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HDDFAQ
von Holger Ehlers |
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Abkⁿrzung fⁿr "Advanced Technology Attachments" • Die Advanced
Technology Attachments sind amerikanische Industriestandards. Sie beschreiben das
Signalverhalten und das Protokoll fⁿr das IDE-Bussystem.
Der ATA-Standard regelt damit also die Kommunikation zwischen PCs und SpeichergerΣten.
Der Datentransfer zwischen Peripherie und Hauptspeicher
kann entweder von der CPU oder mit dem sogenannten Bus
Mastering ausgefⁿhrt werden. Bus Mastering ist das effektivere Verfahren, weil
durch direkten Speicherzugriff (Direct Memory Access: DMA)
die CPU entlastet wird.
Fⁿr den Datentransfer gibt es zwei Protokolltypen:
- Einerseits gibt es die Programmed Input/Output-Modi
(PIO Mode 0 bis 4), die im h÷chsten PIO Mode zwar eine maximale Datentransferrate von
16,6 MByte pro Sekunde erm÷glichen, jedoch die CPU-Belastung au▀erordentlich erh÷hen.
- Wesentlich effektiver arbeiten dagegen die neueren DMA-Modi. Ultra-DMA 2 erlaubt beispielsweise eine
▄bertragungsrate bis zu 33 MByte pro Sekunde.
Aufgrund der historischen Entwicklung werden mehrere ATA-Versionen unterschieden:
- 1981 beherrschte ATA(-1 ) die gleichzeitige Ansteuerung von bis zu zwei Festplatten mit
einer maximalen ▄bertragungsrate von 4 MByte/s. ATA-1 machte keinen Unterschied zwischen
Daten- und Steuerleitungen und arbeitete asynchron ein Kommando nach dem anderen ab.
- ▄ber 13 Jahre zogen ins Land, bis der ATA-1-Standard von ATA-2 abgel÷st wurde. Eines
der Hauptmerkmale von ATA-2 war der sogenannte Synchronous Transfer: Daten- und
Steuersignale konnten damit synchron ⁿbertragen werden, die LeistungsfΣhigkeit der
Schnittstelle kletterte durch die Einfⁿhrung von neuen ▄bertragungsmodi wie PIO Mode 4
und DMA Mode 2 auf bis zu 16,6 MByte/s.
Bei PIO und DMA handelt es sich ⁿbrigens um sogenannte Busmaster-Modi,
die speziell vom Betriebssystem (und BIOS) unterstⁿtzt werden mⁿssen, will man in den Genu▀
des h÷heren Datendurchsatzes kommen.
- Bereits zwei Jahre (1996) nach der Einfⁿhrung von ATA-2 wurde der ATA-3-Standard
vorgestellt, der um die Sicherheitsfunktionen S.M.A.R.T. und den sogenannten Secure Mode
um zwei Funktionen zur Vorbeugung und Sicherung gegen PlattenausfΣlle erweitert wurde -
die Performance und ▄bertragungsmodi von ATA 3 entsprechen denen von ATA-2.
- Die Einfⁿhrung von ATA 4 1997 verbessertet deutlich das Handling fⁿr Steuersignale.
ATA-4 erkennt auch Nicht-Festplatten wie CD-ROM-Laufwerke oder -Brenner bereits beim
Booten ohne speziellen Treiber. Mit der Einfⁿhrung eines neuen Busmaster-Modus namens Ultra-DMA 2 erh÷ht
sich die maximale Datentransferrate von 16,6 MByte/s auf 33,3 MByte/s. ATA-4 unterstⁿtzt
abwΣrtskompatibel auch die alten Modi PIO und DMA.
- 1999 wurde der ATA-5 Modus eingefⁿhrt. Das Protokoll wurde um den Ultra-DMA-4-Modus
erweitert, der eine maximale ▄bertragungsgeschwindigkeit von 66,6 MByte/s erlaubt - damit
steht ATA-5 deutlich ⁿber Ultra- und sogar Ultra-Wide-SCSI,
die maximale ▄bertragungsraten von 20 respektive 40 MByte/s bieten. Um auch das bessere
Signalhandling von SCSI zu kompensieren, wird im ATA-5-Standard durch den Einsatz eines
neuen Kabels von einer h÷heren ZuverlΣssigkeit (Data Reliability) gesprochen. Zwar
basiert das Kabel immer noch auf 40 Leitungen, allerdings befinden sich 40 zusΣtzliche
Leitungen mit Masseanschlu▀ zwischen diesen Adern. Diese Methode wurde gewΣhlt, um
elektromagnetische Interferenzen (EMI), die zu ▄bertragungsfehlern fⁿhren k÷nnen,
m÷glichst auszuschlie▀en. Alle reinen ATA-5-GerΣte sollten ⁿber ein solches spezielles
Kabel betrieben werden.
- Die Serial ATA Working Group hat
Ende 2000 die erste Spezifikation 1.0 fⁿr den kommenden Schnittstellenstandard fⁿr
Speicherlaufwerke vorgestellt. "Serial ATA" wird gemeinsam von APT, Dell, IBM,
Intel, Maxtor, Quantum und Seagate entwickelt und soll Laufwerke wie Festplatten, DVD- und
CD-RW-GerΣte mit dem Mainboard eines PC verbinden. Die Working Group erwartet, dass
Serial ATA den alten Standard "Parallel ATA" bis Mitte 2002 ersetzt haben wird.
Serial ATA soll vor allem den Datentransfer deutlich erh÷hen. Die Bandbreite von
"SATA/1500" wird mit 1,5 Gigabit je Sekunde angegeben. Die Technologie soll bis
auf das Vierfache dieser Bandbreite skalierbar sein.
Au▀erdem soll mit Serial ATA die Verbindung zwischen Laufwerken und weniger komplex
ausfallen als bei Parallel ATA. Das Upgrade von Komponenten wird laut der Working Group
wesentlich einfacher sein, als da bislang der Fall war.
Serielle ATA 1.0-kompatible
Festplatte prΣsentiert
(Meldung von ZDNet vom 1.MΣrz 2001)
Seagate Technology, Intel und APT Technology haben im Rahmen des Intel Developer Forums
in San Jose, Kalifornien, die nach eigenen Angaben erste serielle ATA Revision
1.0-Festplatte inklusive PCI Host Bus Adapter vorgestellt. In einer Vorfⁿhrung wurde der
mit APTs serieller ATA Bridge und PHY Technologie ausgestattete Prototyp von Seagate ⁿber
die neuen ATA-kompatiblen Kabel und Verbindungen mit dem seriellen ATA PCI Host Bus
Adapter von APT zusammengefⁿhrt, der mit einem Intel Pentium 4 Prozessor verbunden war.
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Abkⁿrzung fⁿr "Enhanced Integrated Drive Electronics" • E-IDE ist eine
den IDE-Standard erweiternde, abwΣrtskompatible Schnittstelle fⁿr Massenspeicher (Festplatte, CD, DVD,...), die z.B. 1999 Datentransferraten von 33 bis 66
MB/s erlaubt(e).
Mehr als 80 Prozent aller verkauften PC-Systeme wurden 1999 mit E-IDE-Festplatten
ausgeliefert. Obwohl SCSI-Systeme technologisch gesehen
der E-IDE-Konkurrenz ⁿberlegen sind, hat der E-IDE-Standard im Home- und Office-Bereich
immer noch die Nase vorn. Die Grⁿnde dafⁿr liegen auf der Hand:
- E-IDE-Festplatten ben÷tigen keine kostspieligen Controller-Karten,
da alle modernen Mainboards mit einer Onboard-Schnittstelle ausgestattet sind.
- In den meisten PCs sind nur eine Festplatte und ein CD-ROM-Laufwerk eingebaut, und
dafⁿr reicht das einfache E-IDE-▄bertragungsprotokoll in der Regel vollkommen aus.
Der gr÷▀te Nachteil von IDE bzw. E-IDE ist die Begrenzung der Anzahl an
PeripheriegerΣten auf maximal zwei pro Kanal - beim Aufrⁿsten des PCs mit zusΣtzlichen
IDE-Komponenten wird diese Grenze schnell erreicht. Dennoch prΣsentiert sich E-IDE
mittlerweile als eine modere Schnittstelle. Letzter Stand der Technik ist Ultra-DMA. Alle Festplatten-Hersteller sowie
die die Hersteller von ChipsΣtzen wie INTEL,
VIA, SiS und Promise bieten hierfⁿr 1999 entsprechende Produkte an.
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ATA
E-IDE
