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Achtung IDE-Festplatten und die unterschiedlichen Übertragungsmodi Reply to this Post Post Reply with Quote Edit/Delete Posts Report Post to a Moderator       Go to the top of this page




Die Übertragungsgeschwindigkeiten von Festplatten und Peripherielaufwerken (CD-ROM, DVD-ROM etc.) haben sich in den letzten Jahren so sehr erhöht, daß insbesondere auf dem Festplattensektor der ehemalige Geschwindigkeitsvorteil der SCSI-Technologie nahezu ausgeglichen wurde.
Wir wollen euch an dieser Stelle einmal die einzelnen Übertragungsmodi von Festplatten vorstellen, da es diesbezüglich doch gerne einmal zu Irritationen und Verwechslungen kommt.


PIO-Modus

Vor Einführung des PCI-Busses arbeiteten IDE-Festplatten grundsätzlich im PIO-Mode (programmed I/O), in dem der Prozessor für den Datentransfer von und zu der Platte verantwortlich ist.

Transfermodus

Datenrate

PIO-Mode 0

3,3 MB/s

PIO-Mode 1

5,2 MB/s

PIO-Mode 2

8,3 MB/s

PIO-Mode 3

11,1 MB/s

PIO-Mode 4

16,6 MB/s

Die maximale Datenrate von IDE-Geräten wird durch den PIO- bzw. DMA-Modus bestimmt, in dem das jeweilige Laufwerk angesprochen wird. Stellt man den IDE-Modus im Standard-Bios-Setup des Rechners auf "Auto", dann wird der aktuelle Betriebsmodus beim Boot-Vorgang angezeigt.

Busmastering

Sind Festplatten über einen Controller mit dem PCI-Bus verbunden, dann können sie als Busmaster fungieren, d.h. über den PCI-Bus Speicherzugriffe ohne Kontrolle durch den Prozessor oder DMA-Controller vorzunehmen. Busmastering wird auch als "First Party"-DMA (Direct Memory Access) bezeichnet, da - anders als etwa bei Diskettenlaufwerken - kein DMA-Controller als "dritte Partei" beteiligt ist.

Transfermodus

Datenrate

Single-Word-DMA 0

2,1 MB/s

Single-Word-DMA 1

4,2 MB/s

Single-Word-DMA 2

8,3 MB/s

Multi-Word-DMA 0

4,2 MB/s

Multi-Word-DMA 1

13,3 MB/s

Multi-Word-DMA 2

16,6 MB/s

Im Ultra-ATA-Mode (UltraDMA/33 und UltraDMA/66/) wird sowohl bei der steigenden als auch bei der fallenden Faktflanke des mit 8,3 MHz getakteten IDE-Kanals ein 16 Bit breites Datenwort übertragen.

Die Terminologie kann im Sprachgebrauch verschieden sein und bedeutet dasselbe: "Ultra ATA/66", "UDMA66", "UltraDMA-66", "UltraDMA 4" oder "UltraDMA Mode 4"

Transfermodus

Datenrate

UltraDMA 0

16,6 MB/s

UltraDMA 1

25,0 MB/s

UltraDMA 2

33,3 MB/s

UltraDMA 3

45,0 MB/s

UltraDMA 4

66,6 MB/s

UltraDMA 5

100 MB/s

UltraDMA 6

133 MB/s

Bemerkung: Ab UltraDMA-3 sind 80polige Spezialkabel notwendig. Der EIDE (Enhanced IDE) Standard umfaßt die Transfermodi ab PIO 3, Multi-Word-DMA 1 und UltraDMA 0.

Busmaster-Modus aktivieren

Zur Aktivierung des Busmaster-Modus muß ein multitaskingfähiges Betriebssystem wie Windows 9x, NT/2000/XP oder Linux mit entsprechendem Treiber vorhanden sein.

Bei Mainboards mit Intel-Chipsätzen muß der dem Board beiliegende IDE-Treiber nur bei den älteren Windows-95-Versionen 950 und 950a (OSR1) verwendet werden. Neuere Windows-95-Versionen und Windows 98 bringen bereits Busmaster-Treiber von Microsoft mit. Hier dürfen die Intel-Treiber auf keinen Fall installiert werden! Zur Not kann man irrtümlich aufgespielte Intel-Dateien mit dem Treiber in der Versrion 3.02 wieder loswerden, hier gibt es eine Deinstallationsoption.

Nicht-Intel-Chipsätze werden teilweise auch durch Windows 98 unterstützt. Die neueste Version des Busmaster-Treibers vom Hersteller des Chipsatzes ist auf jeden Fall zu empfehlen.

Wichtig ist auch ein Blick in den Windows-Gerätemanager. Bei Verwendung der Microsoft-Treiber sollte im Eigenschaften-Dialogfeld der IDE-Geräte die Option "DMA" aktiviert sein. Bei VIA-Treibern kann dieses Kontrollkästchen auch fehlen, die DMA-Unterstützung für die einzelnen Geräte wird hier über das Setup-Programm des Treibers eingestellt.


Bei Problemen mit UltraDMA-33 Festplatten

Manche ältere Festplatten arbeitet nicht einwandfrei im UltraDMA-Modus, obwohl sie hierfür spezifiziert sind. Der Fehler tritt in dem Moment auf, wenn die Busmaster-Treiber unter Windows aktiviert werden. Schalten Sie im Bios-Setup unter Integrated Peripherals den UDMA-Modus auf Disabled um, dann wird der UltraDMA-Modus zwar deaktiviert, aber der normale Busmaster-Modus läßt sich weiterhin nutzen.


Voraussetzungen für UltraDMA-66

Zur Unterstützung des UltraDMA-66 Modus' müssen folgende Komponenten UDMA66-tauglich sein:

Zur Unterstützung des UltraDMA-66 Modus' müssen folgende Komponenten UDMA66-tauglich sein:

  • Die betreffende Festplatte
  • Das verwendete IDE-Kabel. Die Steck-Anschlüsse sind weiterhin 40-polig, das Flachbandkabel ist jedoch 80-polig.
  • Der im Chipsatz des Mainboards integrierte IDE-Controller
  • Das Betriebssystem und der IDE Treiber
  • Das Bios des Mainboards

Einige der ersten UltraDMA-66 Festplatten wurden bei der Auslieferung softwaremäßig auf UltraDMA-33 begrenzt. Wenn man weiß, daß der verwendete Mainboard-Chipsatz auch den höheren UltraDMA-66 unterstützt, dann läßt sich dieser mit einem Konfigurations-Tool von der Homepage des Festplatten-Herstellers schnell freischalten.

IDE-Kabel für UDMA-66 und UDMA-100 (ATA-66/100)

Wichtig: Blauer Anschluß an den IDE-Controller!
Sonst wird das Kabel vom Mainboard-BIOS nicht erkannt.

Wie bei Ultra-DMA/33 überträgt auch das Ultra-DMA/66-Protokoll sowohl bei der steigenden als auch bei der fallenden Faktflanke des mit 8,3 MHz getakteten IDE-Kanals ein 16 Bit breites Datenwort. Die Verdopplung der Datenrate bei Ultra-DMA/66 beruht auf der drastischen Verkürzung der Setup- und Hold-Zeiten. Um bei der hohen Bandbreite und den verkürzten Einschwingzeiten sauber arbeiten zu können, werden bei diesem Protokoll 80polige Spezialkabel (Bild unten) benötigt, die an den farbigen Steckverbindungen (Blau an den Controller, Schwarz und Grau an die Festplatten) erkennbar sind. Dieses Kabel ist für ATA-66 und ATA-100 geeignet.

Der schwarze Stecker des 80poligen IDE-Kabels ist für den IDE-Master vorgesehen, und der graue für den Slave. Sie unterscheiden sich nur in der Belegung des Cable-Select-Signals, durch das eine Platte automatisch erkennen kann, ob sie als Master oder als Slave arbeiten soll. Diese Automatik tritt in Kraft, wenn man die Jumper bei beiden Platten auf "Cable Select" setllt. Konfiguriert man das Laufwerk am grauen Stecker jedoch manuell als Master und das am schwarzen als Slave, so arbeiten sie ebensogut zusammen wie umgekehrt.




Der Stecker des UDMA-66- bzw. UDAM-100-Kabels besitzt wie ein herkömmliches EIDE-Kabel 40 Pole. Durch die zwischen den Signalleitungen eingebrachten Masseleitungen steigt die Zahl der Adern des Flachbandkabels jedoch auf 80. Mit einem herkömmlichen Kabel werden die Festplatten höchstens im Ultra-DMA/33-Modus betrieben.


Falls das Mainboard nicht UltraDMA-66 unterstützt

Die diversen Weitereintwicklungen der IDE-Schnittstelle sind auf- und abwärts kompatibel: Neue Laufwerke arbeiten an älteren Hostadaptern ebenso wie umgekehrt - natürlich nur so schnell wie das jeweils langsamere Interface. UDMA66/100/133-Festplatten sollten also auch problemlos im UDMA33-Modus betrieben werden können, falls nicht alle Bedingungen für UDMA33 erfüllt sind. Die Umschaltung erfolgt automatisch. Falls das BIOS UDMA66/100/133-Festplatten nicht korrekt handhabt, dann könnte beim Bootvorgang "UDMA4" angezeigt werden, bzw. unter Windows 98 wird im Gerätemanager der Systemsteuerung der DMA-Modus nicht aktiviert, so daß die Platte entweder langsamer als im UDMA33-Modus läuft oder sogar gar nicht funktioniert. In diesem Fall ist ein Bios-Update durchzuführen.

Falls UDMA66/100/133-Festplatten von einem Mainboard nicht richtig angesteuert werden, kann man auch mit Hilfe eines Tools vom Festplatten-Hersteller den UltraDMA-66/100/133-Modus abschalten, so daß die Festplatten nur noch maximal mit dem UltraDMA-33 (Modus 2) betrieben werden können.



Serial ATA I und II

Die Features in Kürze:
-150 MB/s maximale Transferrate (300/600 MB/s vorgesehen).
-Hot-Plug-Fähigkeit.
-Zwei Stromsparmodi: Partial und Slumber
Overlapping (Kommandos).
-Tagged Command Queueing.
-7-Adriges Datenkabel, nur 8 mm breiter Stecker
Kabellänge maximal 1 Meter.


- Um Mißverständnissen vorbeugen:
S-ATA läuft nicht etwa mit UDMA-7, S-ATA hat einen eigenen Standard, nämlich S-ATA I. Das entspricht dem P-ATA/IDE Modus UDMA-7, wenn es ihn geben würde...
Aus Kompatibilitätsgründen sind einige S-ATA-HDDs auf Geschwindigkeiten reduziert, die UDMA-5 entsprechen würden. Dieses läßt sich nur mit Hilfe entsprechender Tools umstellen.




Die Serial-ATA-Technik erlaubt theoretische Übertragungsraten von bis zu 150 MByte/s (1000er Basis). Und für die weitere Entwicklung ist geplant, diesen Wert bis 2007 noch zwei Mal zu verdoppeln. Mit APT Technologies, Dell, IBM, Intel, Maxtor, Seagate und Quantum (jetzt Maxtor) hatten sich im Jahr 2000 sieben Firmen zusammengetan, um die Spezifikation für Serial-ATA zu erstellen.
Die neue Technik verspricht Software-Kompatibilität, geringere Leistungsaufnahme, höhere Geschwindigkeit, kleinere (preisgünstigere) Steckverbinder sowie dünnere und längere Kabel. Damit ergeben sich in PC-Gehäusen bessere Bedingungen hinsichtlich der Luftströme zur Kühlung von CPUs, Speicher und Festplatten.
Im August 2001 wurde die finale Spezifikation Serial-ATA 1.0 verabschiedet. Seit Anfang 2003 sind erste Festplatten und Controller erhältlich.
SATA II ist die Erweiterung von SATA der Version 1. SATA-II-Festplatten lassen sich auch an der SATA-Schnittstelle der Vorgängerversion anschließen. Sie laufen dann mit einer geringeren Schnittstellengeschwindigkeit und verzichten auf moderne Festplatten-Features. Unabhängig von der Geschwindigkeit dürfen auch die gleichen Kabel verwendet werden.
SATA-II-konforme Kabel unterscheiden sich von den einfachen SATA-Kabeln nur durch den Schnappverschluss am Stecker. Die Verbindung zwischen Laufwerk und Motherboard ist dann deutlich fester. Locker sitzende Kabel gibt es dann nicht mehr.
Die Serial-ATA-II-Spezifikation bringt das Native Command Queuing (NCQ), was unter dem Namen Tagged Command Queuing im SCSI-Bereich bereits seit vielen Jahren bekannt ist. NCQ erlaubt dem Festplatten-Controller das Puffern von Lese-Befehlen und die Reihenfolge der Abarbeitung eigenständig zu regeln. So soll durch die Umsortierung die Lese-Kopf-Bewegungen optimiert und dadurch die Zugriffszeit verkürzt werden.
Serial-ATA-II unterstützt theoretisch 3 GBit/s, bei einer Nettodatenrate von 300 MByte/s. Weil Festplatten auch in Zukunft die Daten nicht so schnell speichern und lesen können, ist die Schnittstelle bei vielen Festplatten nur für 1,5 GBit/s ausgelegt.

S-ATA-RAID-0 in der Praxis




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