Serial ATA

Technologie und Übertragungsgeschwindigkeiten

Elektrische Signale, die auf einem parallelen Bus aus mehreren Drähten übertragen werden, beeinflussen sich gegenseitig, wenn die Übertragungsgeschwindigkeit erhöht wird. Dieses Phänomen ist als Crosstalk bekannt. Ein weiteres Problem bei PATA ist, dass die Terminierung des Busses nicht spezifiziert ist. Serial ATA verwendet eine differentielle Niederspannungs-Signalübertragung, wodurch die meisten dieser Probleme vermieden werden.

Serial ATA verwendet 8B/10B-Kodierung. Das bedeutet, dass 10 Bits verwendet werden, um 8 Bits zu übertragen. Der erste Standard von SATA verwendete 1,5 GBit/Sekunde Übertragungsgeschwindigkeit (oder 1,2 GBit/Sekunde nutzbare Datenrate). Dies ist nur geringfügig schneller als der letzte PATA-Standard (ATA/133). Spätere Standards verdoppelten diese Rate bei fast jeder Revision. Diese Werte sind Übertragungsgeschwindigkeiten, wegen der Signalisierung ist die nutzbare Geschwindigkeit um 25% niedriger.

Weitere Vorteile sind, dass SATA-Kabel viel einfacher zu handhaben sind als PATA-Kabel. Einige SATA-Laufwerke können auch bei laufendem Computer angeschlossen und getrennt werden. Dies wird als Hot Swapping bezeichnet. Schließlich unterstützen einige Laufwerke eine Technologie namens "Native Command Queueing". Das bedeutet, dass das Laufwerk die Reihenfolge dessen, was es tun soll, so umstellen kann, dass es schneller erledigt wird.

Von der ersten Version an war SATA schnell genug für Festplattenlaufwerke. Die Daten müssen von einer Reihe von Stellen auf der Festplatte gelesen werden. Zwischen diesen Stellen muss das zum Lesen und Schreiben verwendete elektronische Gerät neu positioniert werden. Selbst bei aktuellen Laufwerken geschieht dies nicht schnell genug, so dass die 1,2 GBit/s ein Problem darstellen.

Kabel, die zum Anschluss von Laufwerken verwendet werden: Oben PATA, 80 Drähte, in der Mitte PATA 40 Drähte, unten (blau) SATA

Überarbeitungen

Ab 2016 gibt es fünf verschiedene Revisionen des SATA-Standards.

Offizielle(r) Name(n)	Auch genannt	Netto-Datenrate
		Gbit/s	Mbyte/s
Serielles ATA 1,5 Gbit/s	SATA I	1,20	150
Serielles ATA 3,0 Gbit/s, SATA Revision 2.x	SATA II, SATA-300	2,40	300
Serielles ATA 6,0 Gbit/s, SATA Revision 3.x	SATA III, SATA-600	4,80	600
SATA Express 8,0 Gbit/s (PCIe 3.x), SATA Revision 3.2		7,88	985
SATA Express 16,0 Gbit/s (PCIe 4.0), SATA Revision 3.2		15,76	1.969

SATA-Express

SATA Express ist eine Version des SATA-Standards, die das gleiche Protokoll wie PCI Express verwendet. Aktuelle Solid-State-Laufwerke (SSDs) sind in der Lage, SATA III, spezifiziert mit 6 GBit/s, zu sättigen. Aus diesem Grund wurde SATA Express eingeführt.

Kompatibilität

Unterschiedliche Versionen des Serial-ATA-Standards sind miteinander kompatibel. Das bedeutet, dass ältere Geräte zwar an einem neueren Controller betrieben werden können, aber nur die Funktionen und die Geschwindigkeit des Standards unterstützen, für den sie gebaut wurden. Gleichermaßen können Geräte, die für einen neueren Standard gebaut wurden, an einem älteren Controller betrieben werden. In diesem Fall ist der Controller der begrenzende Faktor, und einige der neueren Funktionen werden möglicherweise nicht unterstützt. Ein SAS-Controller (Serial Attached SCSI) ist mit SATA-Laufwerken kompatibel, aber ein SATA-Controller ist nicht mit SAS-Laufwerken kompatibel.

Auf der Ebene des Betriebssystems können SATA- und PATA-Geräte auf das gleiche Aussehen gebracht werden. Auf der physischen Ebene sind sie jedoch inkompatibel.

Verbinder

Um nutzbar zu sein, müssen die Geräte, die SATA verwenden, an die Hauptplatine angeschlossen werden. Dies ist wahrscheinlich der sichtbarste Unterschied zwischen SATA und PATA. SATA-Laufwerke haben zwei verschiedene Anschlüsse, wobei ein Anschluss für die Übertragung der Daten und der andere Anschluss für die Stromübertragung vorgesehen ist. In einigen Fällen wurden beide in einem Kabel kombiniert, um externe Laufwerke anzuschließen. Der Normalfall ist jedoch, dass zwei verschiedene Anschlüsse verwendet werden. Einige Anschlüsse können an Ort und Stelle verriegelt werden.

Netzanschluss

Standard-Verbinder

PATA spezifizierte, dass der Strom über einen 4-poligen Molex-Stecker übertragen wird. Bei SATA ist dieser Steckverbinder. Der 4-polige Molex-Stecker wurde auch zur Stromversorgung von Diskettenlaufwerken verwendet. Bei SATA wurde dieser Anschluss geändert. Bei SATA sehen der Stromversorgungsanschluss und der Datenanschluss ähnlich aus, aber der Stromversorgungsanschluss ist breiter als der Datenanschluss. Der Standard-Stromanschluss hat 15 Stifte. Er wird für standardmäßige 3,5-Zoll- und 2,5-Zoll-Laufwerke verwendet.

Slimline- und Mikro-Steckverbinder

Für kleinere Formfaktoren kann auch ein kleinerer Stromanschluss verwendet werden, er hat sechs Stifte und eine Kodierkerbe. Für kleinere Laufwerke gibt es einen Stecker mit 8 Pins. Eine Kodierkerbe sorgt dafür, dass der Stromanschluss nicht mit dem Stecker verbunden werden kann, der die Daten überträgt.

Datenverbinder

Wie beim Stromanschluss gibt es auch beim Datenanschluss verschiedene Versionen für unterschiedliche Anwendungen. Der Standard-Stecker hat 7 Pins und wird für 3,5"- und 2,5"-Laufwerke verwendet. Die gebräuchlichsten anderen Formfaktoren sind mSATA und M.2 (oder NGFF).

eSATA und eSATAp

eSATA ist eine Version von SATA, die zum Anschluss externer Laufwerke verwendet wird. Seine Stecker sind robuster, und seine Kabel sind robuster. Auf diesem Markt konkurriert SATA mit anderen Standards wie USB oder Firewire. Viele externe Laufwerke sind Standard-SATA-Laufwerke in einem externen Gehäuse. Um über USB oder Firewire kommunizieren zu können, ist eine zusätzliche elektronische Platine erforderlich. Diese Platine übersetzt zwischen SATA und der externen Schnittstelle. Wenn eSATA verwendet wird, ist keine Übersetzung erforderlich. Die Verwendung von USB oder Firewire kann jedoch andere Vorteile haben.

Es gibt auch eine Version von eSATA namens eSATAp. Sie kombiniert die Pins des USB, die des SATA und die des Stromanschlusses. Dadurch ist es möglich, SATA- oder USB-Laufwerke mit nur einem Kabel direkt extern anzuschließen. Zusätzlich zu den Daten wird über dieses Kabel auch Strom übertragen, so dass kein zusätzlicher Stromanschluss erforderlich ist.

SATA-Anschlüsse auf einem Laufwerk: Der kurze Port auf der linken Seite dient zur Datenübertragung, der lange Port auf der rechten Seite dient zur Stromversorgung.


Standard-SATA-Stromkabel