eSATA – die eMANZIPATION der Festplatte

eSATA im Vergleich zu USB und Firewire

Neben der Performance gibt es weitere Unterschiede: Eine durchgängig native SATA-Anbindung via eSATA entlastet die CPU, da hier Low-Level-Treiber mit direktem Speicherzugriff (Direct Memory Access, DMA) zum Einsatz kommen. Beim Transfer via USB oder Firewire wird dagegen die CPU sehr viel stärker belastet. Dazu kommt, dass bei eSATA die Performance über Native Command Queuing (NCQ) weiter gesteigert werden kann. NCQ erlaubt der Festplatte, mehrere Kommandos hintereinander in Empfang zu nehmen und autonom in der optimalen Reihenfolge abzuarbeiten. Dies beschleunigt Lesezugriffe deutlich. Ein weiterer Aspekt ist die erhöhte Sicherheit durch den Cyclic Redundancy Check (CRC), einen im SATA-Protokoll verankerten Fehlerkorrektur-Algorithmus.

Bei der Beurteilung und dem Vergleich der Schnittstellenstandards spielen auch die zugrundeliegenden To-pologien und Vernetzungskonzepte eine wichtige Rolle. Sie beeinflussen die real erzielbaren Transferraten sowie die Einsatzszenarien. USB ist hierarchisch aufgebaut und benötigt grundsätzlich einen Host (PC oder Laptop), der mit bis zu 128 Endgeräten kommuniziert – entweder direkt oder über Hubs. Alle Geräte an einem USB-Host teilen sich die verfügbare Bandbreite. USB offeriert vier Transfermodi: Isochronous (für Transfers mit garantierter Bandbreite von bis zu 90 % der Kapazität, beispielsweise für Videostreams), Bulk (Datenübertragung), Control (für Steuer- und Statussignale auf dem Bus) und Interrupt (für Geräte mit geringer Bandbreite, beispielsweise Mäuse). Für den Zugriff auf Festplatten kommt der Bulk-Modus zum Einsatz, da er eine höhere Datenintegrität sicherstellt. Wird jedoch am gleichen Bus ein Gerät im isochronen Modus betrieben, kann die stabile Performance des Festplattenzugriffs nicht gewährleistet werden. Das Ein- und Abstecken eines USB-Geräts sollte den Festplattenzugriff nicht stören, kann aber kurzfristige Performance-Einbrüche mit sich bringen. Grundsätzlich tendieren größere USB-Konfigurationen mit mehr als einem Dutzend Geräte zur Instabilität, auch da USB-Geräte über den Bus mit Strom versorgt werden können. Ein neues hinzugefügtes Gerät kann die maxi-mal erlaubte Amperezahl überschreiten und zur Abschaltung anderer Geräte führen. Daher sollten Festplatten, die ihren Strom direkt per USB beziehen, immer direkt und exklusiv an einem USB-Port direkt am PC betrieben werden.

Firewire ist ein Peer-to-Peer-Protokoll, das grundsätzlich auch ohne PC funktioniert. Bis zu 63 Geräte lassen sich in Reihe hintereinander betreiben und teilen sich die Busbandbreite. Zusätzlich können von Geräten mit erweiterter Firewire-Logik und mehreren Anschlüssen – beispielsweise Hubs – Abzweigungen abgehen (so genannte Branches). Aufgrund dieser Topologie und der größeren Kabellängen (bis zu 16 Segmente mit insgesamt 72 m) eignet sich Firewire auch zur Vernetzung mehrerer Rechner sowie komplexer AV-Installationen, beispielsweise in Ton- oder Videostudios. Fire-wire unterstützt zwei Transfermodi, Isochronous (wie bei USB für Transfers mit garantierter Bandbreite) und Asynchronous (für allgemeine Da-tenübertragung und Buskommandos). Firewire reserviert einem Isochronous-Transfer bis zu 80 % der verfügbaren Bandbreite.

eSATA ist – wie auch SATA – ein direktes Punkt-zu-Punkt-Protokoll: An jeden Port wird ein Gerät angeschlossen, dem die gesamte Portbandbreite von derzeit 3 Gbit/s zur Verfügung steht. Ausnahme sind die oben angesprochenen Port Multiplier, die ähnlich einem Netzwerkhub mehrere Punkt-zu-Punkt-Verbindungen über eine Leitung realisieren. Gegenüber USB und Firewire, die für wesentlich mehr Einsatzgebiete konzipiert sind, ist eSATA ausschließlich für den Anschluss von Speichergeräten wie Festplatten und optischen Laufwerken vorgesehen. Daher lässt sich im Betrieb ein stabiler Festplattenzugriff mit garantierten Bandbreiten sicherstellen. Gerade professionelle Lösungen wie beispielsweise externe Speicher- oder Backupsysteme werden daher bevorzugt auf eSATA setzen und nicht auf USB oder Firewire.

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Die Zukunft von SATA

Die Spezifikationen für eSATA wurden von der SATA II Working Group der Serial ATA International Organization (SATA-IO) im ersten Quartal 2003 verabschiedet, im Rahmen der Erwei-terung „SATA II: Cables and Connectors Volume 1“. Auf dem Intel Developer Forum im Februar 2005 haben Seagate und Netcell erste eSATA-Anwendungen für Endanwender vorgestellt; im April 2005 hat Seagate auf der National Show der National Cable & Telecommunications Association (NCTA) in San Francisco erste externe Festplatten für digitale Videorekorder mit eSATA-Anschluss präsentiert. Im Juni 2006 hat Seagate sein erstes eSATA-Produkt auf den Markt gebracht, das eSATA External Hard Drive mit 500 Gbyte Speicherkapazität.

Parallel zu SATA wird sich auch eSATA in den kommenden Jahren weiterentwickeln: Bis 2007 soll die Transferrate auf 6 Gbit/s steigen, auch sind weitere Funktionen geplant, um Performance, Sicherheit und Nutzerfreundlichkeit weiter zu erhöhen. Mit eSATA treten externe Festplat-ten endgültig aus ihrer Nische. Der Trend hin zu ultrakompakten PCs und Notebooks, die keinen Platz für wei-tere interne Festplatten bieten, wird dies noch unterstützen.

Autor

Henrique Atzkern ist seit acht Jahren als Senior Field Application Engineer Central Europe für Seagate Technology am Standort München tätig. In dieser Position unterstützt er OEMs, Distributoren und Medien in allen Belangen rund um Qualifikation, Support und technische Angelegen-heiten. Er verfügt über ein profundes Wissen über Festplattentechnologien, -schnittstellen und -anwendungen und hat darüber hinaus Vorträge bei zahlreichen Seminaren in Zentraleuropa gehalten.
Henrique.Atzkern@seagate.com

1. eSATA – die eMANZIPATION der Festplatte
2. eSATA im Vergleich zu USB und Firewire
3. Neue Sende-/Empfangsbausteine für größere Signaltoleranzen