Disk-Interface – eine Verbindung zwischen Festplatte und Hostsystem

Die Festplattenschnittstelle ist die Verbindung zwischen Festplatte und Hostsystem. Die Funktion der Festplattenschnittstelle besteht darin, Daten zwischen dem Festplatten-Cache und dem Host-Speicher zu übertragen. Verschiedene Festplattenschnittstellen haben unterschiedliche Verbindungsgeschwindigkeiten zwischen Festplatte und Computer. Im gesamten System wirkt sich die Qualität der Festplattenschnittstelle direkt auf die Betriebsgeschwindigkeit und die Systemleistung aus.

Insgesamt gesehen werden Festplattenschnittstellen in fünf Typen unterteilt: IDE, SATA, SCSI, SAS und Fiber Channel. Festplatten mit IDE-Schnittstelle werden hauptsächlich in Haushaltsgeräten und teilweise in Servern verwendet. Festplatten mit SCSI-Schnittstelle werden hauptsächlich in Servern eingesetzt. Fiber Channel wird nur in fortgeschrittenen Servern verwendet, da es teuer ist. SATA wird hauptsächlich im Haushaltsbereich eingesetzt, und SATA, SATA II und SATA III sind sehr beliebt.

Unter der großen Kategorie IDE und SCSI gibt es noch eine Vielzahl von spezifischen Schnittstellentypen. Sie haben unterschiedliche technische Spezifikationen und unterschiedliche Übertragungsraten.

CF

Die CF-Schnittstelle (Compact Flash) wird hauptsächlich in kleinen mobilen Geräten verwendet. Die CF-Schnittstelle folgt dem ATA-Herstellungsstandard. Allerdings sind die Pins nicht 68-polig, sondern 50-polig, die in zwei Reihen mit je 25 Pins unterteilt sind.

IDE

IDE ist die Abkürzung für Integrated Drive Electronics und bezeichnet eine Festplatte, bei welcher der “Festplattencontroller” in den “Festplattenkörper” integriert ist. Durch diese Maßnahme werden sowohl die Anzahl der Kabel als auch die Länge der Festplattenschnittstelle reduziert.

Darüber hinaus wird dadurch die Übertragungssicherheit erhöht und die Produktion vereinfacht, da sich die Festplattenhersteller nicht darum kümmern müssen, ob die Festplatte mit dem Controller anderer Hersteller kompatibel ist oder nicht. Außerdem ist es für die Benutzer angenehmer, die Festplatte zu installieren. Die IDE-Schnittstellentechnologie wird seit ihrem Bestehen weiterentwickelt.

Mit den Merkmalen des günstigen Preises und der guten Kompatibilität ist die IDE-Schnittstelle unersetzlich.

IDE steht für einen Festplattentyp. In der Praxis bezieht sich die Bezeichnung IDE auf die erste Festplatte vom Typ IDE – ATA-1. Dieser Schnittstellentyp wurde jedoch mit der Weiterentwicklung der Schnittstellentechnologie abgeschafft, und es wurden weitere Arten von Festplattenschnittstellen entwickelt. So gehören beispielsweise die ATA, Ultra-ATA, DMA und Ultra-DMA Schnittstellen alle zu den IDE-Festplatten.

SCSI

SCSI, die Abkürzung für Small Computer System Interface, ist eine völlig andere Schnittstelle als IDE (ATA).

Die IDE-Schnittstelle ist die Standardschnittstelle eines gewöhnlichen PCs, während die SCSI-Schnittstelle nicht speziell für Festplatten entwickelt wurde, sondern eine Hochgeschwindigkeitsübertragungstechnologie ist, die in kleinen Maschinen weit verbreitet ist. SCSI hat viele Vorteile, wie z.B. ein breites Anwendungsspektrum, Multitasking, große Bandbreite, geringe CPU-Belastung, Hot-Swap-Fähigkeit usw. Aber der höhere Preis macht es schwierig, sie als IDE-Festplatte zu verbreiten. Daher wird sie hauptsächlich in mittleren und fortgeschrittenen Servern und fortgeschrittenen Workstations eingesetzt.

Fibre Channel

Genau wie die SCSI-Schnittstelle ist Fibre Channel keine Schnittstellentechnologie, die ursprünglich für Festplatten, sondern vor allem für Netzwerksysteme konzipiert und entwickelt wurde. Da jedoch die Anforderungen an die Geschwindigkeit von Speichersystemen steigen, wird sie nach und nach für Festplattensysteme verwendet.

Fibre Channel wurde entwickelt, um die Geschwindigkeit und Flexibilität von Festplattenspeichersystemen zu verbessern. Außerdem hat er die Kommunikationsgeschwindigkeit von Systemen mit mehreren Laufwerken erheblich verbessert. Die Merkmale von Fibre Channel sind: Hot-Swap-Fähigkeit, Hochgeschwindigkeits-Bandbreite, Verbindung über große Entfernungen, mehrere Anschlussgeräte und so weiter.

Fibre Channel wurde für die Umgebung von Multi-Drive-Systemen wie Servern entwickelt, um die Nachfrage nach Hochgeschwindigkeitsübertragungsraten zu befriedigen, die von fortschrittlichen Workstations, Servern, Massenspeicher-Subnetzwerken und Peripheriegeräten für die Durchführung von bidirektionalen und seriellen Datenübertragungen durch Konzentrator, Switch und Punkt-zu-Punkt-Verbindungen benötigt werden.

SATA

Die SATA-Schnittstelle ist ein Trend für zukünftige PC-Festplatten. Im Jahr 2001 wurde die Serial ATA 1.0 offiziell von der Serial ATA Commission, bestehend aus Intel, APT, Dell, IBM, Seagate und Maxtor, eingeführt.

Im Jahr 2002 wurde die Spezifikation von Serial ATA 1.0 von der Serial ATA Commission im Voraus festgelegt, obwohl die Geräte, die mit der ATA-Serie in Verbindung stehen, nicht offiziell aufgelistet waren. Serial ATA verwendet eine serielle Verbindung, bei der ein eingebettetes Taktsignal verwendet wird und die daher über eine stärkere Fehlerkorrekturfähigkeit verfügt. Die serielle Schnittstelle hat außerdem die Vorteile einer einfachen Struktur und der Hot-Swap-Fähigkeit.

Serial ATA ist eine neue Art von Festplattenschnittstelle, die sich völlig von der parallelen ATA unterscheidet. Sie ist bekannt für die Anwendung des seriellen Modus bei der Datenübertragung. Im Vergleich zu ATA hat SATA viele Vorteile. Erstens überträgt SATA Daten im kontinuierlichen seriellen Modus, und es können jedes Mal nur einstellige Daten übertragen werden.

Zweitens hat Serial ATA eine bessere Ausgangsposition und ein größeres Entwicklungspotenzial. Die Datenübertragungsrate von Serial ATA 1.0 kann 150 MB/s erreichen, was schneller ist als 113 MB/s von ATA (ATA/113). Die Datenübertragungsrate von Serial ATA 2.0 kann 300 MB/s erreichen und die schnellste Geschwindigkeit von SATA wird in Zukunft 600 MB/s erreichen.

SATA II Schnittstelle

SATA II wurde auf der Grundlage von SATA entwickelt. Ihr Hauptmerkmal ist, dass die externe Übertragungsrate von 1,5 Gbit/s (150 MB/s) von SATA auf 3 Gbit/s (300 MB/s) erhöht wurde. Darüber hinaus verfügt sie über eine Reihe von technologischen Merkmalen, wie NCQ (Native Command Queuing / Native Befehlswarteschlangen), Port Multiplier, Gestaffelter Spin-up usw. Eine Schnittstelle, die lediglich eine externe Übertragungsrate von 3 Gbps erreicht, ist also nicht wirklich SATA II.

Die Kerntechnologien von SATA II sind die externe Übertragungsrate von 3 Gbit/s und die NCQ-Technologie. Die NCQ-Technologie kann die Ausführungsreihenfolge von Festplattenbefehlen optimieren, um zu vermeiden, dass die verschiedenen Positionen der Festplatte entsprechend der Befehlsreihenfolge mechanisch gelesen und geschrieben werden.

Im Gegenteil, die NCQ-Technologie kann die Reihenfolge nach dem Empfang von Befehlen sortieren. Der Kopf nach der Sortierung kann die Adressierung geordnet und effizient durchführen, um den durch die ständige Kopfbewegung verursachten Verbrauch zu vermeiden und die Lebensdauer der Festplatte zu verlängern. Darüber hinaus können nicht alle SATA-Festplatten die NCQ-Technologie unterstützen. Die NCQ-Technologie unterstützt nicht das FAT-Dateisystem, sondern nur NTFS.

Da der SATA-Markt in Unordnung ist, wird das Phänomen, dass viele SATA-Geräteanbieter SATA II während der Marktpropaganda missbrauchen, verstärkt.

Es ist auffällig, dass einige frühere Hauptplatinen, die nur eine 1,5 Gbps Southbridge unterstützen, bei der Verwendung von SATA-II-Festplatten möglicherweise keine Festplatte finden oder einen blauen Bildschirm aufweisen.

Die meisten Festplattenhersteller haben jedoch einen Jumper zur Geschwindigkeitsauswahl auf der Festplatte angebracht, um den 1,5 Gbps- oder 3Gbps-Betriebsmodus zu erzwingen (eine Minderheit der Festplattenhersteller richtet den Betriebsmodus über entsprechende Tools oder Software ein).

Wenn eine SATA-Festplatte den RAID-Modus einrichtet, müssen normalerweise die vom Motherboard-Chipsatzhersteller bereitgestellten Treiber installiert werden. Einige ältere SATA RAID-Controller können jedoch in einigen Versionen von Windows XP-Systemen mit dem neuesten Patch RAID ohne das Laden von Treibern einrichten.