SATA Festplatten

SATA Festplatten für Datenübertragungen

SATA ist ein Kürzel für Serial Advanced Technology Attachment und seine Aufgabe besteht darin, einen Standard für den Datenaustausch zwischen Prozessor und Festplatte, auch in unterschiedlichen Servern, bereitzustellen. Serial-ATA, kurz SATA oder S-ATA, ist eine Schnittstelle für Speichermedien, wie Festplatten und diverse andere Laufwerke. Diese Verbindungen für Massenspeicher basierten ursprünglich immer auf Bussysteme mit parallel geführten Signalleitungen. Mit immer weiter steigenden Übertragungsgeschwindigkeiten neuer Geräte und Servern, ergaben sich technische und physikalische Schwierigkeiten, die für die jeweiligen Übertragungsraten eine Grenze setzten.

Die Technologie hinter dem SATA Standard

Der heutige SATA Standard ist aus dem Vorgänger, dem ATA-Standard hervorgegangen. Dieser basierte auf 16 parallelen Datenleitungen. Bei dem SATA wird nur ein Leitungspaar für jede Richtung gebraucht. Um bei dem älteren ATA eine Übertragungsrate von 100 MB/s zu erreichen, war durch die 16 Signalleitungen, des 16-Bit-Rahmens und der Double Data Rate nur ein Takt von 25 MHz möglich. Das vereinfachte die Entwicklung von elektronischen Bauteile, weil die max. Schaltzeit bei 20 ns (50 MHz) lag. Ein Problem des ATA war aber die kaum noch zu erhöhende Taktrate und die sich daraus verstärkenden Ungenauigkeiten bei der Datenübertragung.

An diesem Punkt kommt das SATA ins Spiel und kann mithilfe der Leitungspaare und einer 8b/10b-Kodierung die Datenrate auf 150 MB/s steigern und das bei einem Takt von 1500 MHz. Die damit neu entstandene Schaltzeit liegt beim SATA im Bereich von 0,273 ns, also wesentlich kürzer als beim Vorgänger. Die Datenübertragung erfolgt mittels eines leichten, flexiblen Kabels durch das sieben Leitungen gehen. Jedes Ende ist mit einem acht Millimeter breiten Steckern und den 7 Kontakten versehen. Die maximale Kabellänge beträgt einen Meter, bei eSATA-Kabel bis zu zwei Meter und bei xSATA bis zu 8 Meter. Im Vergleich dazu waren beim ATA nur bis zu 45 cm realisierbar.

Die drei entwickelten SATA Standards

Neben den bereits oben erwähnten Minimum SATA Standard haben sich mit den Jahren immer neue Standards weiterentwickelt. So gibt es neben dem SATA 1 mit 1,5 Gbit/s auch das SATA 2 (3,0 Gbit/s) und das SATA 3 (6,0 Gbit/s) und zusätzlich noch den SATA Express mit maximal 8 bzw. 16 Gbit/s.

SATA 1 wurde im Jahr 2000 von Intel entwickelt und soll die Verbindung zwischen den Datenmedien und das Austauschen von Baugruppen, auch im laufenden Betrieb gewährleisten. SATA 2 kam dann Anfang 2005 auf dem Markt und brachte mit bis zu 3,0 Gbit/s bereits die doppelte Datenübertragungsrate gegenüber SATA 1 mit. Zu der erhöhten Datenrate kamen noch weitere optionale Fähigkeiten, wie das NCQ (optimiert und beschleunigt die Verwaltung der Schreib- und Lesevorgänge) und das Staggered Spinup (zeitverzögertes Einschalten der Laufwerke). Aber durch die gestiegenen Anforderungen an die Datenübertragung und die ständig steigenden Kapazitäten der Festplatten musste im Jahr 2009 ein nochmals erhöhter Standard (SATA 3) entwickelt werden. Dieser SATA 3 leistet bis zu 6,0 Gbit/s und bringt auch wieder einige neue Feature mit sich. Unter anderem eine Native Command Queuing-Erweiterung für isochrones Streaming und eine Verwaltung für ausstehende Befehle, sowie eine optimierte Energieversorgung. Als letzter Standard wurde 2013 das SATA Express veröffentlich, dies bringt eine max. Übertragungsrate von 8 bzw. 16,0 Gbit/s und ist vor allem für SSD Festplatten interessant.

Kompatibilität unter den verschiedenen SATA Standards

Grundsätzlich sind alle SATA Standards untereinander auf- und abwärtskompatibel und können problemlos an jede SATA-Schnittstelle angeschlossen werden. Der Funktionsumfang und die mögliche Übertragungsgeschwindigkeit wird dabei durch den niedrigsten Standard definiert. Weiterhin können alle SATA-Geräte über ein SCSI / ATA Translation Layer (SATL) auch an einem Serial Attached SCSI (SAS) System verwendet werden, nur umgekehrt ist das nicht möglich. So können auch SAS-Laufwerke nicht an SATA-Controllern genutzt werden.