ATA/ATAPI

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34-Pin-Floppy- und 40-Pin-ATA-Stiftleiste (am Host bzw. am Peripheriegerät)
80- und 40-adrige ATA-Kabel zum Verbinden von Host zu Gerät

Advanced Technology Attachment (kurz ATA) ist ein Standard für den parallelen Datentransfer zwischen Speichermedien bzw. Laufwerken und der entsprechenden Schnittstelle eines Computers, wie er bei der (E)IDE-Verbindung eingesetzt wird.

Advanced Technology Attachment with Packet Interface (kurz ATAPI) verwendet diese physikalische Schnittstelle und erweitert das Protokoll der Datenschnittstelle so, dass darüber gekapselte SCSI-Pakete übertragen werden können. Die dadurch möglichen SCSI-Befehle erweitern den Einsatzbereich von ATA über den ursprünglich reinen Festplattenbetrieb hinaus. So können mit ATAPI zusätzlich auch Geräte wie Wechselplatten, optische Laufwerke und Bandlaufwerke verwendet werden.

Integrated Drive Electronics (kurz IDE) ist eine physikalische Datenleitung, die von IDE-Controllern gesteuert wird. Die erste Generation von PCs (etwa ab 1984) hatte keine integrierte Steuereinheit – sie musste über Busse (ISA, PCI usw.) nachgerüstet werden. Einige Soundkarten waren mit einem IDE-Controller ausgestattet, der mindestens eine IDE-Buchse aufwies (für ein bis zwei Geräte). EIDE (= enhanced IDE) ist die Bezeichnung für zwei Controller mit vier Datenleitungen. Die IDE-Controller von Soundkarten waren meistens nur zu bestimmten Geräten wie CD-ROM- und DVD-Laufwerken kompatibel. Gesonderte Steuereinheiten waren für IDE-Festplatten und IDE-Bandlaufwerke erforderlich. Später wurden die IDE-Controller direkt auf der Hauptplatine angeordnet und ab etwa 2005 nach und nach von SATA-Steuereinheiten abgelöst. Es gibt aber spezielle IDE-RAID-Controller in Form von Erweiterungskarten für PCI-Steckplätze auf der Hauptplatine.

Der ATA-Standard wurde vom T13 Technical Committee des InterNational Committee for Information Technology Standards (INCITS) erarbeitet und durch das American National Standards Institute (ANSI) als US-amerikanische Norm verabschiedet. Die ersten Normen ATA-1 bis ATA-3 wurden durch die ATAPI-Norm erweitert, um SCSI-Befehle mit Hilfe des Packet-Befehls des ATA-Protokolls übertragen zu können. Das führte zu der Benennung in ATA/ATAPI-4 bis ATA/ATAPI-7; siehe Abschnitt Versionen des ATA-Standards.

Das T13-Komitee hat Anfang 2010, wie T10 ein Jahr davor, den öffentlichen Zugang zu allen Dokumenten gesperrt. Ältere Dokumente können noch über die alten Links erreicht werden.[1]

Neben diesen Versionsbezeichnungen existieren für bestimmte ATA/ATAPI-Versionen Synonyme wie Fast ATA und Ultra ATA, um die Geschwindigkeit besonders gegenüber von ATA-1 bis ATA-3 herauszustellen. Mittlerweile wird die Bezeichnung Parallel ATA (PATA, auch P-ATA) synonym für alle ATA-Varianten und das (E)IDE-Interface verwendet, um diese grundsätzlich von SATA abzugrenzen. PATA-Schnittstellen in einem modernen Rechner gewährleisten also ihre Kompatibilität mit Komponenten wie DVD-Brenner oder Superfloppy-Laufwerke, die ältere Anschlüsse aufweisen.

Geschichte[Bearbeiten]

Der amerikanische Festplattenhersteller Western Digital wurde 1984 von Compaq beauftragt, einen Festplattencontroller zu entwickeln. Im Gegensatz zu den ATA-Vorgängern ST506 (mit den Aufzeichnungsverfahren MFM oder RLL) und dem Enhanced Small Disk Interface (ESDI) sollte die Kommunikation über ein einziges 40-poliges Flachkabel erfolgen und sich ein größerer Teil der Controller-Elektronik auf dem Peripheriegerät (z. B. Festplatte) befinden.

Western Digital nannte diese Schnittstelle Integrated Drive Electronics (IDE) (1986). In Kooperation mit anderen Festplattenherstellern wurde das als gemeinsamer Standard etabliert, der 1989 als ATA-1 verabschiedet wurde. Bis heute gilt der Begriff „IDE“ als Synonym für „ATA“ bzw. heute „PATA“. Die Bezeichnung AT deutet noch auf den IBM PC/AT (Advanced Technology) mit 80286-Prozessor hin.

Western Digital erweiterte und verbesserte diesen Standard mit neuen Merkmalen. Der Marketingname EIDE für „Enhanced IDE“ (entspricht ATA-2) war geschaffen und wird seither gemeinhin als Oberbegriff für alle Verbesserungen von IDE verwendet. Tatsächlich existieren eine Vielzahl weiterentwickelter Spezifikationen (siehe unten).

Bei der ATA/ATAPI-Schnittstelle verfügen die angeschlossenen Geräte über einen eigenen Controller. Mit diesem eingebauten Controller kommunizieren sie mit dem Host (über einen Host-Adapter, z. B. eine Schnittstellenkarte). ATA/ATAPI-Geräte werden mit einem Flachbandkabel an die 40[2]-polige Schnittstelle des Hosts angeschlossen (ATA-40). Zwei Geräte pro Anschluss sind möglich, diese werden dabei als Device 0 (auch Master, MA) bzw. Device 1 (auch Slave, SL) bezeichnet. In der Regel wird Device 0 am Ende des Kabels angeschlossen. Die Einstellung des Device-0- bzw. -1-Status erfolgt meist über Jumper. Bei vielen Geräten gibt es auch die Möglichkeit des „Cable Select“ (CS). Dazu müssen beide Geräte auf CS gestellt werden, wobei ein spezielles Anschlusskabel den Device-0- bzw. -1-Status vergibt.

Vereinfachend gesagt, beschreibt ATAPI ein Verfahren, um (eine Teilmenge von) SCSI-Befehle(n) über die ATA-Schnittstelle zu übermitteln. Genaugenommen setzt ATAPI also auf ATA auf. Da diese jedoch seit ATA/ATAPI-4 in einem gemeinsamen Standard beschrieben werden, wird gemeinhin der Begriff ATA/ATAPI verwendet.

Zur Nomenklatur[Bearbeiten]

Wie im Abschnitt Geschichte angedeutet, erfolgte der Übergang vom Industriestandard zu einem offiziellen Standard erst, nachdem schon längere Zeit ATA-Geräte hergestellt wurden: Der letzte Entwurf des Standardisierungsgremiums T13 Technical Committee für den ATA-1-Standard[3] ist auf 1994 datiert, obwohl ATA-Geräte schon seit Mitte der 1980er-Jahre hergestellt werden. Daher hatte sich schon zum Zeitpunkt der Veröffentlichung des offiziellen Standards Master und Slave als allgemein übliche Bezeichnung der beiden von einem ATA-Anschluss ansprechbaren Geräte durchgesetzt. Aus technischer Sicht jedoch erscheinen diese Bezeichnungen nicht gerechtfertigt, da die Ansteuerung beider Geräte durch den Host (normalerweise den Computer) praktisch gleichwertig erfolgt. Die Veröffentlichungen des T13 Technical Committee benutzen stattdessen die Bezeichnungen Device 0 und Device 1, die den technischen Gegebenheiten eher Rechnung tragen. In seinem gegenwärtigen Zustand benutzt dieser Artikel die Nomenklatur des T13 Technical Committee, um die dadurch gegebene offizielle Sprachregelung zu reflektieren, gefolgt von Master bzw. Slave in Klammern, um die allgemeine Verständlichkeit zu wahren.

Sonderform[Bearbeiten]

Ein Adapter zum Anschließen von 2,5″-Notebookplatten an übliche Mainboards. Über das Kabel wird die Stromversorgung geführt; die Signalleitungen befinden sich im schwarzen Steckergehäuse.
Ein CompactFlash-IDE-Adapter

ATA 44: Für Notebooks gibt es Sonderformen der Schnittstelle, die zusätzlich noch die Versorgungsspannung (+5 V) und bei optischen Laufwerken auch Audiosignale übertragen. Diese werden bei 2,5″-Festplatten ATA-44 und bei optischen SlimLine-Laufwerken ATA-50 genannt. (Die Zahl gibt dabei die Anzahl der Steckkontakte an.)

ATA ZIF: Für in Mediaplayern verwendete 1,8″-Festplatten gibt es eine Sonderform mit 40-poliger Buchse. Sie wird allerdings auch in UMPCs und einigen Notebooks verwendet.

Versionen des ATA-Standards[Bearbeiten]

Werden zwei Geräte mit verschiedenen ATA-Versionen an dasselbe Kabel angeschlossen, entscheidet bei älteren Controllern das langsamere Gerät über die Geschwindigkeit beider Geräte. Moderne ATA-Controller (seit ca. 1998) können die Geschwindigkeit für jedes Gerät getrennt steuern, so dass langsame Geräte nicht mehr den gesamten Bus ausbremsen.

ATA-1 (1989–1999, ANSI X3.221-1994)[Bearbeiten]

Gleichzeitige Ansteuerung von maximal zwei Festplatten mit bis zu 8,3 MB/s (MB = Megabyte; 1 MB/s = 1000 kB/s = 1.000.000 Byte/s).

ATA-1 arbeitet asynchron.

Verwendung finden mehrere PIO-Modi (Programmed I/O) und DMA (Direct Memory Access)-Varianten:

  • PIO-Modus 0: 3,3 MB/s; PIO 1: 5,2 MB/s; PIO 2: 8,3 MB/s
  • Single Word DMA Modus 0: 2,1 MB/s, DMA single 1: 4,2 MB/s, DMA single 2: 8,3 MB/s
  • Multi Word DMA Modus 0: 4,2 MB/s

ATA-2 (1994–2001, ANSI X3.279-1996)[Bearbeiten]

Die Steuer- und Datensignale können mit ATA-2 synchron übertragen werden. Leistungsfähigkeit bis zu 16,6 MB/s. Neue Übertragungsmodi: Block transfers, Logical Block Addressing.

  • PIO-Modus 3: 11,1 MB/s; PIO 4: 16,6 MB/s
  • DMA-Modus 1: 13,3 MB/s, Modus 2 (DMA 2): 16,6 MB/s (ab hier immer Multi Word)
  • Fast ATA umfasst ATA-2, PIO 3, DMA 1
  • Fast ATA-2 umfasst ATA-2, PIO 4, DMA 2

ATA-3 (1996–2002, ANSI X3.298-1997)[Bearbeiten]

ATA-3 weist gegenüber seinem Vorgänger ATA-2 zwei neue Funktionen auf: S.M.A.R.T und das Security Feature Set. Leistungsfähigkeit und Übertragungsmodi haben sich gegenüber ATA-2 nicht verändert.

ATA/ATAPI-4 (1997–2008, ANSI NCITS 317-1998)[Bearbeiten]

Mit ATA/ATAPI-4 werden CD-ROM-Laufwerke und CD-Brenner erstmals in den Standard eingebunden. Dazu wird der Standard erstmals ATA/ATAPI genannt, was für ATA Packet Interface steht. Das Packet Interface definiert einen Layer, um SCSI-Kommandos über das ATA-Protokoll senden zu können. Leistungsfähigkeit: 33,3 MB/s. Es wird ein neuer Modus namens Ultra-DMA (UDMA) eingeführt. ATA/ATAPI-4 ist jedoch zu den alten Modi PIO und DMA kompatibel.

  • Mit UDMA wurde der Standard um den Cyclic Redundancy Check erweitert.
  • Ultra DMA mode 0: 16,7 MB/s; UDMA 1: 25,0 MB/s: UDMA 2: 33,3 MB/s.
  • Ultra ATA/33 ist eine verbreitete Abkürzung von ATA-4 mit UDMA 2.

Mit dem Host-Protected-Area-Feature (HPA) kann ein geschützter Bereich auf der Platte angelegt werden.

ATA/ATAPI-5 (seit 1999, ANSI NCITS 340-2000)[Bearbeiten]

ATA-5 enthält einen neuen Modus: Ultra DMA 4. Leistungsfähigkeit 66,6 MB/s, daher auch UDMA-66 genannt (UDMA 3: 44,4 MB/s). Für den ATA-5-Standard ist ein spezielles 80-adriges Kabel erforderlich. Es hat zwar weiterhin nur 39 Anschlusspins, allerdings befinden sich 41 zusätzliche Leitungen mit Masseanschluss jeweils zwischen den Datenleitungen. Diese sorgen für eine definierte Wellenimpedanz der Signalleitungen zur Verringerung von Reflexionen. Weiterhin verringern sie das Übersprechen zwischen den Signalleitungen. Beides könnte ansonsten zu Übertragungsfehlern führen.

ATA/ATAPI-6 (seit 2000, ANSI NCITS 361-2002)[Bearbeiten]

Mit ATA-6 und dem Modus Ultra-DMA-100 (UDMA 5) sind Datenraten bis 100 MB/s möglich. Daher findet sich hier auch oft die Bezeichnung ATA/100. Auch wurden neue ATA-Befehle eingeführt, die 48 Bit große Sektoradressen erlauben (LBA-48), was die maximal ansprechbare Kapazität von 228 · 512 Byte = 128 GiB auf 248 · 512 Byte = 134.217.728 GiB (≈ 144.115.188 GB) = 128 PiB erhöht.

Eine weitere Neuerung ist Automatic Acoustic Management (AAM).

Mit dem Device Configuration Overlay (DCO) ist es möglich, bestimmte in den Identify-Informationen einer Platte gemeldete Werte zu beeinflussen. So können beispielsweise die Feature-Bits für einzelne DMA-Modi, SMART-Features, AAM oder HPA deaktiviert oder die gemeldete Größe der Platte reduziert werden. Mit Hilfe des ursprünglich für UNIX-Systeme entwickelten Systemprogramms hdparm kann beispielsweise diese Information mit sudo hdparm --dco-identify /dev/<Gerätename> bei einer bestimmten Festplatte abgefragt werden.

ATA/ATAPI-7 (seit 2001, ANSI INCITS 397-2005)[Bearbeiten]

Mit ATA/ATAPI-7 wird im Standard erstmals zwischen paralleler und serieller Übertragung und dem gemeinsamen Befehlssatz (ATA/ATAPI Command Set, ACS) unterschieden. Retronym wurde der bisherige Standard PATA (parallel ATA) genannt und die serielle Version SATA.

Mit dem PATA-Modus Ultra-DMA-133 (UDMA 6) sind Datenraten bis 133 MB/s möglich. Daher findet sich hier auch oft die Bezeichnung ATA/133.

ATA-8 (seit 2005, ANSI INCITS 452-2008)[Bearbeiten]

Mit ATA-8 wurden Fehler behoben und der Standard neu strukturiert. Er ist weiterhin kompatibel zu den Vorgängerversionen. Neu ist etwa, dass ATA-8 in vier Dokumente unterteilt wird, dem Architecture Model (ATA8-AAM), dem Command Set (ATA8-ACS), dem Parallel Transport (ATA8-APT) und schließlich dem Serial Transport (ATA8-AST). Das erlaubt eine weiterführende Abstrahierung der Definition der Befehle, des Architecture Models und schließlich des Transports. Der Kommandosatz ATA8-ACS wurde im September 2008 als ANSI INCITS Standard veröffentlicht.

Gelöscht wurde u. a. ein Kapitel über die Definition der Festplatten-/Controller-Register, aus offizieller Seite ließ man verlauten: „ATA8-ACS is documenting the command set and not the transport“. Eine weitere interessante Beobachtung ist, dass nun wirklich das Software-Protokoll mit der hardwaretechnischen Umsetzung abstrahiert wurde. Wurde in ATA/ATAPI-7 Volume 1 (entspricht Command Set und Architecture Model) noch mehrfach darauf hingewiesen, dass das SATA-Interface eine teilweise andere Programmierung/Übertragung als das PATA-Interface (vgl. IDE) hat, tauchen solche Hinweise in ATA-8 nicht mehr auf, vielmehr wurden viele Passagen entfernt und in ATA8-APT und ATA8-AST ausgelagert. Damit will man einen Schritt in die Zukunft gehen, denn in der Systemprogrammierung dominierten bisher immer nur die PATA-Laufwerke, während über SATA große Unklarheit herrschte.

Erstmals gibt es über die SCT Commands eine standardisierte Möglichkeit, die aktuelle Temperatur, Minimal- und Maximalwerte und den Temperaturverlauf der letzten Betriebsstunden auszulesen. Festplatten mit dieser Funktion sind seit 2006 verfügbar. Die aktuelle Temperatur konnte zwar bisher meist als S.M.A.R.T-Attribut ermittelt werden, das war aber nicht Bestandteil des ATA-Standards.

ACS-2 (seit 2008), ACS-3 (seit 2011)[Bearbeiten]

Nach der Veröffentlichung des ATA8-ACS-Standards erfolgt die Weiterentwicklung des Kommandosatzes unter dem Namen ACS-2, seit 2011 unter ACS-3. Die letzte ACS-2 Revision wurde bisher nicht als offizieller ANSI INCITS Standard veröffentlicht.

Eine Neuerung von ACS-2 ist „Device Statistics“. Hiermit lassen sich Werte wie Betriebsstunden, Anzahl der Resets, Anzahl der Lese- und Schreibvorgänge, Anzahl der Fehler und die Temperatur abfragen. Im Gegensatz zu den S.M.A.R.T.-Attributen ist die Bedeutung aller Werte standardisiert.

Vergleich[Bearbeiten]

Alle neuen Versionen sind bis zu ATA/ATAPI-4 abwärtskompatibel: neuere Festplatten können damit auch an älteren Rechnern betrieben werden, ältere Laufwerke auch an neueren Schnittstellen angeschlossen werden.

Standard ATA-1 ATA-2 ATA-3 ATA/ATAPI-4 ATA/ATAPI-5 ATA/ATAPI-6 ATA/ATAPI-7
Max. Datenrate: 8,3 MB/s 16,6 MB/s 16,6 MB/s 33,3 MB/s 66,6 MB/s 100 MB/s 133 MB/s
Zusammenfassung der ATA/ATAPI-Versionen nach Einführungsjahr
1997 Parallel ATA ATA/ATAPI-4 Ultra ATA/33 Ultra DMA 2 40-adriges Kabel 33,3 MB/s CD-ROM
1999 Parallel ATA ATA/ATAPI-5 Ultra ATA/66 Ultra DMA 4 80-adriges Kabel 66,6 MB/s Festplatten / CD-ROM
2000 Parallel ATA ATA/ATAPI-6 Ultra ATA/100 Ultra DMA 5 80-adriges Kabel 100 MB/s Festplatten
2001 Parallel ATA ATA/ATAPI-7 Ultra ATA/133 Ultra DMA 6 80-adriges Kabel 133 MB/s Festplatten

Adressierungsprobleme[Bearbeiten]

Ältere ATA-Controller bzw. ältere Systemsoftware können oft nur Festplatten bis zu einer bestimmten Kapazität ansprechen. Dadurch kann gegebenenfalls nur ein Teil der Festplattenkapazität genutzt werden. Typische Grenzen sind 504 MiB, 8 GiB, 32 GiB, 128 GiB. Die 128-GiB-Grenze resultiert aus der Verwendung von 28-Bit-LBA, denn mit 28 Bit kann man nicht mehr als 228 Sektoren (das entspricht 128 GiB) ansprechen. Dafür gibt es die Erweiterung auf 48-Bit-LBA, welche den Adressraum erheblich erweitert. Die anderen Grenzen werden durch die CHS-Adressierung begründet, also durch die Aufteilung in Zylinder, Kopf und Sektor – wobei hier für jeden einzelnen Wert eigene Grenzen gelten, und die CHS-Adressierung schon beim ersten Standard von X3T10 obsolet war. Noch heute verwenden viele Systemprogramme – etwa Bootmanager oder Partitionierungstools, die sich beim Start laden – die CHS-Adressierung.

Abhilfe schaffen moderne Hardware und Software. So wurden in der Vergangenheit oft BIOS-Updates herausgegeben, die diese Probleme beheben. Durch die heutigen Standards und Software-Implementationen sind Adressierungsprobleme praktisch ein Problem der Vergangenheit geworden.

Durch die Partitionstabelle des MBR beschränkt sich die Verwendung von klassischen Laufwerken in Systemen auf eine 2-TiB-Grenze, die nur durch die Verwendung der EFI-GUID Partition Table „umgangen“ werden kann. Die 2-TiB-Grenze wird durch die 32-Bit-Größe der Sektorangaben in den Partitionseinträgen verursacht.

Eine einfachere Möglichkeit, die 2-TiB-Grenze zu umgehen, ist es, die Größe der Datenblöcke auf 1024 Bytes oder 2048 Bytes zu erhöhen, was den adressierbaren Bereich auf 4 TiB bzw. 8 TiB vergrößert. Das reduziert jedoch auch die kleinstmögliche Clustergröße auf 1024 bzw. 2048 Bytes, was aber wenig relevant ist, da Clustergrößen unter 4096 Bytes ohnehin kaum verwendet werden.

Passwortschutz[Bearbeiten]

Die meisten aktuell auf dem Markt verfügbaren ATA- und Serial-ATA-Festplatten verfügen über einen 32 Byte langen Passwortschutz mit General- und Nutzerschlüssel, ohne den nicht auf die Daten der Festplatte zugegriffen werden kann. Ein mit Systemrechten laufendes Programm kann ein Passwort setzen und dem Nutzer die Daten unzugänglich machen.

Das Security Feature Set ist von IBM 1998 erstmals außerhalb von Notebooks verwendet worden und erreichte breite Anwendung, seit Seagate 3,5″-Festplatten für die Xbox lieferte.

Die Festplatten erlauben auch, das Setzen eines neuen Passworts zu verhindern. Diese Funktion muss allerdings bei jedem Systemstart aufgerufen werden. Im BIOS kann das noch vor dem Start des Betriebssystems geschehen, was allerdings nur von wenigen BIOS unterstützt wird. Beim Bootvorgang kann ein Zusatztool aufgerufen werden, welches die Festplatte abriegelt.

Steckerbelegung[Bearbeiten]

Der ATA-Anschluss (ATA-40) ist eine 40-polige zweireihige Stiftleiste[2], Rastermaß 2,54 mm (100MIL):

Wannenstecker am Laufwerk (Draufsicht auf die Stifte)

  39________  ________1 ungerade Pin-Nummern
  |····················|
  |·········· ·········|
  40¯¯¯¯¯¯¯¯20(Key)¯¯¯2 gerade Pin-Nummern

Buchsenleiste am Kabel (Draufsicht, von vorn)

   1________--________39 ungerade Pin-Nummern
  |oooooooooooooooooooo|
  |ooooooooo*oooooooooo|
   2¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯40 gerade Pin-Nummern

Bei einem korrekt verdrahteten Flachkabel liegt Pin 1 auf der farblich (meist rot) gekennzeichneten Ader. Als zusätzliche Sicherheit ist die Buchse für Pin 20 (im Bild mit * gekennzeichnet) bei vielen Steckern verschlossen, um falsches Aufstecken zu verhindern. Wannenstecker mit Mittelnut sind inzwischen nicht nur bei den Laufwerken selbst, sondern auch auf Controllern und Motherboards Standard. Da die Buchsenleiste eine Nase an der entsprechenden Stelle hat, ist eine Verpolung ausgeschlossen.

Nachfolgend die Beschreibung der PINs:

Pin ATA-Signal Bedeutung
1 RESET Setzt alle Laufwerke an diesem Anschluss zurück
2, 19, 22, 24, 26, 30, 40 GND Masse
3-5-7- 9-11-13-15-17 DD7..DD0 Datenbus, Bits 7..0, Low-Byte bei 16-Bit-Datenübertragung
18-16-14-12-10-8-6-4 DD15..DD8 Datenbus, Bits 15..8, High-Byte bei 16-Bit-Datenübertragung
20 KEYPIN Pin fehlt, damit der Stecker nicht verkehrt eingesetzt werden kann.[4] Wird aber, abweichend vom Standard, teilweise auch zur Stromversorgung eingesetzt (z. B. für Disk on Module-Flashspeicher)
21, 29 DMARQ, DMACK DMA-Request und -Acknowledgment, DMA-Steuersignale (optional)
23 DIOW Signal zum Daten schreiben
25 DIOR Signal zum Daten lesen
27 IORDY I/O-Ready, low-Pegel: Benötigt zusätzliche Taktzyklen für den gegenwärtigen I/O-Zyklus (häufig nicht verwendet)
28 CABLE SELECT, an sehr alten Festplatten SPINDLE SYNC Zuordnung des Laufwerks als DRIVE0=Low oder DRIVE1=high, an sehr alten Festplatten Spindelsynchronisation zwischen Device 0 und 1 (damals Master und Slave), z. B. für Drive-Arrays (häufig nicht implementiert)
31 INTRQ Interrupt-Anforderung
32 IOCS16 Auswahl des 16-Bit-Transfer
34, 39 PDIAG, DASP Passed Diagnostic vom Device 1, Drive Active/Device 1 Present, Rückmeldungen von Device 1 an Device 0 bei der Initialisierung
36-33-35 DA2..DA0 Adressbus Bits 2..0, Adressierung der internen Register innerhalb des Command- bzw. Control-Register-Satzes des Laufwerks
37, 38 CS1Fx, CS3Fx (auch CS0, CS1) Chip-Auswahlsignale des Hosts, um die Registersätze Command Register bzw. Control Register auszuwählen. Normalerweise liegen diese bei der PC-Architektur im I/O-Adressraum ab 1F0h bzw. ab 3F0h.

Bei ATA-44, das meist bei 2,5″-Festplatten zum Einsatz kommt, ist der Pinabstand auf 2,00 mm verkleinert. Die Belegung entspricht ATA-40, jedoch wird hier die Stromversorgung über zusätzliche Pins am ATA-Anschluss vorgenommen.

Pin ATA-Signal Bedeutung
41 +5 V (Logik) Stromversorgung für Elektronik
42 +5 V (Motor) Stromversorgung für Motor
43 GND Masse
44 TYPE

ATA-Kabel: Farben der Stecker[Bearbeiten]

Bei den neueren 80-adrigen ATA-5-Kabeln haben die Stecker drei Farben:

Blau: Controller/PC
Grau: Slave (Device 1 / IDE 1)
-- 79 Adern: Master/Slave-Signalleitung 28 gekappt/unterbrochen
Schwarz: Master (Device 0 / IDE 0)

Das ist von Bedeutung für:

  • Schnelle UDMA-Modi: Ab UDMA-66 (UDMA 4) wird das feinere, 80-adrige Flachbandkabel verwendet, bei dem jede zweite Ader auf Masse gelegt ist, was die Signal-Adern gegeneinander abschirmt und die höhere Geschwindigkeit erst möglich macht. Die Stecker haben wie gewohnt 40[2] Pole, der Hostadapter-seitige Stecker hat jedoch eine besondere Kodierung (PDIAG wird getrennt und beim Hostadapter ein Kondensator mit bestimmtem Wert gegen Masse gelegt), an der der ATA-Hostadapter erkennen kann, dass ein solches Kabel benutzt wird. Erst dann schaltet der Hostadapter die schnelleren Modi von 66 MB/s und höher frei. Beim Anschluss der ATA-Geräte mit einem solchen Kabel ist deshalb zu beachten, dass das blaue Kabelende an die Hauptplatine bzw. den ATA-Hostadapter angeschlossen werden muss.
  • Cable-Select: Seit längerem unterstützen ATA-Kabel die Cable-Select-Adressierung und haben dazu Gerätestecker in Grau und Schwarz, an die die ATA-Geräte angeschlossen werden. Wird im Cable-Select-Verfahren adressiert, ist das Gerät am schwarzen Stecker automatisch Device 0 (Master) und das Gerät am grauen Stecker Device 1 (Slave). Dabei ist die Signalleitung 28 nur zum Master verbunden, jedoch nicht zum Slave. Um dieses Verfahren zu nutzen, müssen beide ATA/ATAPI-Geräte auf „CS“ gejumpert sein. Andernfalls ist das eine Gerät auf „Master“ zu jumpern und das andere auf „Slave“; bei manueller Jumperung ist es gleichgültig, welches am schwarzen und welches am grauen Stecker angeschlossen ist. Wird nur ein einziges ATA/ATAPI-Gerät an das Kabel angeschlossen, muss unbedingt der Stecker in der Mitte des Kabels freigelassen werden, da ein nicht belegtes Kabelende z. B. Störungen in Form von Signal-Reflexionen verursachen kann.

Siehe auch[Bearbeiten]

Anmerkungen und Quellen[Bearbeiten]

  1. Links zu Entwürfen der ATA-Standards bis ATA-8 ACS
  2. a b c Durch den fehlenden Key-Pin hat die Schnittstelle genaugenommen nur 39 Pole.
  3. Working Draft – X3T10, 791D, Revision 4c – AT Attachment Interface for Disk Drives (ATA 1)
  4. Erst bei den 80-adrigen Kabeln hat sich das entsprechende Gegenstück, ein verschlossenes Loch an der Kabelbuchse, allgemein durchgesetzt. Die meisten 40-adrigen Kabel lassen sich jedoch trotz Keypin auch falschherum auf die 39-poligen Stecker aufstecken.

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: Advanced Technology Attachments – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien