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Der SCSI-Workshop - Teil 2: Praxis

Von Eric Baerwaldt © April 2002

[Eric Baerwaldt hat zum SCSI-Workshop eine CD zusammengestellt mit technischen Dokumenten (u.a. von mehr als 150 Festplatten), Treibern etc. Die CD ist für EUR 13,00 incl. Porto und Verpackung direkt beim Autor erhältlich. Interessenten überweisen bitte den Betrag auf das Konto 5711 81 841 bei der Sparkasse Nürnberg, BLZ 760 502 10 und senden eine e-mail mit ihrer Postadresse an EricBaerwaldt@web.de. Sofort nach Buchung des Geldbetrages wird die CD an den jeweiligen Empfänger geschickt. - d.Hrsg.]

Zuerst noch ein paar Anmerkungen zum Grundlagenartikel des letzten Monats:

 

III. Die Praxis

III.I. Konfiguration von SCSI-Systemen

In den nun folgenden Abschnitten werde ich über Konfigurationsmöglichkeiten verschiedener Rechnersysteme berichten, wobei ich hier auf Erfahrungen, die ich bei Neuinstallationen ebenso wie bei Aufrüstungen bestehender Rechnerinfrastrukturen oder den Umstieg von der EIDE- auf die SCSI-Technologie bei meinen Kunden gesammelt habe, zurückgreifen möchte.
Im einzelnen werden folgende Systeme berücksichtigt: IBM PC 350 der ersten und zweiten Generation sowie IBM PC 750, IBM PC 300 PL und IBM PC 300 XL, IBM PS/2 77s xTx- Baureihe und IBM PS/2 77s xNx-Baureihe. Bei den erstgenannten drei Maschinen handelt es sich um bereits etwas ältere Standardrechner mit Pentium-Prozessoren und PCI-/ISA-Bus, die IBM PC 300 PL- und XL-Maschinen sind aktuellere Systeme mit PII- und PIII-Prozessoren, während die beiden letztgenannten Maschinen bereits sehr betagte 80486-Rechner mit MCA- Architektur darstellen, die jedoch als seinerzeit sehr offensiv verkaufte Systeme gute Absatzzahlen erzielt haben und wegen der damals hohen Anschaffungskosten und ihres robusten technischen Designs auch heute noch im professionellen Firmenumfeld (vor allem bei Banken im Back Office) für spezielle Aufgaben eingesetzt werden. Da die beiden PS/2-Rechner zudem als einzige der hier aufgeführten Computer werkseitig als SCSI-Systeme ausgeliefert wurden, ergeben sich einige interessante technische Optionen.
 

III.I.I. IBM, der Microchannel und SCSI-Subsysteme

Mit der Vorstellung der ersten Generation von Microchannel-Systemen im Jahre 1987 durch den IBM-Konzern ergab sich die Problematik, daß die bisherigen Massenspeichersubsysteme, die im Bereich der Festplattentechnologie immer noch hauptsächlich auf dem alten ST412/506-Standard beruhten, für die neue Premium-Baureihe PS/2 einfach zu langsam und störanfällig waren. Der neu entwickelte Mikrokanal leistete damals ein Vielfaches dessen, was der ISA-Bus jemals imstande war zu leisten, und so stellten sich die alten MFM-Festplatten schnell als Flaschenhals heraus. In den kleinen ISA-Modellen PS/2 25, 30, 35SX, 40SX und L40SX experimentierte IBM mit 8-bittigen XT-IDE-Schnittstellen - eine proprietäre Technologie, die in die Sackgasse führte und ab dem Modell 30 286 nicht mehr weiterentwickelt wurde. In den kleinen MCA-Modellen 50 und 60 der ersten Generation kamen in den Standardversionen noch MFM-Controller (im PS/2 50 auch IDE) und dazugehörige Festplatten zum Einsatz - im PS/2 60 Modell 041 u.a. eine 41 MB große MFM- Festplatte mit dem Formfaktor 5,25" und in voller Bauhöhe.
Diese für heutige Verhältnisse extrem langsamen Festplatten bremsten indessen den gesamten Rechner aus, so daß IBM folgerichtig in die High-End-Systeme PS/2 70 und 80 von Anbeginn an primär IDE-, ESDI- und auch erste SCSI-Festplatten einsetzte.
Mit der Einführung der Modellreihen PS/2 56/57 im Jahre 1992 und 76/77 im Jahr 1994 warf IBM den alten Ballast konsequent über Bord und lieferte diese Systeme ausschließlich mit SCSI-Controllern und Festplatten aus, wobei die Controller teilweise als On-board-Lösungen realisiert waren (PS/2 56/76 und ältere PS/2 57/77). In den letzten PS/2 77s der Baureihen xTx wurden auch eigene Controller, teilweise als OEM-Lösung, verbaut. In den Servern der Reihen 9595, PC Server 320, 500, 520 und 720 wurden konsequent ausschließlich SCSI- Subsysteme eingesetzt.
Aufgrund dieser über Jahre hinweg gewachsenen Vielfalt an verschiedenen Controllern mit verschiedenen Standards und der besonderen technischen Eigenschaften der MCA-Systeme sind einige Besonderheiten zu beachten, wenn man in eine Maschine mit Mikrokanal-Bus eine neue Festplatte oder einen neuen Controller einsetzen möchte.

Grundsätzlich läßt sich jeder MCA-Rechner neuerer Bauart mit aktuellen SCSI-Festplatten aufrüsten. Vorsicht ist geboten bei neueren SCSI-Festplatten, die mehr als 1 GB Kapazität aufweisen. Einige alte Systeme, die heute allerdings kaum noch im Einsatz sein dürften, verweigern bei Festplatten mit über einem GB Kapazität den Dienst, was auf ein veraltetes SCSI-BIOS zurückzuführen ist. Hierzu zählen vor allem die Geräte der Reihen 8573, Portable P75, alte Systeme vom Typ 8556/56SX und 8557/57SX.
Die neueren PS/2-Rechner der zweiten und dritten Generation (PS/2 56/57 und 76/77 sowie - bis auf wenige Ausnahmen - die PS/2 85, 90 und 95) arbeiten problemlos auch mit größeren Festplatten zusammen. Allerdings sind auch in diesem Fall einige Besonderheiten zu beachten: IBM führte mit der zweiten Generation der PS/2-Reihen sogenannte IML-Maschinen ein. Bei diesen Systemen wurde ein kleiner Bereich der Festplatte reserviert für den IML-Code (Initial Microcode Load), der Teile des System-BIOS enthält und daher von der Festplatte auch nicht einfach löschbar ist. Systeme, die eine versteckte IML-Partition enthalten, akzeptieren Festplatten nur bis zu einer Größe von 3,94 GB, und zwar nur für die erste Festplatte. Bei Einbindung einer weiteren Festplatte entfällt diese Größenbeschränkung. Auch der Einbau eines zweiten SCSI-Controllers, an den Festplatten beliebiger Größe (siehe unten!) angeschlossen werden können, ist problemlos möglich.
Mit der Einführung der dritten Generation der PS/2-Baureihe im Jahr 1994 wurde mit Ausnahme der Baureihen 56/76 die IML-Partition durch eine sogenannte Service-Partition ersetzt. Diese kann problemlos auf Disketten vervielfältigt werden. Es handelt sich bei dieser Service-Partition um eine Kopie der Referenz-Diskette, die jeder PS/2-Rechner unabhängig von Alter und Baureihe benötigt, und um ein Duplikat der Diagnose-Diskette, das einige zusätzliche Hilfsprogramme enthält, zu erstellen. Die Service-Partition kann von der Festplatte gelöscht werden. Verbleibt sie jedoch auf der ersten Festplatte, ist deren Kapazität wiederum auf 3,94 GB beschränkt.

Für die IBM-PS/2-Systeme sind nach wie vor neue SCSI-Controller im Handel erhältlich. Auch für die auf die PS/2-Baureihe folgende Generation der High-End-Server 500, 520 und 720, die ebenfalls teils reinrassige MCA-Maschinen sind, teils Hybrid-Maschinen (die PC Server 320 und 720 verfügen in jeder Ausbaustufe sowohl über einen MCA- als auch einen PCI-Bus, die gleichzeitig betrieben werden können), sind sowohl SCSI-Controller wie auch SCSI-RAID-Schnittstellenkarten für den Mikrokanal-Bus erhältlich. Die PC Server 520 und 720 bieten darüberhinaus intern Platz für maximal 18 SCSI-Festplatten mit dem Formfaktor 3,5", die mithilfe der Hot-Plug-Technologie auch im laufenden Betrieb gewechselt werden können, ohne den Server herunterfahren zu müssen. Ältere SCSI-Controller, die für den Mikrokanal spezifiziert sind, bieten jedoch gelegentlich einige Einschränkungen: Bei den Original-IBM- SCSI-Controllern sind selbst die ältesten Modelle technisch problemlos anzupassen für den Einsatz neuer, großer Festplatten durch den Austausch zweier Eprom-Bausteine, die IBM bei Bedarf liefert. Der Adaptec-Controller vom Typ AHA-1640 sowie die Buslogic-/Bustek- Controller der Typen BT-640 und 646 benötigen ebenfalls ein Update des SCSI-BIOS, um von Festplatten mit mehr als einem GB Kapazität booten zu können. Auch der Future Domain- Controller MCS-700 benötigt ein Boot-BIOS v.1.1, um größere Festplatten korrekt ansprechen zu können. Sind diese Klippen umschifft, so stellen die IBM-Rechner den vollen SCSI- Funktionsumfang zur Verfügung.
 

III.I.II. 1. Beispiel: Konfiguration eines MCA-Systems

Zunächst wollen wir uns mit der einfachsten Möglichkeit der SCSI-Konfiguration, nämlich in einem neueren IBM PS/2-Rechner, beschäftigen. Der 9577-STG ist - wie alle Baureihen der xTx-Serie - eine Hybrid-Maschine, d.h. er verfügt sowohl über einen EIDE-Controller on board als auch über einen Fast SCSI-2-Controller (oder in einer erweiterten Konfiguration einen Fast-/Wide-SCSI- oder auch einen Fast-/Wide-RAID-Controller). Den EIDE-Controller wollen wir nicht berücksichtigen, da es sich hierbei im Hinblick auf die Verwendung von OS/2 WARP oder der eComStation um einen technologischen Rückschritt handelt. Der IBM-Konzern hat serienmäßig in alle neueren Maschinen der xTx-Serien einen EIDE-Controller verbaut, weil diese Maschinen alle auf lediglich einem einzigen Boarddesign beruhen, jedoch in zwei Versionen, nämlich den anspruchsvollen SCSI-Baureihen einerseits, und den kostengünstigeren, jedoch ohne SCSI-Subsystem gelieferten Rechnern der i-Serie andererseits, vertrieben wurden.

Die Konfiguration einer solchen Maschine mit einem SCSI-Subsystem gestaltet sich denkbar einfach: Man steckt den Controller in einen freien Steckplatz, definiert an der Festplatte per Jumper eine ID und schließt diese an den Controller an, kopiert die entsprechende ADF-Datei, mit der der Controller im System angemeldet wird, auf die Referenzdiskette - fertig. Bei den von IBM gelieferten SCSI-Controllern ist serienmäßig die automatische Terminierung eingeschaltet, so daß man sich nicht um die Aktivierung der Teminatoren kümmern muß. Die Installation von OS/2 WARP geht danach ebenfalls ohne jegliche Probleme vonstatten - OS/2 WARP erkennt den Controller korrekt ohne Schwierigkeiten.

Der Einbau einer weiteren Festplatte am gleichen Controller verläuft ebenso unkompliziert. Neben der vorhandenen Fast-SCSI-2-Festplatte IBM DPES-31080 habe ich eine Ultra-3-Wide- Platte vom Typ IBM DDYS-T09170 in den Rechner eingebaut. Bei dieser hochmodernen Festplatte ist lediglich ein entsprechender Schnittstellenwandler zwischen Festplatte und Controllerkabel zu schalten, da die DDYS-Platte ausschließlich entweder mit einem 68-poligen Steckanschluß vertrieben wird oder - in der RAID- und Serverversion - mit einem 80-poligen SCA-Anschluß. Nach Vergabe einer entsprechenden eindeutigen ID wird die Festplatte vom System problemlos erkannt und - da die Platte ebenfalls über eine automatische Terminierung verfügt - auch gleich korrekt terminiert, sofern sie sich am Ende des Busses befindet. Bei dieser Konfiguration ist jedoch zu beachten, daß die SCSI-ID-Einstellung auf der Festplatte für den ungeübten Anwender eine Fehlerquelle bergen kann: Die Festplatte erlaubt - gemäß dem 16-Bit-SCSI-Standard - die Definition einer ID zwischen 0 und 15. Der 8-Bit-SCSI-Standard von SCSI-1- und SCSI-2-Systemen gestattet jedoch nur die Vergabe der ID's 0 - 7. Daher darf auch für die moderne Festplatte keine ID über 7 vergeben werden! Da in der Microchannel- Maschine zudem die SCSI-ID 7 für den Controller verwendet wird, stehen hier also nur die SCSI-ID's 0 - 6 zur Verfügung. Verwendet man in der Maschine jedoch einen Fast-/Wide- Controller, so sind diese Beschränkungen aufgehoben. Ein weiteres kleines Hindernis bei der Konfiguration der neuen Ultra-3-Wide-Festplatte stellt der Betriebsmodus dar, der ebenfalls per Jumper eingestellt werden sollte. Die neuen IBM-Festplatten verständigen sich eigentlich mit dem Controller automatisch darüber, in welchem Betriebsmodus sie arbeiten sollen, so daß normalerweise keine Probleme auftreten dürften. Wer jedoch ganz sicher gehen möchte, schaltet den entsprechenden Jumper auf der Festplatte vor Inbetriebnahme auf die Einstellung "Force SE Mode" (SE steht für single ended). Eine falsche Einstellung, bei der die Festplatte versehentlich als LVD-device betrieben wird, kann nämlich die Zerstörung der Elektronik zur Folge haben wegen falscher Signalpegel! Diese explizite Einstellung des Betriebsmodus ist natürlich nur bei Verwendung eines SCSI-2-Controllers vorzunehmen. Wird die Platte an einem Ultra-3-Wide-Controller betrieben, sind diese manuellen Einstellungen nicht nötig.

Soll bei unserer Konfiguration zusätzlich ein externes Gerät zum Einsatz kommen, so sind keinerlei Arbeiten an den internen Geräten notwendig, da die Terminierungen durch alle internen Komponenten automatisch durchgeführt werden. In unserem Fall habe ich zusätzlich zu den beiden Festplatten noch extern ein IBM 3510-CD-ROM-Laufwerk, das nach dem SCSI- 2-Standard arbeitet, an den Rechner angeschlossen. Das externe Laufwerk muß zwingend mit einem Terminator versehen werden, woraufhin die internen Komponenten beim nächsten Bootvorgang ihre Terminierung autmatisch anpassen. Zusätzlich muß am externen Gerät per Drehschalter nochmals eine eindeutige SCSI-ID für dieses Gerät vergeben werden.

Nach Einbau und Konfiguration der genannten Komponenten fällt zunächst eines ins Auge: Die neue DDYS-T09170-Festplatte beschleunigt den Rechner nicht nur spürbar, sondern enorm. OS/2 WARP v.4.51 benötigt zum Booten nur etwa 30 Sekunden, bis die Maschine voll einsatzbereit ist. Dazu ist jedoch ergänzend anzumerken, daß der Bootvorgang durch mehrere manuell in die Config.sys eingetragene FLT-Dateien und acht im Systemstart-Ordner vorhandene Applikationen künstlich verlängert wird. Die alte DPES-31080-Festplatte benötigt für den gleichen Bootvorgang etwa 80 Sekunden, also mehr als die doppelte Zeit. Generell läßt sich feststellen, daß Festplattenzugriffe auf der neuen Ultra-3-Wide-Platte dramatisch schneller ablaufen als auf der alten Fast-SCSI-2-Platte.
Einen weiteren spürbaren Leistungszuwachs kann man durch zwei softwareseitige Einstellungen erreichen: Der IBM-Konzern stattet seine Komponenten meist mit technischen Schmankerln aus, die jedoch aus unerklärlichen Gründen meist werkseitig deaktiviert sind. In unserem Fall bedeutet dies, daß der SCSI-Controller im asynchronen Modus ab Werk betrieben wird. Unter OS/2 WARP ist es ab der Version 3 möglich, in der CONFIG.SYS den Eintrag für den SCSI-Controller "BASEDEV=FD16-700.ADD" durch den Parameter "/FS" zu ergänzen, was den Controller in den schnelleren synchronen Modus schaltet. Dadurch sind etwa 10 % Leistungszuwachs zu erzielen, da der Controller nun bei Vorhandensein entsprechender Komponenten die Datenübertragung synchron vornimmt. Eine weitere Geschwindigkeitssteigerung ist durch eine Modifikation der SCSI-Modepages zu erzielen: Die SCSI-Modepages definieren die üblichen Betriebsparameter. Die Modepage 8 befaßt sich dabei mit den Caching Parameters. Da heutzutage üblicherweise jede SCSI-Festplatte mit einem größeren Cachespeicher ausgestattet ist, sollte dieser Lese-/Schreibspeicher auch ausgenutzt werden, d.h. eingeschaltet sein. Dies hat sich offensichtlich noch nicht bis zu den Entwicklern im IBM-Konzern herumgesprochen, die zwar wunderbar große Cache-Speicher auf ihren Festplatten verbauen, diese jedoch teilweise deaktivieren. Entsprechende Einstellungsoptionen dazu werden weiter unten erläutert.

Unser Beispiel wird erst richtig interessant, wenn nun auch noch ein Flachbettscanner am gleichen System betrieben werden soll. Die heute gängigen SCSI-Scanner beherrschen meist nur einen eingeschränkten SCSI-Befehlssatz, d.h. sie verwenden meist nicht das Disconnect- /Reconnect-Kommando, mit welchem sich die einzelnen Komponenten am Bus an- und abmelden. Die Folge dieses Mankos ist, daß der Scanner im Betrieb während seiner Tätigkeit die ganze Zeit über am Bus angemeldet bleibt und damit die anderen Komponenten blockiert. Um diese Schwäche zu umgehen, empfiehlt es sich, für solche langsamen Devices einen eigenen SCSI-Controller zu verwenden. In unserem Beispiel bauen wir nun als zweiten Controller einen alten CE Infosys-Cache-Controller in das System ein neben dem bereits vorhandenen Fast-SCSI-2-Controller. Dieser zweite Controller darf nicht über ein eigenes BIOS verfügen (oder es muß abgeschaltet werden). In unserem Fall wird das BIOS-Eprom manuell entfernt. Da der Controller nicht über eine automatische Terminierung verfügt, muß zusätzlich der für den Abschluß des externen Anschlusses vorgesehene Terminator aus seinem Sockel entfernt werden. Danach läßt sich der Controller problemlos neben dem "Hauptcontroller" betreiben. Es ist unter OS/2 WARP lediglich ein entsprechender ADD-Eintrag für den Controller in der Config.sys vorzunehmen, damit er korrekt erkannt und angesteuert wird. Zusätzlich ist der passende ADF-Eintrag bei unserem MCA-System auf die Referenzdiskette zu kopieren, um den Controller korrekt im System anzumelden - fertig. Für den Scanner stehen - da er exklusiv an dieser Schnittstellenkarte betrieben wird - wieder alle SCSI-ID's zur Verfügung (außer ID 7), die per Kipp- oder Drehschalter eingestellt werden müssen. Zusätzlich ist der Scanner zu terminieren, wobei in diesem Falle ein passiver Terminator völlig ausreicht. Nach diesen Vorarbeiten ist gewährleistet, daß der Scanner unabhängig von den anderen Geräten im System arbeitet und diese nicht ausbremst.

Grundsätzlich ist bei allen externen Geräten, die an einen SCSI-Rechner angeschlossen werden, auf eine hochwertige Kabelqualität zu achten, um Störungen und Interferenzen zu vermeiden. Dies gilt umso mehr bei den neuen SCSI-Standards, deren hohe Übertragungsraten nur mit erstklassigen Kabeln realisiert werden können. Die Qualität der im externen Bereich verwendeten Rundkabel läßt sich an den entsprechenden Aufdrucken erkennen. Dort ist - neben anderen Angaben - bei hochqualitativen Kabeln die Buchstabenfolge "AWG" (dies steht für "American Wire Gauge") zu finden, gefolgt von einer zweistelligen Ziffernfolge. Je größer die angegebene Zahl, desto besser ist die Isolierung und damit die Qualität des Kabels. Üblicherweise genügen für SCSI-2-Verbindungen Kabel der Norm AWG 28, während bei SCSI- 3 und Ultra-/Wide-SCSI die Norm AWG 30 als Standard zu betrachten ist. Zum Vergleich: Hochwertige Druckerkabel entsprechen meist der Norm AWG 26.

Im dritten Teil des Workshops geht es weiter mit der praktischen Konfiguration einiger Rechnertypen mit PCI- und ISA-Bus.

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