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.

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.

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.

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.

Die m.2-Schnittstelle wird sowohl für PCIe-SSDs als auch für SATA-6G-SSDs als Massenspeicher-Schnittstelle verwendet.

Die m.2-Schnittstelle ist eine Slot-artige Steckverbindung, die für streifenförmige SSDs gedacht ist. Davor war es üblich SSDs in Form von PCIe-Mini-Cards in PCs und PCIe-SSDs mit mSATA in Notebooks als Massenspeicher zu verwenden. Der m.2-Steckverbinder löst den mSATA-Anschluss ab.

Theoretisch können schnelle m.2-SSDs mit vier PCIe-3.0-Lanes eine Geschwindigkeit von 4 GByte/s erreichen. Doch dafür müsste der m.2-Steckplatz nicht am Chipsatz, sondern direkt an vier PCIe-3.0-Lanes des Prozessors hängen. In dem Fall müsste sich die SSD mit der Grafikkarte 16 Lanes teilen, was in der Praxis aber keine spürbaren Auswirkungen hätte.

In der Regel ist es jedoch so, dass die m.2-Schnittstelle am Chipsatz hängt und dort nur zwei Lanes von PCIe 2.0 zur Verfügung stehen. Also PCIe 2.0 x2, womit man 1 GByte/s erreicht. Im Vergleich dazu erreicht der m.2-SATA-Slot mit SATA 6G nur 600 MByte/s. Wie schnell die m.2-Schnittstelle wirklich ist hängt vom SSD-Controller ab und wie genau die PCIe-Anbindung aussieht. Also direkt über einen integrierten PCIe-Switch oder ob dazwischen noch ein Controller Hub mit PCIe-2.0 x4 dazwischen liegt. Bei letzterem liegt die Latenz etwas höher, was die Geschwindigkeit drückt.

Die Bauformen von m.2 basieren auf dem Next Generation Form Factor (NGFF). Der erinnert an PCIe-Mini-Cards und mSATA-SSDs. Er hat aber andere Abmessung ist somit inkompatibel. In jedem Fall ist die Platine dünn und eignet sich damit insbesondere zum Einbau in kleine Gehäuse. Beispielsweise auch in Notebooks oder andere mobile Geräte.

m.2 gibt es in verschiedenen Varianten. Zum Beispiel für die Anbindung von I2C, UART, USB 2.0/3.0, SATA und PCI Express. Zur weiteren Verwirrung tragen unterschiedliche Abmessungen der Speichermodule bei.

Damit es einfacher ist gibt es Typ-Angaben für die Abmessung, wobei gleichzeitig auch die Position der Befestungsschraube definiert ist. Beispielsweise sagt „Type 2280“ aus, dass die Platine 2,2 cm breit und 8 cm lang ist. Ein zusätzliche Kodierung gibt an welcher Steckplatz verwendet wird. Zum Beispiel „M-Key“, was darauf hin deutet, dass der Slot SATA und PCIe beherrscht.

Der PCIe ist eigentlich eine Schnittstelle für Erweiterungskarten. Zum Beispiel Grafikkarten. PCIe ermöglicht aber auch PCIe-SSDs direkt an den PCIe der CPU anzuschließen. Die Anbindung erfolgt dann zum Beispiel mit PCIe 3.0 x4 mit rund 4 GByte/s pro Richtung. Optimal für SSDs mit einer Lesegeschwindigkeit von 2 GByte/s und einer Schreibgeschwindigkeit von 1 GByte/s mit Luft nach oben. Ob die Anbindung einer SSD immer so gelingt, hängt von der Anzahl der vorhandenen PCIe-Lanes ab. Je nach Systemarchitektur (Motherboard, Chipsatz, CPU) müssen sich mehrere Komponenten über einen Switch mehrere PCIe-Lanes teilen.

Bei PCIe-SSDs besteht die Wahl zwischen den Protokollen AHCI und NVMe. Wobei in Zukunft nur PCIe-SSDs mit NVMe eine Rolle spielen werden. Die andere Betriebsart ist nur aus Kompatibilitätsgründen vorhanden.

Als Steckverbindung dient der PCIe-Slot. Die SSD entspräche dann einer PCIe-Steckkarte. Alternativ gibt PCIe-Ausführungen mit dem SFF-8639-Steckverbinder, der einem SATA- beziehungsweise SAS-Anschluss ähnelt, aber für PCIe 3.0 x4 geeignet sit. Doch bei Desktop-PC-Mainboards ist SFF-8639 eher selten und wird die Ausnahme bleiben. Und Enterprise-SSDs werden eher die Form einer Steckkarte haben.

Mit SATAe, m.2 und PCIe in Verbindung mit NVMe können SSDs neue Geschwindigkeitspotentiale erschließen, die SATA 6G in den Schatten stellen. Grundsätzlich beseitigen die Anschlüsse SATAe und m.2 den Flaschenhals SATA 6G. Der tatsächliche Unterschied liegt im wesentlichen in der Bauform und der Art des Steckverbinders. m.2 als kompaktes Speichermodul für die Montage auf dem Motherboard oder im Notebook und SATAe für SSDs in 2,5- oder 3,5-Zoll-Bauform mit der Anbindung per Kabel. Beiden ist gemeinsam, dass sie wahlweise PCIe (NVMe oder AHCI) oder SATA 6G (AHCI) beherrschen.

Was noch nicht sicher ist, welche Steckverbindung und Bauform sich durchsetzen wird. Kompakte SSDs in Form einer Speicherkarte mit m.2, die besonders für Notebooks geeignet und auch schon auf Motherboards für Desktop-PCs zu finden sind. Oder in Form klassischer Laufwerke mit SATAe, die sich am ehesten für herkömmliche Desktop-PCs eignen, deren Resonanz aber durchwachsen ist.

Es ist davon auszugehen, dass es sich bei SATAe und m.2 nur um Übergangslösungen handelt. Mittelfristig wird sich für SSDs der PCI Express als Standardschnittstelle durchsetzen.