4.4.1.2) Interne Schnittstellen für Massenspeicher

IDE - Integrated Drive Electronics

IDE bedeutet offiziell Integrated Device Elektronics. Bei IDE handelt sich um eine alte Festplatten-Schnittstelle, bei der die Steuerungselektronik bzw. der Controller in das Festplattengehäuse integriert ist. Nachfolger von IDE ist Enhanced IDE (EIDE), was auch als ATA (PATA) bezeichnet wird, eine deutlich höhere Übertragungsgeschwindigkeit hat und den Anschluss von CD-ROM- und DVD-Laufwerken ermöglicht. IDE-Controller war Anfangs eine ISA-Steckkarte für den AT-Bus. Er war jedoch eher ein sogenannter Host-Adapter, der nur die notwendigen Systembussignale mit Pufferung zur Festplattenelektronik weiterleitete. Das 40-adrige IDE-Flachbandkabel stellte praktisch die Verlängerung des Systembusses dar. Später wurde der IDE-Controller fest auf dem Motherboard integriert.

Das IDE-Flachbandkabel hat drei Steckerleisten. Die eine ist für den Hostanschluss auf dem IDE-Controller. Die anderen beiden Steckerleisten sind für das Master- und Slave-Endgerät. Pro IDE-Controller lassen sich zwei Festplatten betreiben. Weil die eigentliche Steuerung auf den Festplatten sitzt, muss die eine Festplatte, am besten die schnellste, als Master und die andere als Slave konfiguriert werden. Dazu müssen Jumper oder Dip-Schalter gesetzt werden. Die Master-Slave-Konfiguration sorgt dafür, dass beim Systemstart der Master die höhere Priorität hat. Bevor er Funktionsbereitschaft an das Bios meldet, wartet er auf die Bestätigung der Slave-Festplatte. Beide Festplatten (Laufwerke) arbeiten unabhängig voneinander. Sie belegen aber die gleichen Adressen im Computersystem.

P-ATA / Ultra-ATA / EIDE

EIDE bzw. ATA sind alte Schnittstellen für den Anschluss von Festplatten und Wechselspeicher-Laufwerken, wie CD-ROM, DVD oder Streamer in einem Computer. EIDE wurde von SATA abgelöst.

Die EIDE-Schnittstelle (Enhandced Integrated Drive Electronics) ist eine Weiterentwicklung des IDE-Standards. Die EIDE-Schnittstelle bezeichnet man auch als ATA-Schnittstelle. ATA steht für Advanced Technology (AT) Attachment. Die Bezeichnung EIDE wird nur noch selten verwendet. Mit dem Aufkommen von Serial ATA (S-ATA) wurde die Bezeichnung P-ATA immer gebräuchlicher. Wobei das P für parallel steht.

S-ATA / Serial-ATA

Serial-ATA, kurz SATA oder S-ATA, ist eine Schnittstelle zum Anschluss von Massenspeichern, wie Festplatten und Wechselspeicher-Laufwerken. Schnittstellen für Massenspeicher waren ursprünglich immer Bussysteme mit parallel geführten Signalleitungen in Leiterbahnen und Anschlusskabeln. Mit zunehmender Übertragungsgeschwindigkeit ergaben sich technische Schwierigkeiten, die für die Übertragungsrate eine obere Grenze setzten. So blieb auch die ATA (EIDE)-Schnittstelle nicht davon verschont, dass sie auf eine seriellen Betriebsart umgestellt wurde.

Im Jahr 2000 setzten sich mehrere Firmen aus dem IT-Sektor zusammen, um eine Spezifikation über Serial-ATA (Serielles ATA) zu erstellen. Im Jahr 2001 wurde die erste Version von Serial-ATA vorgestellt. Anfang 2003 waren bereits die ersten Controller und Festplatten erhältlich. Bis zur vollständigen Marktdurchdringung hat es noch bis zum Jahr 2004 gedauert. Mit 150 MByte/s hat SATA direkt an die parallele EIDE-Schnittstelle (P-ATA) mit 133 MByte/s angeknüpft. Die SATA-Schnittstelle unterstützt 1,5 GBit/s bei einer Nettodatenrate von ca. 150 MByte/s. Festplatten mit 10.000 Umdrehungen in der Minute (U/m) liefern rund 75 MByte/s an Daten. Mit SATA 6G erreichen herkömmliche Festplatten fast 500 MByte/s (Schreibgeschwindigkeit).

Zwar wurde SATA mit SATA-II und SATA 6G noch zwei mal auf maximal 600 MByte/s beschleunigt. Für Datenspeicher mit Flash-Memory (SSD, Solid State Drive) ist das aber nicht schnell genug. Allerdings gibt es SSDs, die Daten mit weit über 1.000 MByte/s lesen und schreiben können. Dafür bedarf es auch einer Schnittstelle, die diese Datenmenge bewältigen kann. SATA kann das nicht leisten. Deshalb wird SATA durch SATA Express (SATAe) oder PCI Express (PCIe) als Massenspeicher-Schnittstelle abgelöst.

SATAe / Serial-ATA Express

SATA Express ist der offizielle Nachfolger von SATA 6G und nutzt einen zu SATA 6G abwärtskompatiblen Steckverbinder. Dieser Steckverbinder bündelt zwei SATA-Ports die wahlweise für die SATA-6G- oder PCIe-Übertragung genutzt werden können. Denn SATA Express beherrscht sowohl SATA-6G, als auch PCIe. Die SATAe-SSD hat dabei die Form einer herkömmlichen Festplatte. Mit PCIe 2.0 bringt SATA Express aber nur 1 GByte/s und mit PCIe 3.0 wären es auch „nur“ 2 GByte/s. Das ist für viele Anwendungen viel zu wenig. SATA Express scheint schon vor seiner breiten Nutzung veraltet.

Es ist davon auszugehen, dass es sich bei SATAe nur um Übergangslösungen handelt. Mittelfristig wird sich für SSDs der PCI Express als Standardschnittstelle durchsetzen.