ATA harddisk-interface, hastigheder og betegnelser
ATA-Generelt
ATA-interface er betegnelsen for et interface, hvormed harddiske kan tilsluttes internt i en computers kabinet. Her kan du få indsigt i, hvad det kan, og hvilke data-hastigheder det arbejder ved.
ATA er en forkortelse af: Advanced Technology Attachment. Det findes i to udgaver:
- Serial ATA.
Det forkortes: SATA eller S-ATA. I dette dokument benyttes SATA. - Parallel ATA.
Det forkortes: PATA eller P-ATA (eller tidligere blot ATA). I dette dokument benyttes PATA.
SATA har været på markedet siden år 2003 og vil løbende afløse PATA. Der vil dog i mange år fortsat være harddiske i drift, som er tilsluttet via PATA. Harddiske holder erfaringsmæssigt 6-12 år, så PATA vil nok være næsten forsvundet omkring år 2015.
I stationære computere findes der typisk:
- Nyeste computer (år 2016 og frem)
4 - 8 stk. SATA-porte (til 4 - 8 stk. harddiske eller CD/DVD-drev) - Nyere computer:
4 - 6 stk. SATA-porte (til 4 - 6 stk. harddiske eller CD/DVD-drev)
1. stk. PATA-port (til 2 stk. harddiske eller CD/DVD-drev). - Ældre computer:
2. stk. PATA-porte (til 4 stk. harddiske eller CD/DVD-drev).
2 stk. SATA-porte (til 2 stk. harddiske eller CD/DVD-drev). - Computer købt før år 2003:
2. stk. PATA-porte (til 4 stk. harddiske eller CD/DVD-drev).
Serial ATA (SATA)
I år 2003 blev der indført en ny type ATA. Den hedder Serial ATA, og det forkortes: SATA eller S-ATA.
SATA har nogle fordele frem for PATA:
- Mulighed for kabellængde op til 1 meter.
- Tyndt rundt kabel eller et fladt, smalt kabel.
- Lille fysisk stik, der kun kræver lidt plads på motherboardet.
- Bruger mindre strøm, og udsender mindre elektrisk støj.
- Interface-controlleren er forbundet direkte til hver harddisk (der kan transporteres data til og fra alle harddiske samtidigt).
Karakteristik
SATA's karakteristik:
- 1 harddisk pr. kanal.
- Der kan ikke opstå "kødannelse" på en SATA-kanal.
Der kan transmitteres data til/fra alle harddiske samtidigt, uden at de forstyrrer hinanden. - 7-polet stik.
- Data overføres serielt; 1 bit ad gangen.
- Signalniveauerne er 0,5 volt.
Signalniveauerne er reduceret til 0,5 volt for at spare strøm, og for at give mindre overførsel af uønskede signaler imellem de enkelte ledere i kablet. - Tilslutningskabel:
Rundt eller tyndt fladt kabel med 7 ledere (maks. længde 1000 mm) Det tynde kabel giver bedre ventilation i computerens kabinet end PATA's brede fladkabel. - Man kan til- og frakoble enheder, mens computeren er tændt, - men kontroller lige at det står skrevet i din computers brugervejledning, inden du gør det!
- Maksimal overførselshastighed 150 MB/s.
Tegningen viser princippet for 4 stk. harddiske. der er tilsluttet via et SATA interface:
SATA generationer og overførsels-hastighed
Det er planlagt at forbedre SATA's overførselshastighed, og der tales om forskellige "generationer" af SATA. Tabellen herunder viser forskellen imellem de planlagte generationer:
SATA kan overføre data med op til 150 MB/s, men kan på længere sigt udvides op til 600 MB/s.
| SATA Overførselshastighed (Burst Speed) | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Generation | Hastighed Mb/s | ca. hastighed MB/s | Interface navn | Produktbetegnelse | Teknisk standard |
| G1 | 1500 | 150 | SATA First generation | SATA 1,5Gb/s | SATA Revision 1.x |
| G2 | 3000 | 300 | SATA Second generation | SATA 3Gb/s | SATA Revision 2.x |
| G3 | 6000 | 600 | SATA Third generation | SATA 6Gb/s | SATA Revision 3.1 |
| Standard forventes udarbejdet i år 2011
(Betegnelse er ikke annonceret) |
8000 | 800 | - | SATA Express
(Underbetegnelse er ikke annonceret) |
SATA Revision 3.2 |
| Standard forventes udarbejdet i år 2011
(Betegnelse er ikke annonceret) |
16000 | 1600 | - | SATA Express
(Underbetegnelse er ikke annonceret) |
SATA Revision 3.2 |
SATA G1 er ikke væsentligt hurtigere end PATA med UDMA, men har så andre fordele (tyndt rundt kabel, mindre strømforbrug m.m.).
G2 og G3 er begge bagud-kompatible, så du kan bruge dine ældre SATA harddiske i en ny computer.
I skrivende stund (år 2011) er der masser af G2 og G3 udstyr på markedet, mens der stadig ikke findes SATA Express udstyr. Se også i leksikon: SATA II.
Note:
De store overførselshastigheder skal tages med et vist forbehold:
- En del af overførselshastigheden benyttes til dataprotokol (2-10%), så den effektivt overførte datamængde er ikke helt de angivne værdier.
- Der er i skrivende stund kun ganske få (og dyre) PATA harddiske, der kan overføre mere end ca. 50 MB/s til sine dataplader, mens SATA harddiske typisk kan overføre ca. 100 MB/s. Den høje hastighed kan altså kun opnås imellem computerens hukommelse og harddiskens cache-lager (midlertidigt lager). Et typisk harddisk-cachelager er på 2 til 16 MB, og når det er fyldt, så skal harddisken have tid til at overføre de gemte data til datapladerne.
- Hastigheder over 100 MB/s direkte til datalager, ses udelukkende ved SSD-harddiske.
Der er ikke nogen standardbetegnelse for hvor hurtigt dataoverførslen til/fra en harddisks dataplader foregår, og ofte angiver fabrikanterne slet ikke hastigheden i harddiskens tekniske specifikationer. Hvis du leder efter dette i en harddisks tekniske specifikationer, så skal du lede efter begreber som f.eks.:
- Internal Transfer Rate
- Sustained Transfer Rate
- Media Rate
- Media Transfer Rate
Kabel for SATA
Billedet herunder viser stikket på et tilslutningskabel for SATA.
Datastik:
| Ben | Når stik påsættes opnås kontakt i rækkefølgen |
Anvendelse | |
|---|---|---|---|
| 1 | 1 | Stel | |
| 2 | 2 | A+ (Tx) | |
| 3 | 2 | A- (Tx) | |
| 4 | 1 | Stel | |
| 5 | 2 | B- (Rx) | |
| 6 | 2 | B+ (Rx) | |
| 7 | 1 | Stel | |
| Kodningsrille | |||
Strømforsyningsstik:
| Lednings- farve |
Ben | Når stik påsættes opnås kontakt i rækkefølgen |
Anvendelse | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Kodningsrille | |||||
| Orange | 1 | 3 | +3.3 V Benyttes kun sjældent af harddiske. |
||
| 2 | 3 | ||||
| 3 | 2 | ||||
| Sort | 4 | 1 | Stel | ||
| 5 | 2 | ||||
| 6 | 2 | ||||
| Rød | 7 | 2 | +5 V | ||
| 8 | 3 | ||||
| 9 | 3 | ||||
| Sort | 10 | 2 | Stel | ||
| (Ikke en ledning) |
11 | 3 | Spinup signal. (hvis harddisken supporterer dette) Typisk ikke forbundet
til en ledning, |
||
| Sort | 12 | 1 | Stel | ||
| Gul | 13 | 2 | +12 V Benyttes ikke af alle harddiske. |
||
| 14 | 3 | ||||
| 15 | 3 | ||||
Parallel ATA (PATA)
Bemærk
Her i år 2017 er PATA helt væk fra almindelige nye computere (afløst af SATA). Nedenstående er altså nærmest af historisk interesse.
Der kunne jo være nogen derude, der stadig har en computer med PATA og en sejlivet harddisk, så for deres skyld bevarer jeg disse oplysninger.
Det ældste interface er det parallelle ATA interface. Det forkortedes oprindeligt ATA, men eftersom der nu findes mere end en type ATA-interface, så betegnes det med Parallel ATA og forkortes PATA.
Karakteristik
PATA's karakteristik:
- 2 harddiske pr. kanal (der hver især adresseres som "Master" eller "Slave").
- Der kan opstå "kødannelse" på en PATA-kanal.
Harddiskene deles om kanalen, og må derfor skiftes til at bruge den. Der kan altså ikke overføres data til/fra begge harddiske samtidigt. - 40-polet stik.
- Data overføres parallelt; 16 bit ad gangen.
- Signalniveauerne er 5 volt.
- Tilslutningskabel:
Fladkabel 40 ledere ved lave hastigheder (maks. længde 900 mm).
Fladkabel 80 ledere ved høje hastigheder (maks. længde 450 mm). - Hvis der kun er en harddisk tilsluttet en kanal, så skal den tilsluttes enden af fladkablet.
- Maksimal overførselshastighed 133 MB/s.
Tegningen viser princippet for 4 stk. harddiske. der er tilsluttet via et PATA interface:
Note:
ATA ses ofte angivet under markedsnavnet IDE (Integrated Drive Electronics).
Det er i dag muligt at købe runde tilslutningskabler til sit PATA-interface.
Overførselstilstande
Harddiske med PATA-interface, kan overføre data på to forskellige måder:
- PIO (Programmed Input/Output)
- kan overføre data med op til 16,7 MB/s, og kræver at computerens CPU er kraftigt involveret i overførslen af data.
- indeholder ikke nogen fejlkorrektion.
- DMA (Direct Memory Access)
- er opdelt i tre forskellige metoder, men fælles for dem alle er, at computerens CPU ikke er involveret i overførslen af data. Overførslen håndteres af Hard Disk Controlleren (den elektroniske enhed i computeren, hvor harddiskene er tilsluttet).
- er udviklet med tiden fra Single Word DMA (SW DMA), multiword DMA (MW DMA) og til Ultra DMA (UDMA). Det er udelukkende UDMA, der anvender fejlkorrektion (CRC).
NOTE:
Alle nyere harddiske med PATA-interface benytter UDMA.
Ultra DMA kaldes også for Ultra ATA.
Oversigt over overførselstilstande og hastigheder
Et PATA interface kan opsættes til at overføre data i forskellige "modes" (tilstande). Nedenstående tabel viser de forskellige tilstande (Mode) og hvilken hastighed, der kan overføres data med.
| PATA Overførselshastighed (Burst Speed) i MB/s | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Mode | PIO | Single word DMA |
Multi word DMA |
Ultra DMA |
Ultra DMA | |
| Antal Kabel- ledere stk. |
Maks. kabel- længde cm
|
|||||
| Mode 0 | 3,33 | 2,08 | 4,17 | 16,7 | 40/80 | 90 |
| Mode 1 | 5,22 | 4,17 | 13,3 | 25,0 | 40/80 | 90 |
| Mode 2 | 8,33 | 8,33 | 16,7 | 33,0 | 40/80 | 90 |
| Mode 3 | 11,1 | - | - | 44,0 | 80 | 45 |
| Mode 4 | 16,7 | - | - | 66,0 | 80 | 45 |
| Mode 5 | - | - | - | 100,0 | 80 | 45 |
| Mode 6 | - | - | - | 133,0 | 80 | 45 |
Note:
De store overførselshastigheder skal tages med et vist forbehold:
- En del af overførselshastigheden benyttes til dataprotokol (2-10%), så den effektivt overførte datamængde er ikke helt de angivne værdier.
- Der er i skrivende stund kun ganske få (og dyre) harddiske, der kan overføre mere end ca. 50MB/s til sine dataplader. Den høje hastighed kan altså kun opnås imellem computerens hukommelse og harddiskens cache-lager (midlertidigt lager). Et typisk harddisk-cachelager er på 2 til 16 MB, og når det er fyldt, så skal harddisken have tid til at overføre de gemte data til datapladerne.
Der er ikke nogen standardbetegnelse for hvor hurtigt dataoverførslen til/fra en harddisks dataplader foregår, og ofte angiver fabrikanterne slet ikke hastigheden i harddiskens tekniske specifikationer. Hvis du leder efter dette i en harddisks tekniske specifikationer, så skal du lede efter begreber som f.eks.:
- Internal Transfer Rate
- Sustained Transfer Rate
- Media Rate
- Media Transfer Rate
Kabler for PATA
Billedet herunder viser de to typer fladkabler for PATA.
- Til venstre et 40-leder-kabel for lave hastigheder: PIO og DMA.
- Til højre et 80-leder-kabel for høje hastigheder: UDMA.
Stikket er altid med 40 poler; UDMA kabler er blot med 80 ledere, hvor hver anden leder er forbundet til stel.
Bemærk at der er en rød leder på hvert af fladkablerne. Det angiver: "Ben nr. 1." (de vender ind imod hinanden på billedet).
Vigtigt
Brug ikke 80-leder PATA kabler, der er længere end de 45 cm, der er angivet som maksimal kabellængde, ved PATA Mode 3 til 6.
Du kan komme ud for, at du kan købe et PATA 80-leder kabel, der er længere end de anbefalede 45 cm. Køb det ikke! Det vil af og til (sporadisk) give dig problemer, som ligner harddiskfejl, med datatab og ærgrelser til følge.
Master/slave
Hvert kanal på en PATA kan tilsluttes 2 stk. harddiske. Det kræver 3 stik på hvert kabel; et stik til PATA-interface-controlleren, og et stik til hver af de 2 harddiske. Den ene harddisk skal opsættes som "Master" og den anden som "Slave". På den måde kan harddisk-controlleren (som sender data til og fra harddiskene) adressere harddiskene korrekt. "Master" er den harddisk, som computeren starter med at lede efter et operativsystem (f.eks. Windows) på.
Opsætningen af Master og Slave foretages ved hjælp af en såkaldte "jumpere" på de enkelte harddiske.
Der er 3 mulige indstillinger for en harddisk.
Tabellen herunder viser en beskrivelse af Master, Slave eller Cable Select:
| Betegnelse | Typisk forkortet som | Beskrivelse |
|---|---|---|
| Master | DS eller MA |
DS er forkortelse for Drive Select. MA er forkortelse for Master Harddisken er Master (uanset hvilket stik på kablet den tilsluttes). På trods af navnet, så har Master-harddisken ikke fortrinsret til kanalen. De fleste computere vil dog begynde med at tildele drev-bogstaver (C:, D: osv.) til den harddisk, der adresseres med master. Nogle ældre harddiske har også en SP jumper Slave Drive Present, Hvis der både er en Master og en Slave tilsluttet det samme kabel, og controlleren ikke kan finde Slave-harddisken, så skal både DS og SP jumperen sættes på den harddisk der er master og SL jumperen skal sættes på den harddisk der skal være Slave |
| Slave | SL | Harddisken er Slave (uanset hvilket stik på kablet den tilsluttes) |
| Cable Select | CS | Kablet afgør om harddisken er master
eller slave.
Det kræver dog at kablet er lavet til dette. Alle kabler, der med fordel kan adressere harddiskene ved hjælp af CS, er 80-leder-kabler og er mærket ved at give stikkene forskellige farver:
Hvis stikkene ikke er farvemærkede, så undgå at bruge CS. Bemærk: |
Ofte ses den forkortede betegnelse (MA, SL og CS) ved jumper-placeringen på harddisken Se vejledningen til din harddisk.
Mere om Cable Select
Adressering med Cable Select, opnås ved hjælp af ben nr. 28. Signalet på dette ben hedder CSEL (Cable Select). Ben 28 er ved PATA-interface-hosten forbundet til stel. Hvis ben nr. 28 er forbundet til stel ved harddisken, så bliver den adresseret som "Master", men er det ikke forbundet, så adresseres den som "Slave".
Hvis du vil undgå problemer med adresseringen af dine harddiske, så gør følgende:
- Benyt udelukkende Cable Select med 80-leder-kabler, der er farvekodede.
- Benyt altid opsætning med MA/SL-jumpere på harddisken, når du bruger 40-leder-kabler.
- Kontroller altid om dine harddiskes jumpere er sat korrekt (se vejledningen til din harddisk).
Note:
Hvis du benytter Cable Select, så tag dig i agt for ældre
40-leder-kabler. Der er masteren tilkoblet det midterste stik, mens
slaven er tilkoblet stikket i enden!
Dette skyldes at CS-funktionen er opnået ved, at bryde kablets leder nr. 28 imellem de to harddiskstik
ATAPI
ATAPI er en forkortelse af "Advanced Technology Attachment Packet Interface". Det er en udvidelse af PATA, som gør det muligt at tilslutte f.eks. CD-ROM-drev og Tapestreamere til ATA-interfacet. I dag indeholder alle PATA-interface-controllere denne mulighed.