ATA

ATA/ATAPI (Advanced Technology Attachment with Packet Interface) ist eine Schnittstelle zwischen Massenspeicher und Computer. ATA/ATAPI wird beispielsweise in Personalcomputern verwendet, um Festplatten sowie Laufwerke für CD-ROM und DVD anzuschließen.

ATA/ATAPI wird durch das 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.

Bestimmte Versionen von ATA/ATAPI werden oft auch Fast ATA, Ultra ATA, IDE (Integrated Disc Electronics oder Integrated Drive Electronics oder Integrated Device Electronics) und EIDE (Enhanced IDE) genannt. Neuerdings werden auch die Bezeichnungen P-ATA (Parallel ATA) verwendet, um ATA/ATAPI deutlich vom als Nachfolger entwickelten Industriestandard Serial ATA (S-ATA) abzugrenzen.

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 Device Electronics (IDE) (1986). In Kooperation mit anderen Festplattenherstellern wurde dies als gemeinsamer Standard etabliert, der 1989 als ATA-1 verabschiedet wurde.

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).

Die Bezeichnung AT deutet noch auf den IBM PC/AT (Advanced Technology) mit 80286-Prozessor hin, der Nachfolger des IBM PC/XT mit 8086-Prozessor war. Deren 16-Bit-Architektur spiegelt sich im 16 Bit breiten ISA-Bus (AT-Bus) wider.

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[1]-polige Schnittstelle des Hosts angeschlossen (ATAPI-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. Es gibt bei vielen Geräten auch die Möglichkeit des „Cable Select“ (CS). Hierbei müssen beide Geräte auf CS gestellt werden, wobei ein spezielles Anschluss-Kabel 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. Genau genommen setzt also ATAPI auf ATA auf. Da diese jedoch seit ATA/ATAPI-4 in einem gemeinsamen Standard beschrieben werden, wird gemeinhin der Begriff ATA/ATAPI verwendet.

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[2] 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 Begebenheiten 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.

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

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

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

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, ATA-1 und IDE (Integrated Device Electronics) entsprechen einander.

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)
* ATA-2 entspricht EIDE (Enhanced IDE)
* Fast ATA umfasst ATA-2, PIO 3, DMA 1
* Fast ATA-2 umfasst ATA-2, PIO 4, DMA 2

ATA-3 weist gegenüber seinem Vorgänger ATA-2 zwei neue Funktionen auf: S.M.A.R.T und den so genannten Security Mode. Leistungsfähigkeit und Übertragungsmodi haben sich gegenüber ATA-2 nicht verändert.

Mit ATA-4 werden CD-ROM-Laufwerke und CD-Brenner beim Start ohne zusätzliche Treiber erkannt. Leistungsfähigkeit: 33,3 MB/s. Es wird ein neuer Modus namens Ultra-DMA (UDMA) eingeführt. ATA-4 ist jedoch zu den alten Modi PIO und DMA kompatibel. Der Name wird um ATA Packet Interface erweitert, mit denen die SCSI-Kommandos zur Ansteuerung der Laufwerke in ATA-Kommandos verpackt wurden.

* 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.

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