Nach seiner Einführung im Jahr 2003 überholte Serial ATA (SATA) schnell die Branche und wurde Anfang der 2020er Jahre zur meistgenutzten Schnittstelle für Speichergeräte.
Die SATA-Schnittstelle erfordert bestimmte Ports, Kabel, Anschlüsse und Controller für die Kommunikation zwischen dem Motherboard und dem Speichergerät. Alle diese Hardware-Elemente wurden auch mehreren Verbesserungen unterzogen, die als separate Überarbeitungen dokumentiert wurden.
Hier werde ich über alle Arten oder Revisionen der SATA-Schnittstelle sowie ihre praktischen Unterschiede sprechen, insbesondere wenn es um Anschlüsse auf dem Motherboard geht.
Was ist SATA?
SATA ist eine Computerbusschnittstelle, die dabei hilft, Speicherlaufwerke wie Festplattenlaufwerke (HDD) und Solid-State-Laufwerke (SSD) mit dem Motherboard zu verbinden. Im Gegensatz zum Vorgänger PATA unterstützt die SATA-Schnittstelle eine viel höhere Datenübertragungsrate, und die Ports, Kabel und Stecker sind nicht so sperrig.
Es hat auch viele andere Verbesserungen, auf die ich bei der Diskussion aller SATA-Revisionen eingehen werde.
Die SATA-Schnittstelle umfasst drei Protokollschichten, die physikalische Schicht, die Verbindungsschicht und die Transportschicht, wie in der Abbildung unten gezeigt. Es verwendet die ATA-Befehlsschicht für seine Implementierungsschicht.
Alle SATA-Revisionen
Seit seiner ersten Veröffentlichung hat SATA mehrere Verbesserungen und Fortschritte erfahren, um die Einschränkungen des Parallel Advanced Technology Attachment (PATA) zu überwinden.
SATA-IO (SATA-International Organization) dokumentiert eine Reihe von Verbesserungen und veröffentlicht die neuesten SATA-Versionen mit unterschiedlichen Haupt- und Nebenrevisionen. Neben der Originalversion hat die SATA-Schnittstelle drei Hauptrevisionen.
Jetzt, da sich die Branche auf eine schnellere Alternative, NVMe, zubewegt hat, ist ein weiteres Wachstum von SATA unwahrscheinlich.
SATA-Version 1 (SATA-I oder SATA 1,5 Gb/s)
Die im Januar 2003 veröffentlichte SATA-Version 1.0a unterstützte eine native Datenübertragungsrate von 1,5 Gbit/s.
Es verwendet 8b/10b-Codierung. Wenn wir also den 2-Bit-Overhead für alle übertragenen 10-Bit-Daten nehmen, sinkt die uncodierte Übertragungsrate auf 1,2 Gbit/s (150 MB/s). Es ist immer noch eine Verbesserung gegenüber den 133 MB/s, die PATA bietet.
SATA-I-Laufwerke verwendeten einen Bridge-Chip, um das Gerät mit früheren PATA-Ports kompatibel zu machen. Diese Laufwerke mussten jedoch bei Abwärtskompatibilität auf SATA-Funktionen wie Native Command Queuing (NCQ) verzichten. NCQ verbessert die Leistung und Lebensdauer von Festplatten erheblich, aber erst mit SATA-II konnte diese Funktion implementiert werden.
Außerdem hatten die SATA-Steckplätze keine Verriegelungen und die Anschlüsse auf dem Motherboard waren nicht robust genug. Dies hat zu vielen Fällen von Wackelkontakten und anderen Problemen für Benutzer geführt.
SATA-Version 2 (SATA-II oder SATA 3 Gb/s)
Im April 2004 wurde SATA-II oder SATA Revision 2.0 veröffentlicht, wobei die Bridge-Chips vom Motherboard entfernt wurden und sich nur auf SATA-Geräte konzentrierte.
Dadurch konnten Geräte NCQ implementieren, wodurch die native Übertragungsrate auf 3 Gbit/s gebracht wurde. Die uncodierte Übertragungsrate betrug nach Berücksichtigung des 8b/10b-Overheads 2,4 Gbit/s (300 MB/s).
Die SATA-II-Schnittstelle wurde seit ihrer Einführung als SATA-Revision 2.5 (August 2005) und SATA-Revision 2.6 (Februar 2007) zweimal überarbeitet. SATA 2.5-Revision konsolidierte alle ursprünglichen SATA-Spezifikationen und sechs erweiterte Funktionen in einem Dokument, um es SATA-Anbietern zu ermöglichen, hochwertige SATA-Produkte für die Verbraucherbasis zu entwickeln.
SATA-Revision 2.6 führte einige neue Anschlüsse und Kabel für SATA-Geräte zusammen mit Funktionen wie NCQ Priority und NCQ Unload für eine bessere Lese-/Schreibleistung ein.
SATA-Version 3 (SATA-III oder SATA 6 Gb/s)
Die SATA-Version 3.0 (SATA-III) wurde im Mai 2009 veröffentlicht, fast ein Jahr nach ihrem ersten Entwurf, um eine doppelt so hohe Übertragungsgeschwindigkeit wie SATA-II zu bieten.
Die native Übertragungsrate von SATA-III beträgt 6 Gbit/s und die uncodierte Übertragungsrate wird auf 4,8 Gbit/s (600 MB/s) reduziert.
Zusätzlich zur Erhöhung der Übertragungsgeschwindigkeit wurde isochrones NCQ eingeführt, das die Dienstqualität für Video-Streaming und andere leistungssteigernde Funktionen verbessert.
SATA-III hatte von Juli 2011 bis Juli 2020 fünf Hauptrevisionen, nämlich 3.1, 3.2, 3.3, 3.4 und 3.5. Diese Revisionen brachten viele Verbesserungen für NCQ, reduzierten den Stromverbrauch und führten verschiedene SATA-Standards ein.
Sie führten auch viele andere Funktionen ein, um die Zuverlässigkeit und Flexibilität von SATA-Geräten und -Schnittstellen zu erhöhen.
SATA-Anschlüsse auf dem Motherboard
Motherboards sind normalerweise mit 4-8 SATA-Anschlüssen ausgestattet. Einige Motherboards können jedoch je nach Hersteller weniger oder mehr Ports enthalten. Je nach Motherboard können SATA-Ports vertikal, horizontal oder beides ausgerichtet sein.
Einige Motherboards codieren die SATA-Ports farblich, wobei sich weiße Ports auf SATA-III und blaue Ports auf SATA-II beziehen. Allerdings werden Sie diese Praxis wahrscheinlich nicht auf neueren Motherboards sehen. Und selbst wenn sie unterschiedliche Farben haben, können sie die SATA-Anschlüsse der gleichen Version sein.
Jeder SATA-Anschluss enthält ein Etikett, das wie SATA 3_0 aussieht. Hier gibt ‘3’ die Revisionsnummer und 0 die Port-Identifikationsnummer im BIOS an.
Einige Motherboards zeigen jedoch möglicherweise nicht die Versionsnummer und nur die ID-Nummer an. In solchen Fällen müssen Sie in Ihrem Motherboard-Handbuch nachsehen, um die Revision des SATA-Ports zu erfahren.
Einige Handbücher verwenden möglicherweise eine andere Konvention für die SATA-Revision. Wenn Sie sich beispielsweise die Spezifikationen eines Gigabyte-Motherboards (in diesem Fall B450 Aorus Elite) ansehen, werden Sie feststellen, dass es 6 SATA-6-GB/s-Steckplätze gibt, was darauf hinweist, dass das Motherboard über sechs SATA-III- oder SATA-Versionen verfügt 3 Häfen.
Die anderen Konventionen für alle Revisionen sind:
- SATA 6 Gb/s – SATA-Revision 3 – SATA-III
- SATA 3 Gb/s – SATA-Version 2 – SATA-II
- SATA 1,5 Gb/s – SATA-Version 1 – SATA-I
Welchen SATA-Anschluss sollten Sie wählen?
Der Die neuesten Versionen sind immer besser als die älteren. Daher wird immer empfohlen, diese Ports zum Anschließen des SATA-Laufwerks zu verwenden. Dies gilt insbesondere, wenn es sich um ein Betriebssystemlaufwerk handelt oder wenn das Speichergerät eine SSD ist.
Die Portnummer spielt jedoch auch eine Rolle. Am besten schließen Sie die Festplatte mit dem Betriebssystem an den SATA0-Port oder den Port mit der niedrigsten ID an. Verwenden Sie dann die nächsten Laufwerke mit den Ports, die die nächstniedrigere Portnummer haben.
Außerdem ist SATA abwärtskompatibel. Das bedeutet, dass Sie ein SATA-III-Gerät an den SATA-II-Anschluss anschließen können, aber es hat die Geschwindigkeit eines SATA-II-Geräts.
Steckt man also eine SSD in einen SATA-III-Port, zeigt sie eine Geschwindigkeit von 600 MB/s an. Wenn Sie jedoch den SATA-II-Anschluss verwenden, beträgt die Datenübertragungsrate 300 MB/s.
SATA-Eigenschaften
Hier sind einige SATA-Eigenschaften, die Ihnen helfen sollen, SATA-Geräte auf Ihrem Computer richtig zu verwenden und zu konfigurieren.
Controller-Modus
SATA-Geräte können auf drei Arten über SATA-Ports mit dem Computer kommunizieren. Dies sind die SATA-Controller-Modi, zu denen IDE, AHCI und RAID gehören. Sie können den Modus über die BIOS-Einstellungen konfigurieren.
- IDE-Modus (Integrated Disk Drive).: Der Computer behandelt und führt das SATA-Laufwerk als PATA-Laufwerk aus.
- Advanced Host Controller Interface (AHCI)-Modus.: Der Computer betreibt das Laufwerk als echtes SATA-Laufwerk mit erweiterten SATA-Funktionen wie NCQ und Hot-Plugging.
- RAID-Modus (Redundant Array of Independent Disks).: Ermöglicht die Konfiguration des RAID-Setups durch Verteilen von Partitionsspeicherplätzen auf mehrere Festplatten, um Datensicherheit und verbesserte Leistung zu bieten. Es aktiviert auch AHCI-Funktionen.
Hot-Plugging und Hot-Swapping
Die SATA-Schnittstelle unterstützt Hot-Plugging und Hot-Swapping. Allerdings benötigen SATA-Geräte entsprechende Controller sowie Softwarekomponenten, um dieses Feature nutzen zu können.
Die meisten Computer ermöglichen das Hot-Plugging von SATA-Laufwerken. Sie können das Laufwerk also auf einem funktionierenden Computer an das Motherboard anschließen, und Windows erkennt und mountet es. Beachten Sie jedoch, dass einige Computer diese Funktion nicht zulassen.
Es ist jedoch eine andere Geschichte, wenn wir Hot-Swapping in Betracht ziehen. Diese Eigenschaft bedeutet, dass Sie das Laufwerk aus einem problemlos laufenden System entfernen und dann ein anderes SATA-Laufwerk wieder an denselben Anschluss anschließen können, damit der Computer beginnt, das neue Laufwerk zu erkennen.
Auf einigen Computersystemen ist eine Toggle-Umschaltung möglich. Ich empfehle dies jedoch nicht, da Sie riskieren, die Daten zu beschädigen. Hot-Swap-fähige SATA-Laufwerke werden Sie fast ausschließlich in NAS-Systemen oder fehlertoleranteren Servergehäusen sehen.
Kompatibilität
Alle SATA-Revisionen sind abwärtskompatibel. Das bedeutet, dass Sie ein SATA-III-Gerät an einen SATA-II- oder SATA-I-Anschluss anschließen und es trotzdem verwenden können. Es begrenzt jedoch die Datenübertragungsgeschwindigkeit auf die Rate, die vom älteren SATA-Port unterstützt wird.
