einen
wesentlich anderen Messwert oder gar keinen Anzeigt, ist die
Steckverbindung zu untersuchen und ggf. der Terminator zu tauschen!
Beachten Sie bitte das bereits eine einzige fehlerhafte Leitung
Störungen verursacht!
Beachten Sie bitte weiterhin das bei älteren
SCSI-Geräten mehrere Widerstandsarrays für einen
Abschluß des SCSI-Bus zu sorgen haben.
Die aktive Terminierung besitzt ein Widerstandsnetzwerk von 220
und 330 Ohm Widerständen, jeweils pro Datenleitung zwischen
TermPower und Masse. Eine aktive Terminierung arbeitet aufgrund der
besseren Spannungspegel auch auf längeren SCSI- Leitungen immer
noch Einwandfrei wärend mit einer passiven Terminierung oft schon
Stürungen auf dem Bus vorhanden sind.
An den Knotenpunkten, durch interne Reglung bei einer aktiven Terminierung, entsteht hier ein Abschluß von ca. 110 Ohm welcher dem SCSI-Wellenwiderstand am nächsten liegt. Eine passive Terminierung bringt es an den Knotenpunkten auf
typisch ca. 130 Ohm.
Die Impedanz, der Wellenwiderstand eines Flachbandkables
beträgt Herstellerspezifisch ca. 100 Ohm, -+ ca. 10%
Abbildung 3 - Terminierung bei gemischten Geräten
Gemischter Betrieb
Wenn sich eine SCSI-Karte und die Treiber Software an die SCSI
Norm hält braucht man einen 68 pol. HD auf 50 pol.HD Adapter mit
eingebauten HighByte Terminator um an einer solchen Karte auch Narrow
SCSI Geräte betreiben zu künnen.
Das trifft insbesondere bei den neuen G3 PowerMac zu.
Es ist aber zu beachten, daß sobald der Adapter
angeschlossen ist, der SCSI-Bus vom LVD in den SE Modus umschaltet.
Also so langsam wie das langsamste Gerät wird!
Die Transferrate sinkt von FAST 40 auf FAST 20 ab. Weiterhin
sollte man beachten, daß sich in diesem Fall die Buslänge
automatisch auf 3 Meter verkürzt, mit maximal 4 Geräten
(inkl. SCSI Karte) bzw. auf 1,5m mit max. 8 Geräten (inkl. SCSI
Karte).
Wichtig:
Der so manipulierte SCSI-BUS muß zwingend auf beiden Seiten
aktiv terminiert werden!
In Abbildung 3 - Beispiel "A" sieht man einen 16Bit
breiten Controller der bis zum 16Bit Gerät in 68poliger Leitung
ausgeführt ist. Nach dem 68poligen 16Bit Gerät soll noch ein
8Bit CD-ROM angeschlossen werden. Der 16Bit Teil ist somit am 16Bit
Gerät abzuschliessen. Der dann nur noch 8Bit breite Bus muß
nach dem letzen 8Bit Gerät abgeschlossen werden.
In Abbildung 3 - Beispiel "B" sieht man einen 8Bit
breiten SCSI2 (Narrow) SCSI-Bus der ein (oder mehrere) 8Bit
Geräte betreibt. Nach dem letzten 8Bit Gerät wird aber noch
eine 16Bit / 68polige Festplatte angeschlossen. Hier schliesst man die
Platte am besten am Ende des Bus da man für diesen Zweck
50/68polige Kabeladapter erhält die auch gleich die Terminierung
des Gesammtwerks beinhalten.
Der Aufwand für Adapter/Verkabelung und Terminierung ist
meiner Meinung nach im Beispiel "B" geringer und damit
kostengünstiger. Das mag allerdings jeder für sich selbst
Entscheiden.
Zu beachten ist noch das eine 16Bit Platte eine deutlich
hühere Performance besitzt und diese nur am 16Bit breiten SCSI
Bus auch voll zum Tragen kommen wird. Das ist kein Diskussionsansatz,
es steht nur hier weil sich vereinzelt Leute über langsame
Transferraten aufregen, obwohl die Platte lt. Hersteller deutlich mehr
kann.
Für die verwendete Treibersoftware, auf welcher Plattform
auch immer, stellt die Art des Anschluß kein Problem dar. Die
Geräte müssen beim booten ALLE korrekt erkannt werden. Ist
das nicht der Fall, liegt ein Fehler, zumeist in der Terminierung,
vor.
Von irgend welchen selbstgefrickelten Kabeladaptern und
Terminatoren ist abzuraten. über kurz oder lang führt so
etwas immer wieder zu Problemen die hinter nicht einmal mehr sofort
erkennbar sind.
Im Prinzip ja, aber es gibt Einschränkungen.
Alle verwendeten Computer/Hostadapter müssen Bus-Arbitration unterstützen. Die beiden verwendeten Computer müssen unterschiedliche SCSI-IDs besitzen, bedenken sie bitte das die Computer/Hostadapter meistens die hüchste SCSI-ID, also ID7 vorbelegt haben. Bei einigen Hostsadaptern kann das nicht verändert werden. Nicht nur die Festplatten müssen sich Einwandfrei mit einer eindeutigen SCSI-ID identifizieren. Beim Atari ist es möglich, bei Verwendung des HDDrivers, die
SCSI-ID zu ändern. Bei einigen älteren Macintosh ist es
nicht müglich. Da entscheidet sich schon von vorne herein ob man
eine Festplatte zusammen mit einem anderen Computer benutzen kann oder
nicht.
Bei altem Atari TOS ist die Bootfestplatte im TOS auf ID0 gelegt,
daß kann Probleme bereiten. Insgesamt dürfen nicht mehr als
8 SCSI Geräte, die beiden Computer zählen mit, an einem 8Bit
SCSI-BUS betrieben werden.
Beide Computer müssen ihre Verwaltungsrechte abgeben
künnen. Bus-Arbitrierung ist nur bei manchen Bussen müglich.
Die Kabellänge darf bei 8Bit (Narrow) SCSI 2 Meter auf keinen
Fall überschreiten.
Die jeweiligen Enden eines solchen SCSI Bus immer aktiv
Terminieren, was durch beide Computer der Regel nach auch geschieht.
Wird das nicht beachtet ist mit herben Datenverlusten, schon beim
ersten Versuch, zu rechnen.
1. Stellen sie vor dem Anschluß an zwei Computer ein
Vollbackup dieser Festplatte an.
2. In den offenen Laufwerksfenstern muß nicht unbedingt ein
Aktualisierung stattfinden wenn eine Datei von einem Computer auf eine
solche Festplatte gelegt wird. Unter Windows kann mit der Taste
"F5" aktualisieren. Auf einem Atari mit "ESC"
SCSI-ID / LUN
Jedem Device am SCSI Bus wird eine ID zugeordnet. Unter dieser speziellen, immer nur einmal vorhandenen ID wird das Gerät am SCSI Bus identifiziert. Entsprechend den maximalen Geräten gibt es für 8
Bit-SCSI daher 8 IDs und für Wide SCSI 16 IDs. Die höchste
ID wird idr. immer vom SCSI Hostadapter selbst belegt, also meistens
dem Computer selber. Bei 8 Bit-SCSI bleiben demnach also die IDs 0..6
für SCSI Geräte frei. Alle SCSI Hostadapter suchen beim
booten beginnend von ID 0 alle IDs nach Geräten ab. Bootdevice
ist zumeist das Gerät mit der niedrigsten ID.
CD-ROM-Wechsler, RAID Hostadapter arbeiten auch mit Sub-IDs, den
sogenannten LUNs. Jede CD eines CD-ROM Wechslers bekommt eine eigene
LUN und wird unter dieser angesprochen. Das bedeutet genauer, als
Beispiel, dass es auf der SCSI ID 1.0 noch ein weiteres Gerät
gibt. Beim Atari können Sie die LUNs mit dem HDDriver ab V 7.6
korrekt verwenden.
UW-SCSI wo und wie, ein Beispiel
Abbildung 4 - SCSI Adapter 68 / 80 polig
Mit dem Adapter aus Abbildung 4 und ähnlicher Adapter, ist
man in der Lage die verschieden SCSI-Welten funktionsfähig
miteinander zu verbinden. Der Bus ist dabei aber niemals schneller als
der verwendete Contoller. Ein 8Bit Gerät an einem 16Bit Bus wird
nie so schnell sein wie ein 16Bit Gerät an einem 16Bit Bus.
Alle genannten Kabeladapter erhalten sie im einschlägigen
Fachhandel und vor allem dort wo 68 und 80polige Festplatten verkauft
werden. Festplatten mit einem 50poligen Anschluß gehören
langsam der Vergangenheit an und sind immer seltener Aufzutreiben.
SCSI Leitungstheorie
Jedes Gerät belastet den Bus mit, (10pF bei 10MHz sind)
<2kOhm). Hält man die restlichen randbedingungen aus dem
Standard ein, z.B. "stub clustering", d.h. der minimale
Abstand zwischen 2 Geräten, ist sichergestellt, daß keine
besonderen Störungen auftreten. Das perfekte Signal gibt es
nicht.
Ein Treiber mit Z=132Ohm in der Mitte eines Busses mit Z=100Ohm
führt zu einem reflexionsfaktor von r=(57-100)/(57+100) = -0.27.
Deutlich zu sehen das dies nichts taugt.
Ein Leitungsempfänger mit einer Eingangsimpedanz von 100 Ohm,
der in der Mitte eines SCSI-Busses angeschlossen ist, würde eben
dort heftige Reflexionen verursachen.
Der SCSI-2 Standard fordert dagegen mindestens 1.25kOhm (max.
0.4mA bei Vil=0.5V), zusammen mit den maximal erlaubten 25pF macht das
dann 10MHz:
Z=1250Ohm + j*637Ohm, damit ergibt sich ein Betrag des
reflexionsfaktors von 0.03 - nahe beim Idealfall 0.
Dazu kommt dann noch der Effekt durch die Leitungsabzweigung auf
dem Gerät, deren Maximallänge daher auch begrenzt ist.
Der SCSI-Standard fordert, daß ein ausgeschaltetes
Gerät den SCSI-Bus nicht mehr belasten darf als ein
eingeschaltetes - das geht durchaus. Wenn es nicht geht, ist das
betreffende Gerät zumeist defekt.
Leitungstreiber bei SCSI sind generell niederohmig. Die
Empfänger liegen ebenfalls mindestens im KOhm-Bereich.
Nachfolgend finden Sie ein Beispiel wie man einzelne externe
SCSI-Geräte korrekt miteinander verbindet. Die dazu notwendigen
Kabel, Adapter und Terminatoren erhält man im Fachhandel.
Abbildung 1 - SCSI Geräte anschliessen..
SCA-Adapter, ein Stichwort das man schon gehürt hat, zumeist
aber nichts damit anfangen kann.
SCSI2, wie z.B am Atari und Amiga bekannt, mit den dort heute noch
üblichen SCSI-Hostadaptern und den noch üblichen 25 oder 50
poligen Kabeln ist nicht Hotplug-fähig, auch wenn diverse
Oberlehrer im Mausnetz das Gegenteil behaupten und darüber auch
noch lautstarke öffentliche Doktorarbeiten verfassen.
Alle diese Geräte sollten sie nur umstecken wenn sie und der
Computer ausgeschaltet sind.
Normal bekannte, 50 polige SCSI2 Festplatten, sind nicht mehr dick
gesäht und werden wegen mangelnder Nachfrage leider oft nicht
mehr gelagert oder Hergestellt.
Hotplugfähig - im Sinn von wärend dem Betrieb
umsteckbar, wärend -keine- Daten transferriert werden, wird ein
SCSI-Bus erst -nach- einem sog. SCA-Adapter. Genauer: Sie
schliessen ihre Platte nach einem solchen Adapter an. Dann können
sie die Platte am eingeschalteten SCSI-Bus an- und abstecken. Vorher
nicht.
Bei SCSI-Geräten die nach einem SCA-Adapter angeschlossen
wurden werden beim abziehen des Bussteckers zuerst die Daten- und
danach erst die GND-Leitungen getrennt. Das ist am Busstecker
mechanisch gelöst und so gewollt. Die Hersteller garantieren
dabei die geforderte Hotplugfähigkeit von SCSI in jeder Form.
In der Hauptsache findet man das bei RAID-Systemen.
SCA-Adapter sind auch Umsetzer der Anschlußform und sie
terminieren dabei auch den Wide- bzw. die obere Hälfte des 16 Bit
SCSI Bus. Schnelle Wide-SCSI Festplatten, die nach so einem Adapter,
an einem 8 Bit SCSI Bus betrieben werden, z.B am Atari, der
ausschliesslich einen 8Bit SCSI2 Bus zur Verfügung stellt,
erreichen daher nie ihre volle Transferleistung.
SCSI-Hotplugging ist technisch klar definiert, einige
Festplattenhersteller garantieren dafür, verkaufen es als Feature
und es funktioniert auch in der Praxis gut, einfach und sicher.
Sofern man seine Geräte -nach- besagtem SCA-Adapter
vom SCSI Bus trennt. Nicht vorher und nicht während Daten
transportiert werden.
Trennen Sie den Bus vor einem SCA-Adapter, z.B einen 8 Bit Bus, so
ist das ihr Problem.
Als RAID bezeichnet man eine Gruppe von Standards zur
Erhöhung der Datensicherheit in professionell genutzten
Massenspeichersystemen. Der Standard geht auf eine
Veröffentlichung von Gibson, Katz und Patterson aus dem Jahre
1987 zurück.
Die Grundidee von RAID ist es, durch die (redundante) Verwendung
mehrerer Festplatten ein schnelles, fehlertolerantes
Festplatten-Verbundsystem aufzubauen. Dazu ist in der Regel ein
spezieller SCSI oder IDE Hostadapter notwendig.
Copyright © Robert Schaffner (doit@doitarchive.de) Letzte Aktualisierung am 28. Dezember 2003 |
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