From: gemini@geminix.in-berlin.de (Uwe Doering)
Subject: Re: Kernel-Panic durch falsch terminierte Platte?
Organization: Private UNIX Site
Date: Tue, 29 Sep 1992 11:14:42 GMT

amk@zikzak.in-berlin.de (Andreas M. Kirchwitz) writes:

>Das waere mir ja noch einsichtig. Aber bei meinen Platten geht nun mal
>nicht ein Kabel rein, ein anderes wieder raus.  Wie waere folgendes:
>
>
>
>                                  Platte1
>         Host-Adapter            /
>               |________________/
>               |               /\
>               |              /  \
>            Platte4    Platte2    Platte3
>
>
>
>Das Mittelstueck zwischen (Host-Adapter,Platte4) und (Platte1,Platte2,
>Platte3) kann man sich stromtechnisch wegdenken:
>
>
>                 Host-Adapter
>                             \    Platte1
>                              \  /
>                 Platte4_______\/
>                               /\
>                              /  \
>                       Platte2    Platte3
>
>
>Ich sehe hier einfach kein Ende.

Deine Betrachtungsweise basiert auf den Grundlagen der Gleichstrom-
technik. Beim SCSI-Bus hast Du es aber nicht mit einem Gleichstrom-
bzw. NF-Gebilde zu tun, sondern das ist ein Hochfrequenz-System. Und
da sind solche beliebigen Manipulationen der Leitungswege nicht moeglich.

Das SCSI-Kabel hat eine bestimmte HF-Impedanz (Wechselstromwiderstand).
Die ist festgelegt durch den Leiterquerschnitt, die Anordnung der Leiter
zueinander und die Charakteristik des Isolationsmaterials zwischen den
Leitern. Die Impedanz wird in Ohm gemessen, ist aber nicht das gleiche
wie der Gleichstromwiderstand des Kabels.

Beim SCSI-Bus, genau wie z.B. auch beim Ethernet-(Cheapernet-)Bus,
muessen beide Enden dieses Busses mit Terminatoren abgeschlossen sein,
also mit Widerstaenden, die genau der Impedanz des Kabels entsprechen.
Der Grund dafuer ist folgender: Wenn irgendwo auf dem Bus ein Signal
eingespeist wird, so laeuft dieses als Welle in beide Richtungen das
Kabel entlang, bis es auf das Ende des Kabels trifft. Ist jetzt das
jeweilige Ende mit dem richtigen Widerstandswert terminiert, dann
wird die Energie dieser Welle komplett absorbiert, d.h., in Waerme
umgewandelt. Das ist der Idealzustand. Ist das Ende hingegen nicht,
oder falsch terminiert, dann wird ein mehr oder minder grosser Teil
der Wellenenerie wieder in das Kabel zurueck reflektiert. Dieses
reflektierte Signal ueberlagert sich nun mit dem eigentlichen
Nutzsignal. Bis sich bei fehlerhafter Terminierung die Reflektion
totgelaufen hat, kann sie mehrmals das Kabel von Ende zu Ende hin-
und hergelaufen sein. Die Folge dieser Ueberlagerungen ist ein
stark deformiertes Nutzsignal, das dann u.U. vom Empfaenger falsch
erkannt werden kann. Man nennt diese Deformationen auch Einschwing-
vorgaenge. Kann man bei steilen Signalflanken auf einem Oszilloskop
bestens beobachten.

Wenn man so ein noch recht einfaches, aufeinander abgestimmtes System,
bestehend aus Leitungsimpedanz und Abschlussimpedanz (Terminatoren) hat,
stellt jeder Abzweig, und erst recht ein nicht entfernter Terminator
bei einem Geraet, das sich zwischen beiden Enden befindet, eine Stoerung
dieser Balance dar. Deshalb ist beim SCSI-Bus auch nur ein Abzweig von
wenigen Zentimetern erlaubt. Ein so gestoertes System ist nicht mehr
in der Lage, HF-Signale sauber zu uebertragen. Wird die Stoerung zu
stark, dann werden die Daten verfaelscht, auch wenn man Parity verwendet,
da die Parity nur _ein_ gekipptes Bit zuverlaessig erkennen kann. Bei
massiver Stoerung der Leitungsabstimmung ist es aber wahrscheinlich,
dass ab und zu mehr als ein Bit gleichzeitig kippt.

Beim SCSI-Bus gilt es zusaetzlich zur HF-Seite auch noch die Gleich-
spannungsseite zu beachten. Wegen der niedrigen HF-Impedanz muessen
die Widerstaende in den Terminatoren natuerlich auch entsprechend
niederohmig sein, was leider zu recht hohen Gleichstroemen fuehrt, die
von den Leitungstreibern verkraftet werden muessen. Diese Treiber
sind fuer den Strom, der durch zwei Terminatoren erzeugt wird,
ausgelegt. Sitzen jetzt mehr als zwei Terminatoren auf dem Bus,
so koennen zwei Dinge passieren. Entweder, der Leitungstreiber
segnet auf Grund termischer Ueberlastung das zeitliche, oder der
Treiber kann wegen eingebauter Strombegrenzung nicht mehr den
vollen Spannungshub auf dem Kabel erzeugen, was die Stoeranfaellig-
keit des Signals erheblich erhoeht. Es kann also durchaus sein,
dass bei mehr als zwei Terminatoren einfach ein Leitungstreiber
durchbrennt! Wenn das bei dem einen oder anderen bisher noch nicht
passiert ist, ist das nur der Robustheit der verwendeten Elektronik
zu verdanken. Das ist aber keine Garantie, dass in Zukunft nicht
doch mal ein Treiber-IC hochgeht. Die Reparatur duerfte alles
andere als billig sein.

So, ich hoffe, es ist nun einigermassen klar geworden, weshalb die
Art der Kabelfuehrung bei SCSI vorgeschrieben ist und nicht nach
Belieben veraendert werden darf. Ich habe die Zusammenhaenge in
meiner Erklaerung bewusst vereinfacht, damit auch diejenigen, die
von HF nicht so viel Ahnung haben, eine Chance haben, zu verstehen,
was hinter diesen misterioesen Terminatoren steckt. Ich hatte nicht
vor, hier eine Vorlesung ueber HF-Technik zu halten. :-)

      Uwe
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