S-ATA, P-ATA, SCSI

SATA und PATA Kabel

SATA und PATA Kabel

Eine weitere Schnittstelle im PC-System ist die für den Anschluss von Festplatte. Im Regelfall, also bei neueren PCs, ist dies die S-ATA-Schnittstelle. Aus Kompatibilitätsgründen ist meist noch eine P-ATA-Schnittstelle verbaut, die aber immer mehr von den Mainboards verschwindet. Grundsätzlich können an beiden Schnittstellen Festplatten bzw. Geräte angeschlossen werden, die den IDE-Standard (Integrated Device Electronics) unterstützen. Für SCSI-Festplatten ist ein anderer Controller nötig, der jedoch in üblichen Mainboards nicht standardmäßig verbaut ist.

Der unterschied zwischen S-ATA und P-ATA ist lediglich die Art der Datenübertragung (S=seriell, P=parallel). Der Standard ATA (Advanced Technology Attachment) ist bei S-ATA und P-ATA gleich. Da es nur möglich ist, ältere Festplatten mittels des 40- bzw. 80-poligen Pfostensteckers an einen P-ATA-Controller anzuschließen, wird in der Umgangssprache oftmals der IDE-Standard mit dem P-ATA-Anschluss gleichgesetzt (Grundsätzlich sind aber sowohl S-ATA als auch P-ATA Anschlüsse im IDE-Standard).

P-ATA-Kabel

P-ATA-Kabel

Beim älteren P-ATA-Standard werden die Daten parallel mittels eines 40-poligen Flachbandkabels übertragen.

Die Übertragungsbandbreite reicht, ausgehend vom PIO-Mode (Programmed Input Output) bis hin zum UDMA (Ultra Direct Memory Access) von ca. 4 MB/s bis 33 MB/s (theoretisch). Die Standardkabel waren 45 cm lang hatten drei Anschlüsse.

 

Jumper Beispiel

Jumper Beispiel

Im Regelfall waren auf dem Mainboard zwei Controller verbaut, an denen jeweils zwei Geräte, also insgesamt vier Geräte, hingen. Zur Identifikation der Geräte am Controller diente ein Jumperblock, welcher am Gerät zu finden war. Die Einstellungen waren Master, Slave oder Cable Select. Im Regelfall wird immer die Einstellung Master oder Slave verwendet. Die Einstellung Cable Select wurde dann verwendet, wenn ein spezielles Kabel verwendet wurde, über das die Geräte identifiziert werden konnten. Dieses Kabel war bereits ein 80-poliges Flachbandkabel, bei dem jede Signalleitung von einer Masseleitung begleitet wurde. Dieses Kabel hatte farbige Pfostenstecker. Der blaue Stecker war für den Anschluss am Mainboard, der graue identifizierte den Slave und der schwarze den Master.

P-ATA-Schema

P-ATA-Schema

Insgesamt war also der Betrieb von vier Geräten möglich, die diesen Standard unterstützten. Abgelöst wurde der P-ATA-Standard vom S-ATA-Standard, der die Daten seriell übertrug, da diese Art der Datenübertragung weniger störanfällig ist als eine parallele. Während bei P-ATA eine Datenrate von UDMA 66 bis UDMA 100 möglich war, sind es beim derzeitigen S-ATA-III-Standard 6 GBit/s, also rund 750 MB/sek.

Natürlich gilt, dass die Übertragungsrate immer brutto gesehen wird. Es sind demnach diverse Protokoll-Overheads zu berücksichtigen.

Ein weiterer Festplattenstandard, der aber eigene Controller erforderte und beim Mac-Computer verbaut war, ist der sogenannte SCSI-Standard (Small Computer System Interface). An einem SCSI-Controller war nicht nur der Betrieb von Festplatten möglich, sondern auch Scanner, externe Laufwerke wie das Jaz-Laufwerk, CD-Brenner und ähnliche externe Geräte konnten am SCSI-Bus betrieben werden. Der SCSI-Standard wird auch sehr häufig bei Servern eingesetzt. Also überall da, wo auf Ausfallsicherheit und Geschwindigkeit besonders großen Wert gelegt wurde.

SCSI-Controller

SCSI-Controller

Zunächst war die Datenübertragung parallel. Ein SCSI-Controller, der zum Anschluss für Festplatten geeignet war, verfügte bereits über eine eigene RISC-CPU. Das heißt, Speicher- und organisatorische Aufgaben wurden ohne Belastung der System-CPU ausgeführt, sodass diese vollständig entlastet wurde. Beim ursprünglichen SCSI-Standard konnten an einen Controller 7 Geräte angeschlossen werden, wobei der Controller selbst ebenfalls als ein Gerät zu sehen ist. Das heißt, an einem SCSI-Bus können 8 Geräte betrieben werden. Die SCSI-IDs gehen von 0-7, wobei dem Controller die ID 7 zugewiesen wird. Diese hat die oberste Priorität am SCSI-Bus.

Ein SCSI-Controller verfügt normalerweise über ein eigenes BIOS. Betriebssysteme sind über diesen Controller bzw. von den dort angeschlossenen Festplatten, bootbar. Für die SCSI-Festplatte von der ein Betriebssystem gebootet werden soll, sollte die SCSI-ID 0 tragen.

Festplatte mit SCSI-Anschluss

Festplatte mit SCSI-Anschluss

Es gab auch Controller ohne CPU, also auch ohne BIOS. Die waren nur für den Betrieb von z.B. Scannern gedacht und sind grundsätzlich nicht als vollwertige SCSI-Controller anzusehen. Im Regelfall ist ein Controller (egal welcher) mit CPU daran zu erkennen, dass beim POST (power on self test = Initialisierung der angeschlossenen Hardware beim Booten des PCs) immer zuerst die Steckkarten mit einem eigenen BIOS initialisiert werden. Erst dann werden die eigentlichen PC-Komponenten initialisiert.

Der Betrieb der Festplatten wurde zunächst durch ein 50-poliges, später über ein 68-poliges Flachbandkabel gewährleistet.

Der schematische Aufbau eines SCSI-Busses könnte wie folgt aussehen:

SCSI-Schema aus dem Unterricht

SCSI-Schema aus dem Unterricht

Zur Veranschaulichung noch ein Schema aus dem Internet

Zur Veranschaulichung noch ein Schema aus dem Internet

SCSI-Terminator mit 50-Pin-Anschluss

SCSI-Terminator mit 50-Pin-Anschluss

Die Besonderheit des SCSI-Busses ist, dass er terminisiert werden muss. Das liegt daran, dass es an den Enden des Busses zu sogenannten Signalreflexionen kommt. Diese Reflexionen würden vom Busende mit doppelter Amplitude zurückgeleitet werden und so das Ausgangssignal überlagern (wie wenn eine Welle gegen die Kaimauer schwappt). Der Controller könnte nun nicht mehr zwischen einer tatsächlichen Datenübertragung und einer Reflexion unterscheiden.

Die Terminatoren eliminieren also das Signal an den Busenden, bevor es zu einer solchen Reflexion kommen kann. Sie bestehen im Normalfall aus rein ohmschen Widerständen, die mittels eines Abschlusssteckers an den Ausgang des jeweils letzten Gerätes angesteckt werden.

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