1.4.4.6    IDE - Integrated Drive Electronics / EIDE / (Ultra-)ATA

IDE - Integrated Drive Electronics

IDE bedeutet Integrated Device Elektronics, Intelligent Drive Elektronics oder auch Integrated Drive Electronics.

Es handelt sich dabei um eine Festplattenschnittstelle, bei der die Steuerungselektronik bzw. der Controller in das Festplattengehäuse integriert ist.

IDE-Flachbandkabel Die ISA-Steckkarte, die als AT-Bus- oder IDE-Controller bezeichnet wird und später fest auf dem Motherboard integriert wurde, ist eher ein sogenannter Host-Adapter, der nur die notwendigen Systembussignale mit Pufferung zur Festplattenelektronik weiterleitet. Das 40adrige IDE-Flachbandkabel stellt praktisch die Verlängerung des Systembusses dar.

Auf dem Foto ist ein IDE-Flachbandkabel zu sehen. Es hat drei Steckerleisten. Die eine ist für den Hostanschluß auf dem IDE-Controller. Die anderen beiden Steckerleisten sind für das Master- und Slave-Endgerät.

IDie Speicherkapazität von IDE-Festplatten ist auf max. 508 MB beschränkt. Nur mittels eines entsprechenden Treibers im Master-Boot-Record (z. B. OnTrack oder EZ-Drive) lassen sich größere Festplatten ansprechen.

Pro IDE-Controller lassen sich zwei Festplatten betreiben. Weil die eigentliche Steuerung auf den Festplatten sitzt, muss die eine Festplatte, am besten die schnellste, als Master und die andere als Slave konfiguriert werden. Dazu müssen Jumper oder Dip-Schalter gesetzt werden.

Die Master-Slave-Konfiguration sorgt dafür, daß beim Systemstart der Master die höhere Priorität hat. Bevor er Funktionsbereitschaft an das Bios meldet, wartet er auf die Bestätigung der Slave-Festplatte.

Beide Festplatten (Laufwerke) arbeiten unabhängig voneinander. Sie belegen aber die gleichen Adressen im Computersystem.

Zur Beschleunigung werden IDE-Festplatten mit Cache ausgestattet. Sie erreichen dabei eine Übertragungsgeschwindigkeit von 3,33 MByte pro Sekunde. Ohne Cache jedoch nur 2 MByte pro Sekunden.

Nachfolger der IDE-Schnittstelle ist die EIDE-Schnittstelle, die deutlich höhere Übertragungsgeschwindigkeiten zuläßt.

EIDE / (Ultra-)ATA

IDie EIDE-Schnittstelle (Enhandced Intelligent/Integrated Drive Electronics) ist eine Weiterentwicklung des IDE-Standards. Die EIDE-Schnittstelle bezeichnet man auch als ATA-Schnittstelle (ATA steht für Advanced Technology (AT) Attachment). Allerdings ist IDE und ATA nicht dasselbe. IDE definiert den Anschluss der Laufwerke, wie Pinbelegung, Stecker, Kabel und elektrische Signale. ATA definiert das Protokoll, mit dem die Daten über die Leitungen (IDE) transportiert werden.

EIDE unterstützt bis zu 4 Laufwerke und ermöglicht den Anschluss von Festplatten, CD-ROM, CD-Brenner, DVD, Streamer und andere Wechselspeicherträger (ATAPI).

EIDE-/ATA-Schnittstelle auf dem Motherboard Im Laufe der Zeit, seit es EIDE/ATA gibt, haben sich die Festplatten-Hersteller auf verschiedene Betriebsarten geeinigt. Dadurch wurde es möglich, ältere Festplatten parallel zu neueren zu betreiben. Das hatte jedoch den Nachteil, dass die schnellere Festplatte sich der langsameren in ihrer Geschwindigkeit anpassen musste.

Für den den Datentransfer gibt es zwei Protokolle. Den älteren PIO-Modus (Programmed Input/Output) und den neueren UDMA-Modus (Ultra Direct Memory Access). Beim PIO-Modus ist der Prozessor für jeden Lese- und Schreibvorgang verantwortlich. Der UDMA-Modus kann über den DMA-Controller direkt auf den Arbeitsspeicher zugreifen. So kann der Prozessor sich um andere Aufgaben kümmern. Das gesamte System läuft schneller.

Modus Bandbreite Einführung
IDE (ATA-1) PIO 0 3,33 MByte/s 1989
IDE (ATA-1) PIO 1 5,22 MByte/s  
IDE (ATA-1) PIO 2 8,33 MByte/s  
IDE Multiword-DMA 04,16 MByte/s  
IDE Multiword-DMA 113,33 MByte/s  
IDE Multiword-DMA 216,66 MByte/s  
E-IDE (Fast ATA-2) PIO 311,11 MByte/s 1994
E-IDE (Fast ATA-2) PIO 416,66 MByte/s  

Der Ultra-DMA-Modus (Ultra-ATA) unterstützt höhere Datenübertragungsraten und besitzt eingebaute Sicherheitsmechanismen. Zusätzlich wird die Belastung des Prozessors bei der Datenübertragung durch einen Bus-Master-Treiber reduziert. Dieser Treiber muss aktiviert werden. Bei Geräten, die damit nicht umgehen können muss er deaktiviert werden. Das Bus-Mastering ist ein Datentransfer-Verfahren für die Übertragung von Daten und Befehlen, bei dem der Host-Controller direkt auf dem Arbeitsspeicher zugreift, ohne den Prozessor zu belasten.
Ultra-DMA-Kabel in Rund-Ausführung Für alle Ultra-ATA-Festplatten (133/100/66) wird ein UDMA-Kabel benötigt. Dieses Flachbandkabel hat 80 Leitungen. 40 für den Datenverkehr und 40 für die Erdung. Da diese Flachbandkabel sehr viel Platz in einem Computer-Gehäuse verbrauchen gibt es diese Kabel auch in Rund-Ausführung, wie auf dem Bild rechts zu sehen ist.
Der Ultra-DMA-Standard 133 ist abwärtskompatibel. An diesen Controllern lassen sich auch andere Ultra-ATA-Festplatten (66 und 100) betreiben.

Modus Bandbreite Einführung
Ultra-DMA 0 (ATA-16 / ATA-3) 16,66 MByte/s 1996
Ultra-DMA 1 (ATA-25) 25,0 MByte/s  
Ultra-DMA 2 (ATA-33 / ATA-4) 33,33 MByte / sek. 1997
Ultra-DMA 3 (ATA-44) 44,4 MByte / sek.  
Ultra-DMA 4 (Ultra-ATA-66 / ATA-5) 66,66 MByte / sek. 1999
Ultra-DMA 5 (Ultra-ATA-100 / ATA-6) 99,99 (100) MByte / sek. 2000
Ultra-DMA 6 (Ultra-ATA-133 / ATA-7) 133 MByte / sek. 2001


Konfiguration von EIDE-Geräten

EIDE-Geräte per Jumper konfigurieren An eine (E)IDE-Strang können maximal 2 Geräte angeschlossen werden. Das Master-Gerät wird am Kabelende angesteckt. Der Jumper sollte hinten am Gerät auf Master (M) gesteckt sein. Ein zweites Gerät kommt an den zweiten Stecker, in der Mitte des Kabels. Dies wird als Slave betrieben. Entsprechend sollte der Jumper (S) gesteckt sein.

Bei der Verwendung von Cable Select (CS) muss bei beiden Geräten entsprechend der Jumper gesteckt sein. Die Position bzw. die Betriebsart wird über eine (nicht) durchverbundene Ader im Flachbandkabel eingestellt. In manchen Gerätekonstellationen funktioniert diese Automatik nicht. Deshalb ist angeraten in jedem Fall die manuelle Einstellung vorzunehmen. Bei nur zwei Geräten ist das auch kein Problem.

Die Software-Konfiguration von Festplatten und Laufwerken wird im BIOS vorgenommen. Dort stellt man den EIDE-Anchluß auf Auto-Detect (Autoerkennung) ein. Erst wenn diese Einstellung fehlschlägt, dann kommt man um das manuelle Eintragen der Festplatten oder Laufwerks-Parameter nicht herum. Im Regelfall ist das nicht notwenig.

ATAPI - Advanced Technology Attachment with Packet Interface

IATAPI bedeutet Advanced Technology (AT) Attachment with Packet Interface und ist ein Erweiterung des Befehlssatzes ATA zum Anschluss eines CD-Rom-Laufwerks oder eines anderen Wechsel-Laufwerks (z. B. ZIP-Drive) an die EIDE-Schnittstelle.

Im aufkommenden Multimedia-Zeitalter wurden Computer mit CD-Rom-Laufwerken als Wechsel-Massenspeicher ausgestattet. Mit dem Laufwerk wurde auch eine CD-Rom-Controller-Steckkarte in den Computer eingebaut. Jeder CD-Rom Hersteller lieferte seine eigene, speziell für seine eigenen CD-Rom-Laufwerke, eine Controller-Karte mit.

Als Zwischenstufe wurden Soundkarten mit den 3 bis 4 wichtigsten Schnittstellen onboard ausgestattet. Auf die Dauer und mit dem einsetzenden CD-Rom-Boom wurde das aber zu teuer. Außerdem waren die proprietären Schnittstellen nicht schnell genug, um die Aufgaben in einem Multimedia-Computer erledigen zu können.

Die Lösung war, CD-Rom-Laufwerke entweder an den SCSI-Bus oder die EIDE-Schnittstelle anzuschließen. Für die billigen Consumer-Computer wurde die EIDE-Schnittstelle gewählt. Dabei gab es aber ein Problem: Für jedes Gerät, das an der EIDE-Schnittstelle angeschlossen ist, wird ein fester Laufwerksbuchstabe vergeben. Und somit ist es kein Wechsel-Laufwerk mehr. Der CD-Rom-Wechsel würde einen Neustart des Computers nach sich ziehen.

Aus diesem Grund wurde der ATAPI-Befehlssatz entwickelt um CD-ROMs über die EIDE-Schnittstelle steuern zu können. Das BIOS ist sogar in der Lage das Betriebssystem von einer CD-ROM oder DVD zu booten.

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