Bei jedem neuen SCSI-Standard wird penibel darauf geachtet, dass er zum vorherigen Standard passt. Wer in SCSI-Geräte investierte, konnte sicher sein, dass sein Geld in ein Fass mit Boden floss. Nur: Der erste SCSI-Standard war mit 5 MByte/s (1000er Basis) und 8 Bit Datenbreite spezifiziert. Heute sind es mit Ultra320-SCSI 320 MByte/s (1000er Basis) und 16 Bit. Eine Vielfalt an Steckertypen ist inzwischen dazu gekommen. Ohne Tricks und Einschränkungen läuft auch bei SCSI-Geräten oft nichts mehr.
Diese Tricks betreffen meist spezielle Einstellungen, die am Laufwerk/Controller anzuwenden sind. Die verschiedenen SCSI-Steckertypen lassen sich durch Adapter miteinander verkuppeln. Oft hapert es auch nur am Kabel, das bei zu hohen Geschwindigkeiten die Signalqualität nicht aufrechterhalten kann. Ganz zu schweigen von der richtigen Terminierung.
LVD und SE
Die hohen Übertragungsraten von Ultra2- und Ultra160/320-SCSI erforderten eine Anpassung der elektrischen Spezifikationen. Bis UltraSCSI mit maximal 40 MByte/s arbeitet der SCSI-Bus im Single-Ended-Mode (SE). Bei dieser Betriebsart ist jeder Signalleitung eine Masseleitung zugeordnet. Bei höheren Geschwindigkeiten ist der SE-Mode aber zu störanfällig und die mögliche Kabellänge wäre sehr eingeschränkt.
Ultra2- sowie Ultra160/320-SCSI arbeitet deshalb im LVD-Mode (Low Voltage Differential). In diesem Differential-Mode sind jedem Datenbit zwei Signalleitungen (D+ und D-) zugeordnet. Die Pegel sind mit +60mV / -60mV sehr gering (Low Voltage) und erlauben die kostengünstige Integration der Elektronik in bestehende CMOS-Designs.
Auch die LVD-Technik ist abwärtskompatibel: Die Controllerlogik am Laufwerk fragt den SCSI-Standard über das DiffSens-Signal ab und stellt ihre Signalpegel entsprechend ein.
Kompatibilität von LVD-Laufwerken
Die Abwärtskompatibilität von Ultra160/320- sowie Ultra2-SCSI erlaubt den Mischbetrieb verschiedener Kombinationen aus SE- und LVD-Devices:
LVD-Festplatten an SE-Controllern
Ultra160/320/Ultra2-SCSI-Festplatten laufen somit auch an Single-Ended-Controllern problemlos. Unsere Tests verschiedener LVD-SCSI-Festplatten an einem Adaptec 2940UW Pro und einem BusLogic Flashpoint LW (beides UltraSCSI-Controller) bestätigen die Abwärtskompatibilität. Die Signalbelegung der Steckertypen hat sich mit dem LVD-Interface nicht geändert.
Erkennt der SE-Controller die Ultra160/320/Ultra2-Festplatte dennoch nicht, besitzen LVD-Festplatten meist einen Jumper, der die Laufwerkselektronik in den SE-Mode zwingt. Die maximale Schnittstellen-Geschwindigkeit von 40 MByte/s bei SE-Controllern wirkt sich dabei derzeit nicht negativ auf die Performance der LVD-Festplatte aus. LVD- und SE-Festplatten lassen sich natürlich auch zusammen an einen SE-SCSI-Controller anschließen.
SE-Festplatten am LVD-Controller
Die Abwärtskompatibilität von Ultra160/320/Ultra2-SCSI erlaubt auch den umgekehrten Fall: Single-Ended-Devices lassen sich an einem LVD-Controller betreiben. Der LVD-Controller schaltet seinen Bus dann automatisch komplett in den SE-Mode. Die maximale Schnittstellen-Geschwindigkeit ist auf 40 MByte/s beschränkt.
Gleiches gilt auch beim gemischten Betrieb von LVD- und SE-Festplatten am Ultra160/320/Ultra2-Controller: Der Bus bleibt im SE-Mode. Ein Wechseln des Controllers zwischen LVD- und SE-Mode, je nachdem, welches Laufwerk gerade angesprochen wird, ist nicht möglich.
Ultra2-/Ultra160-Festplatten gemischt
Festplatten mit Ultra2- und Ultra160/320-Interface lassen sich ohne Einschränkungen zusammen an einem LVD-SCSI-Controller anschließen. Anders als beim gemeinsamen Betrieb von LVD- und SE-Laufwerken, schaltet der Bus eines Ultra160/320-Controllers nicht in den langsamsten gemeinsamen Modus herab. Die LVD-Laufwerke können mit ihrer jeweiligen maximalen Schnittstellen-Geschwindigkeit von 80,160 MByte/s oder 320 MByte (1000er Basis) arbeiten.
Terminierung bei LVD-Festplatten
Bei LVD-Festplatten mit Ultra160/320/Ultra2-Interface ist zu beachten, dass sie keine interne Terminierung mehr besitzen. LVD-Drives setzen grundsätzlich eine externe Terminierung am Kabelende voraus. Der Terminator muss dabei unbedingt LVD-spezifiziert sein. Aktive Terminatoren sind nicht mit LVD-Terminatoren zu verwechseln: Aktive sind nicht LVD-kompatibel und zwingen den kompletten LVD-Bus in den SE-Mode.
Neben reinen LVD-Terminatoren gibt es auch LVD/SE-Terminatoren, die für beide Betriebsmodi geeignet sind. Die in LVD/SE-Terminatoren integrierte Elektronik erkennt über die DiffSens-Leitung selbstständig, ob sich der SCSI-Bus im LVD- oder SE-Mode befindet und schließt den Bus entsprechend ab.
Beim Mixbetrieb einer LVD-Festplatte mit SE-Laufwerken kann auch ein SE-Device mit integrierter Terminierung an das Kabelende gesteckt werden. Der SCSI-Bus befindet sich beim Mischbetrieb LVD/SE-Devices automatisch im SE-Mode und benötigt dann keinen LVD/SE-Terminator.
Kabel für LVD-Festplatten
Um eine Ultra160/320/Ultra2-Festplatte mit der vollen Schnittstellen-Geschwindigkeit am Controller zu betreiben, braucht man spezielle Kabel. Die normalen 68-poligen WideSCSI-Flachbandkabel sind für den LVD-Betrieb nicht geeignet, weil sie keine angepasste Impedanz besitzen. Für den LVD-Betrieb sind verdrillte Flachbandkabel notwendig. Damit minimiert man elektromagnetische Störeffekte bei den hohen Übertragungsraten. Die Signalqualität ist höher - wichtig besonders bei langen Distanzen. Bei LVD-Flachbandkabeln ist in den meisten Fällen am Kabelende ein LVD/SE-Terminator fest angebracht.
Obwohl sich bei Ultra320-SCSI die Schaltfrequenzen gegenüber Ultra160-SCSI verdoppelt haben, blieben die Anforderungen an die Kabel unverändert. Adaptec liefert seine Ultra320-SCSI-Controller trotz unveränderter Kabelanforderungen mit modifizierten Kabeln aus. Statt der normalen verdrillten Flachbandkabel verwendet Adaptec rund gebündelte SCSI-Kabel. Reflexionen, Rauschen und das Übersprechverhalten zwischen benachbarten Signalleitungen soll Adaptecs Bündeltechnik weiter reduzieren und die Datenintegrität somit erhöhen.
Festplatte richtig konfigurieren
SCSI-Festplatten bieten neben der klassischen ID-Einstellung per Jumper eine Vielzahl von Konfigurationsmöglichkeiten. Dazu zählen unter anderem Terminierungs- und Motorstart-Optionen sowie Bitbreite und Übertragungsmodus. Oft helfen diese Einstellmöglichkeiten, um eine nicht funktionierende Festplatte doch noch zum Laufen zu bewegen.
Die wichtigsten Einstellmöglichkeiten an SCSI-Festplatten finden Sie nachfolgend. Diese Optionen gelten für einen Großteil der SCSI-Drives, können aber in Bezeichnung und Funktion im Einzelfall abweichen:
Force SE: Nur an LVD-Festplatten vorhanden. Beim Setzen des Jumpers wird das Laufwerk in den Single-Ended-Mode gezwungen. Die Schnittstellen-Geschwindigkeit ist damit auf 40 MByte/s beschränkt. Setzen Sie den Jumper, wenn die LVD-Festplatte an einem SE-Controller nicht erkannt wird.
Force Narrow: Nur an Festplatten mit 68-poligen Wide- oder 80-poligen SCA-Interface vorhanden. Bewirkt eine Reduzierung der Datenbreite von 16 Bit (Wide) auf 8 Bit (Narrow). Die maximale Übertragungsrate halbiert sich dabei. Setzen Sie den Jumper, wenn die Festplatte über einen Adapter am Narrow-Interface angeschlossen ist und nicht hoch läuft.
Terminator Enable:. Nur an SE-Festplatten vorhanden. Der Jumper dient zur Terminierung des Laufwerks. Aktivieren Sie, wenn das Laufwerk am Kabelende hängt und den SCSI-Bus somit abschließt.
Terminator Power: Bei Aktivierung liefert das Laufwerk den Strom für einen externen Terminator am SCSI-Kabel. Normalerweise liefert der SCSI-Controller den Strom, kann aber besonders bei langen Kabeldistanzen vom Laufwerk unterstützt werden. Setzen Sie den Jumper beim Laufwerk, das als Letztes am Kabel hängt.
Enable Motor Start: Beim aktivierten Jumper läuft die Festplatte nach einem POR (Power on Reset) automatisch hoch. Deaktiviert startet das Laufwerk erst, wenn es vom SCSI-Controller einen Start-Unit-Befehl bekommt (einstellbar im Controller-BIOS für jede ID).
Delay Motor Start: Der Start des Laufwerks wird um einen Zeitraum verzögert, der sich mit der eigenen SCSI-ID multipliziert. Damit fahren in Multidrive-Umgebungen die Laufwerke nacheinander hoch. Festplatten haben beim Hochfahren die höchste Stromaufnahme. Vorteil: Durch das versetzte Starten ist das Netzteil einer geringeren Spitzenbelastung ausgesetzt.
Parity Disable: Das Setzen des Jumpers deaktiviert die Paritätsprüfung am Laufwerk. Für die Datensicherheit sollten Sie die Parität eingeschaltet lassen.
Write Protect: Schreibschutz für die Festplatte. Bei gesetztem Jumper lässt sich das Laufwerk nur für den Lesebetrieb nutzen.
Einstellmöglichkeiten Controller
SCSI-Controller mit eigenem BIOS ermöglichen umfangreiche Einstellmöglichkeiten. Funktionen zum Formatieren/Prüfen von Festplatten, Festlegen der Boot-ID, Ansteuerung von Wechselmedien sind nur einige Beispiele.
Die wichtigsten Optionen, die oft Fehler oder zu niedrige Performance auslösen:
Host Adapter SCSI Termination: Moderne Controller terminieren sich automatisch. Bei älteren und Billigmodellen ist die richtige Controller-Terminierung oft manuell einzustellen. Folgende Optionen gibt es: Low On / High On, Low Off / High Off, Low Off / High On. Low bezieht sich auf das niederwertige Byte (8 Bit für Narrow des SCSI-Busses), High auf das höherwertige Byte (Low und High ergeben 16 Bit für Wide). Werden beispielsweise der Wide- und Narrow-Anschluss genutzt, dann muss der Controller als Bindeglied zwischen beiden Strängen das High-Byte terminieren.
Initiate Wide Negotiation: Bei eingeschalteter Option versucht der Controller mit 16-Bit-Datentransfer zu arbeiten. Deaktiviert erfolgt die Datenübertragung nur mit 8-Bit-Breite (Narrow). Die Option ist für jede ID getrennt einstellbar. Hängt ein Narrow-Device oder hat es Performance-Probleme, dann sollten Sie die Wide Negotiation (16-Bit-Datentransfer) ausschalten.
Send Start Unit Command: Der Controller sendet während der Initiierung einen Startbefehl an das jeweilige SCSI-Device. Besonders bei Festplatten ist das wichtig, die sich erst nach Empfang des Start-Kommandos einschalten. Überprüfen Sie die Option, wenn die Festplatte beim BIOS-Scan nicht startet. Achtung: Bei vielen SCSI-Festplatten gibt es einen Jumper, der die Startbedingung festlegt.
Sync Transfer Rate: Legt die maximale Schnittstellen-Geschwindigkeit fest. Die Option ist getrennt für jede ID einstellbar. Sind Geräte langsamer als die eingestellte Transferrate, passt sich der Controller automatisch an. Achtung: Besonders ältere Fast-SCSI-Geräte laufen manchmal nicht, wenn die Sync Transfer Rate zu hoch eingestellt ist. Hier hilft es oft, die Schnittstellen-Geschwindigkeit auf das Maximum (10 MByte/s) des Geräts herabzusetzen.
SCSI-Steckertypen
Bei SCSI-Steckern unterscheidet man hauptsächlich zwischen 50- und 68-poligen Ausführungen. Die 50-poligen sind für den Narrow-Betrieb (Datenbreite 8 Bit) ausgelegt, 68-polige für den Wide-Betrieb mit 16-Bit-Datenbreite. Beide Versionen sind als interne und externe Stecker verfügbar.
Nachfolgend finden Sie eine Liste aller handelsüblichen Steckertypen:
Weitere Informationen sowie die Signalbelegung verschiedener Stecker finden Sie in unseren Grundlagenbeiträgen.
Schnittstellen-Adapter
SCSI-Geräte gibt es inzwischen mit einer Vielzahl von Steckertypen. Durch die Auf- und Abwärtskompatibilität von SCSI lassen sich verschiedene Stecker über Adapter dennoch miteinander verbinden. Somit lässt sich beispielsweise eine Festplatte mit 68-poliger Wide-Schnittstelle an einem 50-poligen Narrow-Kabel anschließen. Allerdings sind auf dem 8-Bit-breiten Narrow-Kabel nur maximal 20 MByte/s Datenübertragungsraten möglich.
Der Mischbetrieb von Geräten unterschiedlicher Datenbreite und Schnittstellen-Geschwindigkeit ist für SCSI kein Problem. Der SCSI-Controller steuert die einzelnen Devices jeweils mit ihrer maximalen Datenbreite sowie Schnittstellen-Geschwindigkeit an. Ein Fast-SCSI-Laufwerk mit 10 MByte Interface über eine Adapter Narrow auf Wide zwingt die restlichen an einem Ultra-Wide-Bus hängenden Drives also nicht in den 8-Bit-Betrieb oder schränkt die Schnittstellen-Geschwindigkeit generell auf 10 MByte/s ein.
Vorsicht bei Adaptern für LVD-Laufwerke! Umsetzer vom 80-poligen SCA auf 68-polig Wide oder von 68-polig auf 50-polig müssen LVD-spezifiziert sein. Normale Umsetzer zwingen das Laufwerk und somit den gesamten SCSI-Bus in den Single-Ended-Mode.
In den folgenden Abbildungen finden Sie häufig benötigte Adapter für die Steckeranpassung:
Diese Beispiele sind nur eine kleine Auswahl an verfügbaren Adaptern. Durch die Kompatibilität der SCSI-Standards untereinander gibt es praktisch zwischen allen Steckertypen passende Adapter.
Die richtige Terminierung
Eine falsche Terminierung ist eine häufige Fehlerursache bei SCSI-Systemen. Unerklärliche Abbrüche bei Brennvorgängen mit SCSI-CDR-Laufwerken oder sporadische Systemaussetzer sind Symptome. Das tückische ist aber, dass ein SCSI-Bus trotz Terminierfehler oft funktioniert und Fehler oder Abstürze nicht auftauchen. Gerade bei kurzen Kabellängen und wenig angeschlossenen Geräten geht der SCSI-Bus relativ großzügig mit einer falschen Terminierung um.
Für den korrekten Abschluss müssen bei SCSI beide physikalischen Kabel-Enden terminiert sein. Das eine etwa durch den SCSI-Controller selbst, das andere durch ein Laufwerk (terminiert) oder ein externer Terminator. Ein Kabelende darf keinesfalls unbelegt bleiben - sonst entstehen Reflexionen und die Signalintegrität ist nicht mehr gewährleistet. Je länger das offene Kabelende ist, desto eher werden fehlerhafte Signale übertragen. Die einzelnen Signalleitungen wirken zudem wie Antennen und können Störsignale aufnehmen.
Zu vermeiden sind auch Y-Verbindungen aller Art. Ein SCSI-Bus muss immer aus einer durchgehenden Verbindung bestehen. Wie im Bild gezeigt, dürfen auch nicht alle drei Anschlüsse eines Ultra-Wide-Controllers gleichzeitig benutzt werden. Diese Y-Verbindung erlaubt keine saubere Termination und Reflexionen auf den Datenleitungen sind vorherbestimmt.
Es gibt aber Ausnahmen: Einige SCSI-Controller wie der bereits ältere Adaptec 2940UW Pro setzen einen speziellen SCSI-Expander-Chip ein, der den Bus in zwei elektrisch getrennte, aber dennoch logisch verbundene Busse aufteilt. Dadurch ist die gleichzeitige Nutzung aller drei Anschlüsse erlaubt. Adaptecs 2940UW und frühere Modelle besitzen dieses Feature jedoch nicht.
Passiv / Aktiv / LVD
Leider ist die richtige Platzierung der Terminatoren nur die erste Voraussetzung für einen einwandfrei funktionierenden SCSI-Bus. Ein falscher Terminator kann selbst bei einem vermeintlich korrekten Abschluss Fehler produzieren. Es gilt, passive und aktive Terminatoren für SCSI-Busse im SE-Mode (UltraWide, max. 40 MByte/s, 1000er Basis), sowie LVD-kompatible Terminatoren für Ultra160/320/Ultra2-SCSI zu unterscheiden.
Passive Abschlusswiderstände stammen aus der Anfangszeit von SCSI. Sie ziehen über ein Widerstandsnetzwerk die Signalleitungen auf 3 V und dämpfen Reflexionen. Passive Terminatoren sollten nur bei Schnittstellen-Geschwindigkeiten bis 10 MByte/s eingesetzt werden. Bei höheren Geschwindigkeiten können sie die Signalqualität nicht mehr sauber aufrecht erhalten.
Ab 20 MByte/s (1000er Basis) ist daher grundsätzlich zu empfehlen, aktive Terminatoren einzusetzen. Dieser Typ arbeitet mit einem Spannungsregler, der sich über die Term-Power-Leitung speist. Aktive Terminatoren gleichen Lastschwankungen bei Signaländerungen somit viel besser aus und sorgen für eine höhere Daten-Integrität. Es wird häufig kolportiert, dass aktive Terminatoren an einer LED zu erkennen wären. Das ist nicht richtig, die LED dient lediglich der optischen Kontrolle, ob der Terminator korrekt über die Term-Power-Leitung versorgt wird.
Für den LVD-Betrieb sind passive/aktive Terminatoren ungeeignet. Sie zwingen den LVD-SCSI-Bus in den SE-Betrieb. Achten Sie deshalb darauf, dass der Terminator LVD-kompatibel ist. Umgekehrt sind reine LVD-Terminatoren nicht für den SE-Betrieb spezifiziert. Universell einsetzbar sind dagegen die kombinierten LVD/SE-Terminatoren, die je nach Betriebsmodus automatisch korrekt arbeiten.
Fazit
Die Kompatibilität von SCSI überzeugt. Wer sich dennoch Ärger ersparen will, sollte die Funktionsweise und die Grundregeln von SCSI kennen. Mögliche Ursachen für die Instabilität eines Systems können einfach eine falsche Terminierung beziehungsweise billige oder mangelhaft abgeschirmte Kabel sein. Will ein Gerät partout den Betrieb nicht aufnehmen, liegt es oft nur an einem falsch gesetzten Jumper oder einer unglücklichen Controller-Einstellung.
Die Abwärtskompatibilität der Ultra160/320/Ultra2-Controller sorgt dafür, dass sich auch alte SCSI-Drives am LVD-Bus andocken und sogar mit LVD-Geräten mischen lassen. Einschränkung: Dann laufen alle Geräte im SE-Mode.
Will es mit dem Zusammenstecken von Kabeln und Geräten nicht klappen, helfen Adapter weiter. Damit können selbst 16-Bit-Geräte mit 8-Bit-Kabel und umgekehrt Kontakt aufnehmen. Allerdings muss man sich beim Anschließen von Wide-Laufwerken an einem Narrow-Bus der Geschwindigkeitseinbußen bewusst sein. (cvi)