Die SATA-Technik wurde mit der Einführung des SATA-II-Standards 2005 definiert. Da SATA ausschließlich als Verbindung zu den Festplatten innerhalb eines Rechnersystems fungiert, soll eSATA das entsprechende Pendant für externe Laufwerke bilden. Dabei mussten die Entwickler bei eSATA die Kabellänge, die Abschirmung gegen äußere elektrische Störungen und die Steckmechanik im Vergleich zu SATA neu spezifizieren.
Mit diesen Voraussetzungen und einer theoretischen Bandbreite von 3,0 GBit/s will eSATA den übermächtigen Konkurrenten USB 2.0 herausfordern. Dieser erreicht nur eine maximale Transferrate von 480 MBit/s. Dafür kontert USB 2.0 mit einer breiten installierten Basis, da heute nahezu jedes System über diese Standardschnittstelle verfügt. Entgegen den Erwartungen ist das eSATA-Interface noch relativ rar in Rechnern anzutreffen. Auf Mainboards sind sie mittlerweile je nach Modell und Ausstattung häufiger vorhanden. Wer eSATA nachrüsten will, dem stehen Adapterlösungen oder entsprechende Controller zur Verfügung.
In einem Praxistest lassen wir ein eSATA-Laufwerk gegen eine externe USB-2.0-Lösung antreten und überprüfen, ob der theoretische Performance-Unterschied sich mit der Praxis deckt. Zusätzlich vergleichen wir die Ergebnisse mit den entsprechenden internen Festplatten und loten aus, welches Zukunftspotenzial eSATA als externe Storage-Lösung besitzt.
Mehr über die SATA-Technologie erfahren Sie in unserem Artikel Final: Serial-ATA II mit 300 MByte/s. Welche Risiken externe Festplattenlösungen mit sich bringen, lesen Sie in dem Beitrag Sicherheitsrisiko: Externe Festplatten im Test. Wir haben auch einen neuen Artikel zu USB SuperSpeed mit Benchmark-Test zu USB 3.0 gegen USB 2.0 und eSATA .
Technische Details von eSATA
Mit der Verabschiedung der SATA-II-Spezifikationen Anfang 2005 durch das SATA-IO-Konsortium wurde gleichzeitig der eSATA-Standard für den Anschluss von externen Laufwerken eingeführt. eSATA ist, abgesehen von einigen Detailerweiterungen, nahezu identisch mit den SATA-Vorgaben.
Für eSATA mussten die Entwickler das Verbindungskabel, die Stecker und die Buchsen sowie einige elektrische Parameter neu definieren, da die Anforderungen im externen Betrieb viel höher sind als innerhalb eines Geräts. So kann ein eSATA-Kabel bis zu zwei Meter lang sein, statt wie bei SATA nur ein Meter. Zusätzlich wurde die Abschirmung des Kabels und der Signalleitung entsprechend modifiziert, so dass elektrostatische Entladungen (ESD) oder elektromagnetische Interferenzen (EMI) keinen störenden Einfluss auf die Signalübertragung haben.
Neben dem Kabel hat sich auch die Buchsen- beziehungsweise die Steckergeometrie geändert. Um eine Vertauschung von SATA- und eSATA-Kabeln zu vermeiden, besitzen die eSATA-Stecker nicht mehr die typische L-Form, sondern sind gerade, aber dennoch verpolungssicher. Darüber hinaus erhöhen kleine Federnasen, ähnlich wie bei der SAS-Technologie, die mechanische Stabilität und sollen vor „unbeabsichtigtem Herausziehen“ des Steckers schützen. Zusätzlich liegen die elektrischen Kontakte tiefer im Stecker, um versehentliches Kurzschließen oder das Beschädigen der Kontakte zu verhindern.
Unverändert bleiben bei eSATA das Übertragungsprotokoll und die maximale theoretische Transfergeschwindigkeit von bis zu 300 MByte/s sowie die unverzichtbare Hotplug-Fähigkeit. Eine Stromversorgung von externen Komponenten über das eSATA-Kabel sieht die SATA-II-Spezifikation noch nicht vor. Allerdings hat man, bedingt durch die erhöhte mechanische Belastung, den eSATA-Stecker für bis zu 5000 Steckzyklen spezifiziert. Bei SATA haben die Entwickler gerade mal 50 Steckvorgänge als ausreichend festgelegt.
Testkandidaten und -Bedingungen
Unser Testfeld besteht aus zwei externen Festplatten mit entsprechenden Schnittstellen. Als Vertreter von eSATA kommt das External Hard Drive ST3500601XS-RK mit einer 500-GByte-Festplatte zum Einsatz. Das USB-2.0-Pendant bildet das External Hard Drive ST3750640CB-RK mit einer Kapazität von 750 GByte. Beide 3,5-Zoll-Storage-Lösungen kommen aus dem Hause Seagate. Zu beachten ist, dass die Testkandidaten nicht mit identischen Festplatten bestückt sind. Das externe USB-Gerät verfügt intern sogar über ein etwas schnelleres Laufwerk als das eSATA-Modell. An den prinzipiellen Ergebnissen ändert sich dadurch nichts – wie der Test zeigt.
Für unsere Tests mit der USB-2.0-Festplatte verwenden wir die USB-Schnittstellen des Mainboards, das als Testplattform für alle Tests dient. Für die eSATA-Benchmarks kommt der eSATA300-TX2-Controller von Promise zum Einsatz. Der eSATA-Controller besitzt zwei eSATA-Ports und ist für die PCI-Schnittstelle konzipiert.
Als Vergleich für unsere Benchmark-Ergebnisse verwenden wir zusätzlich die technisch baugleichen internen Festplatten des gleichen Herstellers. Das sind die beiden 3,5-Zoll-SATA-Laufwerke Barracuda ST3500641AS und Barracuda ST3750640AS beide von Seagate. Diese Laufwerke haben wir bereits in dem Artikel Schnell & riesig: SATA-II-Festplatten im Test ausführlich unter die Lupe genommen.
Benchmark-Vorbetrachtung
Die Leistungsfähigkeit einer Festplatte bewerten wir anhand verschiedener Tests. Die Festplatten sind in den Balkendiagrammen nach Performance geordnet. Der Lowlevel-Benchmark tecBench lotet die maximale Leistungsfähigkeit der Festplatten mit möglichst wenig Betriebssystem-Overhead ohne Cache aus. Damit lassen sich die Angaben in den Datenblättern der Hersteller überprüfen.
Um die Performance der Laufwerke in der Praxis zu untersuchen, führen wir mit unserem Applikations-Benchmark tecMark Schreib-, Lese- und Kopiertests unter realen Bedingungen durch. Die detaillierte Beschreibung der Funktion von tecBench und tecMark finden Sie in unserem tecLab-Report.
Wenn Sie die Performance Ihrer Festplatte selbst überprüfen wollen, dann können Sie unsere tecCHANNEL-Benchmark Suite Pro downloaden. In der Suite ist der Lowlevel-Benchmark tecBench enthalten.
Maximale Transferraten
Das Diagramm zeigt die maximalen Transferraten der getesteten Produkte. Die Werte sind mit tecBench ermittelt und zeigen die sequenzielle Leserate in MByte/s in der Außenzone der Magnetscheiben.
Minimale Transferraten
Im Diagramm sind die minimalen Datentransferraten der getesteten Festplatten dargestellt. Die Werte wurden mit tecBench ermittelt und zeigen die sequenziellen Datenraten in der langsamen Innenzone der Magnetscheiben.
Zugriffszeiten
Das Diagramm zeigt die Zugriffszeit der getesteten Produkte. Mit Hilfe des tecBench wurde ermittelt, wie schnell die Lese-/Schreibköpfe bei einem wahlfreien Zugriff innerhalb der ersten 500 MByte positioniert werden. Daraus ergibt sich die Zeitangabe in Millisekunden (ms).
Welche Zeit bei einem Fullstroke-Zugriff verstreicht, sehen Sie im folgenden Diagramm. Hier bewegen sich die Schreib-/Leseköpfe über die gesamte Oberfläche der Magnetscheiben. Diese Zeit addiert mit der Latenzzeit ergibt den Wert für den Fullstroke-Zugriff. Die Latenzzeit ist die Zeit für eine halbe Scheibenumdrehung. Spätestens dann rotiert im Mittel der zu lesende Sektor auf der vom Kopf angefahrenen Spur vorbei.
Anmerkung: Laut Henrique Atzkern, Field Application Staff Engineer bei Seagte, sind die ersten eSATA-Testmuster der Festplatten in einem langsameren Zugriffsmodus ausgeliefert worden. In der Zwischenzeit wurde die Konfiguration geändert und die Laufwerke werden jetzt mit den schnelleren Zugriffszeiten ausgeliefert.
Unter Berücksichtigung dieser Tatsache sollte die eSATA-Platte im Vergleich zum SATA-Laufwerk etwa identische Fullstroke-Zugriffe erreichen. In welcher Weise die Hersteller die Firmware von eSATA-Lösungen gegenüber den internen „identischen“ SATA-Festplatten ändern und welche Auswirkungen diese Änderungen auf die Performance, bleibt für die Zukunft offen. Dies können dann nur entsprechende Vergleiche belegen – wie unser Test zeigt.
Praxiswerte Lesen
Im Diagramm wird die Datentransferrate aller getesteten Produkte beim Lesen von Dateien unter Windows XP dargestellt. Die Werte wurden mit dem tecMark ermittelt und zeigen die maximale Leserate in MByte/s in den schnellen Außenbereichen der Festplatten.
Praxiswerte Schreiben
Im Diagramm wird die Datentransferrate aller getesteten Produkte beim Schreiben von Dateien unter Windows XP dargestellt. Die Werte wurden mit dem tecMark ermittelt und zeigen die maximale Schreibrate in MByte/s in den schnellen Außenbereichen der Festplatten.
Praxiswerte Kopieren
Das Diagramm zeigt die Datentransferrate aller getesteten Produkte beim Kopieren von Dateien unter Windows XP auf. Die Werte wurden mit dem tecMark ermittelt und zeigen die maximale Kopierrate in MByte/s in den schnellen Außenbereichen der Festplatten.
Fazit und Ausblick
Die Performance der eSATA-Schnittstelle ist dem USB-2.0-Interface deutlich überlegen - wie unser Praxistest belegt. Dabei verhalten sich die eSATA-Festplattenlösungen in punkto Transferleistung nahezu identisch wie die entsprechenden internen Laufwerke.
Die aktuellen Festplatten erreichen heute sequenzielle Datentransferraten von bis zu 70 MByte/s. Damit stellen selbst die eSATA-Controller mit PCI-Schnittstelle noch genügend Bandbreite zur Verfügung. Doch richtig auf Touren kommt eSATA erst im RAID-Verbund. Damit sollten Transferraten jenseits von 200 MByte/s möglich sein. Dies erfordert natürlich einen entsprechenden Controller mit PCI-Express- oder PCI-X-Interface.
Die USB-2.0-Schnittstelle bremst mit ihrer Bandbreite von 480 MBit/s die maximal mögliche Festplattengeschwindigkeit aus. Deshalb macht der Einsatz von schnellen Festplatten am USB-Port keinen Sinn. Mehr als 40 MByte/s schafft das USB-2.0-Interface nicht.
Für alle, die flexibel sein wollen und für die die Datenübertragungsrate keine gravierende Rolle spielt, ist eine externe USB-2.0-Festplatte ideal. Sollen in punkto Performance keine Kompromisse eingegangen werden, bietet ein eSATA-System die Lösung. Auch Kombilösungen, die sowohl über eine eSATA- als auch über eine USB-2.0-Schnittstelle verfügen, wären möglich und sogar wünschenswert.
eSATA hat aber aktuell einen entscheidenden Nachteil. Es ist keine weit verbreitete Standardschnittstelle, so dass teilweise ein Adapter oder ein Controller zum Betreiben einer entsprechenden Festplatte notwendig ist. Darüber hinaus schränkt das die Flexibilität dieser Storage-Lösung entscheidend ein. (hal)