Bei Festplatten ist es tatsächlich Tradition: Die maximale Performance der Schnittstelle ist der Festplattengeschwindigkeit immer eine Generation voraus. So auch jetzt mit Ultra-ATA/100. Die derzeit schnellsten IDE-Festplatten erreichen Datentransferraten von zirka 35 MByte/s. Man liegt also noch weit entfernt von den 66 MByte/s des Ultra-ATA/66-Standards, doch die 100 MByte/s-Version ist schon da.
Warum also schon wieder ein neues Interface? Ultra-ATA/100-Initiator Quantum geht bei den Festplatten von einer jährlichen Performancesteigerung von 40 Prozent aus. Mit ATA/100 will man jetzt die Technik bereitstellen, die in einem Jahr nötig sein wird. Vorteil: Das Interface findet schon jetzt Verbreitung und wird nächstes Jahr nicht zum Flaschenhals.
In speziellen Anwendungsbereichen bringt das neue Interface aber schon heute ein Plus an Geschwindigkeit. Wann das der Fall ist, wo es noch Probleme gibt und wie es mit der Kompatibilität von Ultra-ATA/100 bestellt ist, lesen Sie auf den folgenden Seiten.
Spezifikationen
Der Schritt von Ultra-ATA/66 auf Ultra-ATA/100 ist evolutionär. Bei den Spezifikationen haben sich im Wesentlichen nur die Timings verändert. Sowohl die Datenbreite von 16 Bit als auch der 40polige Stecker sind gegenüber den bisherigen ATA-Standards gleich geblieben.
Die höhere Datentransferrate von 100 MByte/s wird bei Ultra-ATA/100 durch eine Verkürzung der Zykluszeit von 60 (ATA/66) auf 40 ns erreicht. Innerhalb dieser Zeitspanne überträgt die Schnittstelle im Burstmodus mit der steigenden und fallenden Taktflanke ihre Daten. Dieses DDR-Verfahren kommt bereits bei Ultra-ATA/66 zum Einsatz.
Modus | Transferrate | Zykluszeit | Kabel |
|---|---|---|---|
| |||
ATA/100 | 100 MByte/s | 40 ns | 80-polig |
ATA/66 | 66 MByte/s | 60 ns | 80-polig |
ATA/33 | 33 MByte/s | 120 ns | 40-polig |
Für den Ultra-ATA/100-Betrieb ist - wie schon bei Ultra-ATA/66 - ein 80-poliges Flachbandkabel notwendig. Jeder Signal- und Datenleitung ist hier eine eigene Masseleitung zugeordnet. Das ist notwendig, um bei den hohen Frequenzen das Übersprechen zwischen den Signalleitungen zu reduzieren. Beim Anschluss eines 40-poligen IDE-Kabels schaltet die Schnittstelle automatisch in den langsameren Ultra-ATA/33-Betrieb.
ATA/100-Festplatten
Mit der offiziellen Verabschiedung der Ultra-ATA/100-Spezifikationen am 5. Juni haben fast alle Festplatten-Hersteller ihre Produkte mit dem Highspeed-Interface ausgestattet:
IBM
Bereits einige Monate vor der offiziellen Verabschiedung der Spezifikationen gab es von IBM erste Festplatten mit Ultra-ATA/100-Interface. Bei den Platten Deskstar 75GXP und 40GV durfte IBM allerdings aus rechtlichen Gründen noch nicht offiziell mit dem neuen Interface werben. Sie erhielten deshalb die Interface-Bezeichnung Ultra-ATA/66+.
Maxtor
Maxtor liefert die bereits länger erhältlichen DiamondMax 60, DiamondMax VL30 und DiamondMax Plus 40 mit dem Ultra-ATA/100-Interface aus. Wer bereits eine DM 60 oder VL30 mit Ultra-ATA/66 besitzt, kann diese auch nachträglich auf Ultra-ATA/100 updaten. Mit einem Tool von Maxtor lässt sich die Firmware beliebig zwischen den verschiedenen Übertragungsmodi umschalten.
Quantum
Die bei der Entwicklung des ATA/100-Standards federführende Firma Quantum lässt sich mit seinen Festplatten noch etwas Zeit: Ein erstes Produkt will der Hersteller im August vorstellen: die Fireball lct20. Das im Lowcost-Segment angesiedelte Laufwerk verwendet 20 GByte großen Plattern, die mit geräuscharmen 4500 U/min rotieren.
Seagate
Zu Seagates ersten Ultra-ATA/100-Festplatten zählt die Barracuda ATA II. Die seit März erhältliche Festplatte wurde bislang mit ATA/66-Interface ausgeliefert und jetzt still und leise auf 100 geliftet. Neu im Seagate-Programm ist die U5-Reihe. Sie zählt nach der IBM Deskstar 40GV zu den ersten Festplatten, die Magnetscheiben mit einer Kapazität von 20 GByte nutzt.
Western Digital
Western Digital will ab Juli 2000 seine 7200er Caviar-Festplatten mit dem Highspeed-Interface ausrüsten.
ATA/100-Controller
Die ersten Chipsätze mit Ultra-ATA/100-Controller kommen von Intel: Der als Solano bekannte i815E unterstützt bereits das neue Interface. Vorsicht: Achten Sie bei Mainboards mit den i815-Chipsätzen aber unbedingt auf die Endung E in der Bezeichnung. Nur dann enthält der Chipsatz die ICH2-Southbridge mit Ultra-ATA/100-Fähigkeit. Der Intel i815 mit ICH1 bietet dagegen nur ATA/66. Auch Intels Rambus-Chipsätze i820E und i840E sind mit dem ICH2 ausgerüstet und somit Ultra-ATA/100-ready.
VIA lässt sich dagegen noch etwas Zeit und wird erst im Laufe des dritten Quartals Ultra-ATA/100 in ihren Chipsätzen unterstützen. Als Erstes soll die Southbridge VT82C686B verfügbar sein. Mehr über VIAs Pläne mit ATA/100 finden Sie bei tecChannel.de.
Wer kein neues Mainboard kaufen will, kann eine Ultra-ATA/100-Controller-Karte einsetzen. Die PCI-Karten erweitern die beiden IDE-Ports auf dem Mainboard um zwei unabhängige Zusatzkanäle.
Der getestete HighPoint-Controller HPT370 bietet neben ATA/100 zusätzlich noch RAID-Funktionen. Im BIOS des Controllers lassen sich die angeschlossenen Festplatten wahlweise zu einem RAID-0 (Stripeset) oder RAID-1 (Spiegelung) zusammenschließen. Besonders beim RAID-0 macht die mögliche Transferrate von 100 MByte/s Sinn, denn bereits zwei IBM Deskstar 75GXP überschreiten die Ultra-ATA/66-Grenze. Insgesamt lassen sich mit dem Controller bis zu vier Festplatten zu einem RAID verbinden.
Weitere Hersteller von Controller-Karten für ATA/100 sind derzeit AMI, Promise und Abit. Abits HotRod 100 basiert ebenfalls auf dem HighPoint-Controller.
Treiber-Problem
Den Test der ATA/100-Festplatten führten wir mit zwei verschiedenen Controllern durch: der PCI-Controller-Karte HPT370 von HighPoint sowie dem Intel-815E-Mainboard D815EEA mit der ICH2-Southbridge. Zusätzlich hatten wird das Abit KA7-100-Mainboard im Einsatz, bei dem der HighPoint-HPT370-Chip auf der Platine integriert ist. Als Ultra-ATA/100-Festplatten setzten wir zwei IBM Deskstar 75GXP sowie eine Maxtor DiamondMax 60 und VL30 ein.
Der HighPoint-Controller machte dabei vor allem durch seine unausgereiften Treiber auf sich aufmerksam. Während der Controller unter DOS (bei dem keine Treiber notwendig sind), die Festplatten korrekt mit UltraDMA/100 ansprach, gab es unter Windows Probleme. Sowohl unter Windows 98, NT4 und 2000 riegelten die Treiber bei zirka 30 MByte/s ab. Das entspricht inklusive Overhead dem UltraDMA/33-Modus. Beim HighPoint HPT370 empfehlen wir deshalb dringend, noch ein paar Wochen abzuwarten, bis fehlerfreie Treiber verfügbar sind. Den gleichen Effekt konnten wir auch mit dem Abit KA7-100 nachvollziehen.
Im fehlerfreien und finalen Stadium präsentierte sich dagegen die neueste Revision der Intel Ultra ATA Storage Driver. Der Treiber für Windows 98/NT4/2000 unterstützt alle Intel 800er Chipsätze und bietet in der Version 6.0 auch den UltraDMA/100-Modus.
Kompatibilität
Quantum hat bei der Entwicklung der Spezifikationen für Ultra-ATA/100 auf die volle Abwärtskompatibilität zu älteren ATA-Standards geachtet. Der Betrieb von IDE-Laufwerken, die nur PIO-Mode 0 beherrschen, ist somit am Ultra-ATA/100-Interface genauso möglich. Eine sechs Jahre alte Quantum ProDrive LPS mit 52 MByte Kapazität arbeitete beispielsweise am ATA/100-Controller problemlos.
Ultra-ATA/100-Festplatten laufen durch ihre Abwärtskompatibilität aber auch problemlos an ATA/66- und ATA/33-Schnittstellen. Die Laufwerke passen ihre Interface-Geschwindigkeit automatisch der langsameren Schnittstelle an.
Beim Master/Slave-Betrieb einer Ultra-ATA/100-Festplatte mit einem Ultra-ATA/33- oder 66-Laufwerk können beide jeweils mit ihrem höchsten Übertragungsmodus Daten transferieren. Im Test traten hierbei keinerlei Schwierigkeiten auf. Selbst mit unserer PIO-Mode-0 Festplatte Quantum ProDrive 52AT klappte der Master/Slave-Betrieb mit ATA/100-Laufwerken.
Beim Kabeltyp setzt Ultra-ATA/100 auf die bereits von ATA/66 bekannten 80-poligen IDE-Flachbandkabel. Ein neues Kabel ist also für den 100-MByte/s-Transfer nicht notwendig. Wer an die Schnittstelle ein 40-adriges Flachbandkabel steckt, zwingt damit die Laufwerke automatisch in den Ultra-ATA/33-Betriebsmodus.
Benchmarks: Transferraten
Neben den Tests im Ultra-DMA/100-Modus haben wir die drei Ultra-ATA/100-Festplatten jeweils noch mit den Schnittstellengeschwindigkeiten von 33 und 66 MByte/s getestet. Damit wird die Auswirkung der maximalen Burstrate auf die Performance der Festplatten überprüft.
Neben den Tests im Einzelbetrieb haben wir auch ein RAID-0-System eingesetzt. Beim RAID-0 werden die Festplatten zu einem logischen Laufwerk verbunden. Die Daten sind dabei in Häppchen auf die RAID-Festplatten verteilt, sodass beim Lesen/Schreiben alle Drives parallel arbeiten. Idealerweise addieren sich durch dieses Verfahren die Datentransferraten der einzelnen Festplatten. Bei einer maximalen Transferrate von 35,8 MByte/s der Deskstar 75GXP wird beim RAID-0 bereits mit zwei Platten die Ultra-ATA/66-Grenze überschritten. Realisiert haben wir das RAID-0 mit einem dynamischen Stripeset unter Windows NT (Software-RAID).
Die Datentransferraten aus dem Cache der Festplatten liegen trotz Kommando-Overhead noch weit unterhalb der theoretisch möglichen 100 MByte/s. Die Cache-Algorithmen sind hier besonders bei den Maxtor-Drives noch verbesserungswürdig.
Benchmarks: Praxiswerte
In der Praxis sollte sich die Schnittstellengeschwindigkeit von 100 MByte/s selbst bei einer einzelnen Festplatte auswirken. Beim Lesen, Schreiben und Kopieren von Dateien spielt der Cache der Festplatte zum Puffern der Daten eine Rolle. Unser Benchmark tecMark kopiert unter Windows NT Dateien verschiedener Größe.
Noch geringer ist der Vorteil von Ultra-ATA/100 beim Schreiben und Kopieren von Dateien. In den folgenden Tabellen sind alle Ergebnisse für Sie zusammengefasst. Wir haben die Festplatten unter Windows NT jeweils mit den Schnittstellengeschwindigkeiten 100, 66 und 33 MByte/s der drei Ultra-ATA-Standards durchgeführt.
Lesen [MByte/s] | Schreiben [MByte/s] | Kopieren [MByte/s] | |
|---|---|---|---|
| |||
RAID-0 (2 x IBM) | 20,9 | 18,2 | 14,3 |
IBM Deskstar 75GXP | 13,5 | 12,7 | 10,4 |
Maxtor DM 60 | 9,4 | 11,7 | 8,8 |
Maxtor DM VL30 | 9,2 | 7,7 | 5,1 |
Lesen [MByte/s] | Schreiben [MByte/s] | Kopieren [MByte/s] | |
|---|---|---|---|
| |||
RAID-0 (2 x IBM) | 19,0 | 17,8 | 13,9 |
IBM Deskstar 75GXP | 13,2 | 12,5 | 10,3 |
Maxtor DM 60 | 9,2 | 11,6 | 8,5 |
Maxtor DM VL30 | 9,1 | 7,5 | 5,0 |
Lesen [MByte/s] | Schreiben [MByte/s] | Kopieren [MByte/s] | |
|---|---|---|---|
| |||
RAID-0 (2 x IBM) | 15,9 | 15,6 | 12,2 |
IBM Deskstar 75GXP | 11,9 | 12,1 | 9,7 |
Maxtor DM 60 | 9,1 | 11,6 | 8,1 |
Maxtor DM VL30 | 8,9 | 7,4 | 4,7 |
Serial-ATA
Die Ultra-ATA/100-Schnittstelle wird voraussichtlich das letzte parallele Interface für IDE-Festplatten sein. Intel hat auf dem Intel Developer Forum im Februar 2000 erstmals einen seriellen Anschluss für ATA-Festplatten mit einer Bandbreite von 150 MByte/s gezeigt.
Serial ATA soll Mitte nächsten Jahres Ultra-ATA/100 ablösen. Die breiten Flachbandkabel sind den Herstellern von PCs schon lange ein Dorn im Auge. Sie sind zu teuer, unhandlich und fehleranfällig. Serial ATA basiert auf nur zwei Leitungspaaren: eines zum Lesen und eines zum Schreiben. Die neue Festplattenschnittstelle ist eine Punkt zu Punkt Verbindung, pro Laufwerk ist dabei ein Anschluss erforderlich. Dafür entfallen Master/Slave- und CS-Jumper auf den Endgeräten.
Abgesehen von der Hardware-Implementierung sind für Serial ATA keine weiteren Anpassungen nötig. Die Firm- und Software arbeitet mit denselben Registern und Kommandos wie EIDE. Neben ersten Festplatten und Boards konnte Intel daher auch einfache Adapter zeigen, die die Signale der bisherigen 40poligen Flachbandkabel auf die Vier-Draht-Leitung umsetzten. Alte Boards oder ATA-Devices sollen somit kompatibel zum neuen Standard bleiben.
Die angepeilte Datentransferrate der Mitte nächsten Jahres erwarteten Schnittstelle liegt bei 150 MByte/s. Die zweite Generation von Serial ATA soll mit 300 oder 450 MByte/s arbeiten.
Fazit
Dass Ultra-ATA/100 bei einer einzelnen Festplatte nur einen kaum messbaren Vorteil bringt, war vorher schon klar. Notwendig ist die neue Highspeed-Schnittstelle bei den derzeitigen Festplatten also nicht. Den Kauf eines neuen Mainboards mit ATA/100 oder einer zusätzlichen Controller-Karte kann man sich also sparen. Teilweise sind die Treiber in diesem frühen Stadium auch noch nicht ausgereift und bremsen die Festplatte sogar.
Die schnellsten IDE-Festplatten erreichen derzeit zirka 35 MByte/s. Es ist also noch viel Luft bis zur UltraDMA/66-Grenze. Einzige Ausnahmen sind die selten verwendeten RAID-Systeme mit IDE-Laufwerken. Hier bringt ATA-100 tatsächlich schon beim Zusammenschalten zweier moderner Festplatten einen Performance-Boost.
Dass man mit Ultra-ATA/100 bereits jetzt die Technologie bereitstellt, die erst in einem Jahr voll ausgenutzt wird, ist ein durchaus legitimer und zu begrüßender Schritt. Hinzu kommt die volle Abwärtskompatibilität zu den bisherigen ATA-Standards. Probleme mit alten PIO-Mode-Laufwerken und Kabeln konnten wir nicht feststellen. Selbst der Mischbetrieb von Ultra-ATA/100-Festplatten mit älteren Ultra-ATA/33-Laufwerken funktioniert klaglos: Beide Drives werden mit ihrem höchsten Übertragungsmodus angesprochen.
Nur darf man sich jetzt nicht von der Zahl 100 blenden lassen. Dass es bis in ein paar Monaten sowieso nur noch ATA-100-Festplatten geben wird, liegt nicht an der notwendigen höheren Schnittstellengeschwindigkeit, sondern ist ein Marketing-Argument. Die Zahl 100 zieht eben besser als 66 - das geben auch die Festplattenhersteller zu. (cvi)
Testkonfiguration
Die Kompatibilitätstests und Benchmarks wurden mit einem Intel Desktop Board D815EEA durchgeführt. Das Mainboard bietet mit seinem i815E-Chipsatz bereits ATA/100-Unterstützung. Zusätzlich testeten wir die Festplatten an einem HighPoint HPT370-Controller, den wir als externe PCI-Steckkarte und integriert auf einem Abit KA7-100 Mainboard im Testlabor hatten. Der HighPoint HPT370 bietet neben der ATA/100-Unterstützung zusätzlich RAID-Funktionen.
Nachfolgend finden Sie alle verwendeten Komponenten aufgelistet:
Komponente | Daten |
|---|---|
| |
Mainboard 1 | Intel Desktop Board D815EEA |
Typ | Socket 370 |
Formfaktor | ATX |
BIOS | EA81510A.86A.0007.P03 |
Mainboard 1 | Abit KA7-100 |
Typ | Slot A |
Formfaktor | ATX |
BIOS | V6.00PG 04/10/2000 |
Prozessor 1 | Intel Celeron |
Taktfrequenz | 533 MHz |
Sockel | Socket 370 |
| |
Prozessor 2 | AMD Athlon |
Taktfrequenz | 750 MHz |
Sockel | Slot A |
RAM | Addonics 64 MByte DIMM |
Kapazität | 64 MByte |
Typ | PC100-SDRAM |
Chips | Addon AD64S3NTP-8 |
Grafikkarte | ATI Rage Fury |
Grafikchip | ATI Rage 128 |
Speicher | 32 MByte SDRAM |
Schnittstelle | AGP |
Netzwerkkarte | 3Com Fast Etherlink XL PCI |
Typ | 10/100Base Fast Ethernet |
Schnittstelle | PCI 5V |
Platine | Revision A |
Boot-Festplatte | IBM Deskstar DJNA 351520 |
Kapazität | 15,2 GByte |
Schnittstelle | UltraDMA/66 |
PCI-Controller | HighPoint HPT370 |
Typ | Ultra-ATA/100 |
Schnittstelle | PCI 5V 32 Bit |
Firmware | 1.0.0 |
DVD-ROM-Laufwerk | Pioneer DVD-303S-A |
Geschwindigkeit | 6/32fach |
Schnittstelle | ATAPI |
Firmware | 1.09 |
Diskettenlaufwerk | Teac FD-235HF |
Kapazität | 1,44 MByte |
Netzteil | Channel Well Technology ATX-230 |
Ausgangsleistung | 230 Watt |
Format | ATX |
Tastatur | Cherry RS 6000 M |
Schnittstelle | PS/2 |
Maus | Logitech M-S35 |
Schnittstelle | PS/2 |