„ATA/ATAPI“ – Versionsunterschied

{{Belege fehlen|Für fast den ganzen Artikel fehlen Einzelnachweise. [[Benutzer:DinoTymo|Dino]] • [[Benutzer Diskussion:DinoTymo|Diskussion]] • [[Benutzer:DinoTymo/Bewertung|Bewertung]] 18:46, 21. Jun. 2024 (CEST)}}[[Datei:Parallel ATA (PATA) connector on a motherboard - 34 and 40 pin- fs PNr°0267.jpg|mini|34-Pin-[[Floppy]]- und 40-Pin-ATA-Stiftleiste (am Host bzw. am Peripheriegerät)]]

'''{{lang|en|AT Attachment}}''' (kurz '''ATA''') ist ein [[Standard]] für dendie [[Parallele_Schnittstelle|parallelen]]parallele [[DatentransferDatenübertragung]] zwischen [[SpeichermedienDatenspeicher]]n bzw. [[Laufwerk (Computer)|Laufwerken]] und der entsprechenden [[Schnittstelle#Hardwareschnittstelle|Schnittstelle]] eines Computers. Der BegriffNamensbestandteil ''AT'' deutetverweist auf denseinen Ursprung im Umfeld des [[IBM Personal Computer/AT|IBM PC/AT]] (und dazu kompatiblen Geräten. Die Entwicklung erfolgte anfangs proprietär als ''Advanced TechnologyIDE'' durch [[Western Digital]]. Die spätere Normung erfolgt durch das technische Komitee [[T13 (Standardisierungsgremium)|T13]] hinbeim US-amerikanischen [[InterNational Committee for Information Technology Standards]] (INCITS).

'''{{lang|en|AT Attachment Packet Interface}}''' (kurz '''ATAPI''') verwendet diese physikalischephysische Schnittstelle und erweitert das Protokoll der Datenschnittstelle so, dass darüber gekapselte [[SCSI]]-Pakete übertragen werden können. Die dadurch möglichen SCSI-Befehle erweitern den Einsatzbereich von ATA über den ursprünglich reinen Festplattenbetrieb hinaus. So können mit ATAPI zusätzlich auch Geräte wie [[Wechselplattenlaufwerk|Wechselplatten]]e, [[optisches Laufwerk|optische Laufwerke]] und [[Bandlaufwerk]]e verwendet werden. Das Packet Interface wird weiterhin bei [[Serial ATA]] verwendet.<ref>Serial{{Internetquelle ATA Work Group|url=https://web.mit.edu/fustflum/etcetera/serialata10a.pdf ''|titel=Serial ATA: High Speed Serialized AT Attachment'', |titelerg=Revision 1.0a, 7|werk=web.mit.edu Jan|hrsg=Serial ATA Work Group |datum=2003-01-07 |format=PDF; 6,4&nbsp;MB |sprache=en |abruf=2015-03-07}}</ref>

Die von ATA zur Verfügung gestellte Funktionalität wird in modernen Computern üblicherweise von der Nachfolgeentwicklung [[Serial ATA]] übernommen. Zur Unterscheidung wird seit der Etablierung von Serial ATA aufgrund der parallelen Datenübertragung statt ATA oftmals '''PATA''' oder '''P-ATA''' als Abkürzung benutzt. Die Bezeichnung '''{{lang|en|Integrated Drive Electronics}}''' (kurz '''IDE''') stammt aus der Zeit vor der Standardisierung und wird üblicherweise synonym zu ATA bzw. PATA benutzt. Verbreitet war auch der Begriff '''AT-Bus''', der jedoch im Zusammenhang mit Steckkarten auch für den [[Industry Standard Architecture|ISA]]-Bus stand.

<!--'''{{lang|en|Integrated Drive Electronics}}''' (kurz '''IDE''') ist eine physikalische Datenleitung, die von IDE-Controllern gesteuert wird. Die erste Generation von PCs (etwa ab 1984) hatte keine integrierte Steuereinheit – sie mussten als [[Industry Standard Architecture|ISA]]-Steckkarte nachgerüstet werden. Einige Soundkarten waren mit einem IDE-Controller ausgestattet, der mindestens eine IDE-Buchse aufwies (für ein bis zwei Geräte). Die IDE-Controller von [[Soundkarte]]n waren meistens nur zu bestimmten [[CD-ROM-LaufwerkenLaufwerk]]en kompatibel; teils befanden sich mehrere Steckverbinder für unterschiedliche Fabrikate auf der Platine. Gesonderte Steuereinheiten waren für IDE-Festplatten und IDE-[[Bandlaufwerk]]e erforderlich. EIDE (= {{lang|en|enhanced IDE}}) ist die Bezeichnung für ein Controller-Paar mit insgesamt vier Datenleitungen. In den 90er-Jahren, dem Zeitalter der [[PCI]]-Schnittstelle, wurden EIDE-Controller direkt auf der Hauptplatine angeordnet und ab etwa 2005 nach und nach von [[Serial ATA|SATA]]-Steuereinheiten abgelöst. Es gab ebenfalls spezialisierte IDE-[[RAID]]-Controller, insbesondere in Form von Erweiterungskarten für PCI-Steckplätze.

Der amerikanische Festplattenhersteller [[Western Digital]] wurde 1984 von [[Compaq]] beauftragt, einen FestplattencontrollerFestplatten-[[Controller (Hardware)|Controller]] zu entwickeln. Im Gegensatz zu den ATA-Vorgängern mit [[ST506-Schnittstelle]] (mit den Aufzeichnungsverfahren [[Modified Frequency Modulation|MFM]] oder [[Run Length Limited|RLL]]) und dem [[Enhanced Small Disk Interface]] (ESDI) sollte die Kommunikation über ein einziges 40-poliges Flachkabel[[Flachbandkabel]] erfolgen und sich ein größerer Teil der [[Controller (Hardware)|Controller]]-Elektronik auf dem Peripheriegerät (z.&nbsp;B.zum Beispiel dem [[FestplatteFestplattenlaufwerk]]) befinden.

Western Digital nannte diese Schnittstelle ''Integrated Drive Electronics'' (IDE) (1986). In Kooperation mit anderen Festplattenherstellern wurde dassie als gemeinsamer Standard etabliert, der 1989 als ATA-1 verabschiedet wurde. Bis heute gilt der Begriff „IDE“''IDE'' als Synonym für „ATA“ATA bzw. heute „[[#ATA/ATAPI-7 (seit 2001, ANSI INCITS 397-2005)|PATA]]“.

Western Digital erweiterte und verbesserte diesen Standard mit neuen Merkmalen. Der Marketingname ''EIDE'' für „Enhanced''Enhanced IDE“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).

Bei der ATA-Schnittstelle verfügen die angeschlossenen Geräte über einen eigenen Controller. Mit diesem eingebauten Controller kommunizieren sie mit dem Host über einen [[Host-Bus-Adapter|Host-Adapter]] auf der [[Hauptplatine]] oder einer [[Steckkarte|Schnittstellenkarte]]. ATA-Geräte werden mit einem [[Flachbandkabel]] an die 40-polige<ref name="39pins" group="Anmerkung">Durch den fehlenden Key-Pin hat die Schnittstelle genaugenommen nur 39 Pole.</ref>-polige Schnittstelle des Hosts angeschlossen (ATA-40). Zwei Geräte pro Anschluss sind möglich, diese werden dabei als ''Device&nbsp;0'' (auch ''Master,&nbsp;MA'') bzw. ''Device&nbsp;1'' (auch ''Slave,&nbsp;SL'') bezeichnet. In der Regel wird ''Device&nbsp;0'' am Ende des Kabels angeschlossen. Die Einstellung des Device-0- bzw. -1-Status erfolgt meist über [[Jumper (Elektrotechnik)|Jumper]]. Bei vielen Geräten gibt es auch die Möglichkeit des „Cable''Cable Select“Select'' (CS). Dazu müssen beide Geräte auf CS gestellt werden, wobei ein spezielles Anschlusskabel den Device-0- bzw. -1-Status vergibt.

WährendDas sichKürzel das "AT"„AT“ in "AT„AT Attachment"Attachment“ zwarwird ziemlichim offensichtlichAllgemeinen aufmit IBMsdem Namen des "[[IBM Personal Computer/AT|]] ''(Advanced Technology]]")'' beziehtassoziiert, steht "AT"aber offiziell nur für sich, um rechtliche Probleme mit IBM zu vermeiden.

Wie im Abschnitt ''[[#Geschichte|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<ref>[{{Internetquelle |url=https://ecse.rpi.edu/courses/S15/ECSE-4780/Labs/IDE/IDE_SPEC.PDF |titel=Working Draft&nbsp; – X3T10, 791D, Revision 4c&nbsp; – AT Attachment Interface for Disk Drives] |titelerg=(ATA 1) |werk=ecse.rpi.edu |datum=1997-09-04 |format=PDF; 134&nbsp;kB |sprache=en |archiv-url=https://web.archive.org/web/20160617193535/https://ecse.rpi.edu/courses/S15/ECSE-4780/Labs/IDE/IDE_SPEC.PDF |archiv-datum=2016-06-17 |abruf=2006-12-16}}</ref> 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&nbsp;0'' und ''Device&nbsp;1,'' die den technischen Gegebenheiten 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.

== SonderformSonderformen ==

[[ATA 44]]: Für [[Notebook]]s gibt es Sonderformen der Schnittstelle, die zusätzlich noch die Versorgungsspannung (+5&nbsp;V) und bei optischen Laufwerken auch [[Audio]]signale übertragen. Diese werden bei 2,5″-[[Festplatte]]n ATA-44 und bei optischen [[SlimLine]]-Laufwerken ATA-50 genannt. (Die Zahl gibt dabei die Anzahl der Steckkontakte an.)

[[ATA ZIF]]: Für in Mediaplayern verwendete 1,8″-Festplatten gibt es eine Sonderform mit 40-poliger Buchse. Sie wird allerdings auch in [[UMPC]]s und einigen Notebooks verwendet.

=== {{Anker|ATA-2|ATA/ATAPI-2}}ATA-2 (1994–2001, ANSI X3.279-1996) ===

=== {{Anker|ATA-3|ATA/ATAPI-3}}ATA-3 (1996–2002, ANSI X3.298-1997) ===

=== {{Anker|ATA/ATAPI-4|ATA-4|ATAPI-4}}ATA/ATAPI-4 (1997–2008, ANSI NCITS 317-1998) ===

Mit ATA/ATAPI-4 werden erstmals [[CD-ROM-LaufwerkeLaufwerk]]e und CD-Brenner erstmals in den Standard eingebunden. Dazu wird der Standard erstmalszum ersten Mal ATA/ATAPI genannt, was für ''ATA Packet Interface'' steht. Das Packet Interface definiert einen Layer, um [[Small Computer System Interface|SCSI]]-Kommandos über das ATA-Protokoll senden zu können.

ATA/ATAPI-4 ist jedoch zu den alten Modi ''PIO'' und ''DMA'' kompatibel.

* Ultra DMA mode 0: 16,7 MB/s; UDMA 1: 25,0 MB/s: UDMA 2: 33,3 MB/s.

=== {{Anker|ATA/ATAPI-5|ATA-5|ATAPI-5}}ATA/ATAPI-5 (seit 1999, ANSI NCITS 340-2000) ===

ATA-5 enthält einenden neuen Modus: Ultra&nbsp;DMA&nbsp;4. Leistungsfähigkeit 66,6&nbsp;MB/s, daher auch ''UDMA-66'' genannt (UDMA&nbsp;3: 44,4&nbsp;MB/s). Für den ATA-5-Standard ist ein spezielles 80-adriges Kabel erforderlich. Es hat zwar weiterhin nur 39 Anschlusspins, allerdings befinden sich 41 zusätzliche Leitungen mit Masseanschluss jeweils zwischen den Datenleitungen. Diese sorgen für eine definierte [[Wellenimpedanz]] der Signalleitungen zur Verringerung von [[Reflexion (Physik)#Reflexion bei elektrischen Leitungen|Reflexionen]]. Weiterhin verringern sie das [[Übersprechen]] zwischen den Signalleitungen. Beides könnte ansonsten zu Übertragungsfehlern führen.

=== {{Anker|ATA/ATAPI-6|ATA-6|ATAPI-6}}ATA/ATAPI-6 (seit 2000, ANSI NCITS 361-2002) ===

=== {{Anker|ATA/ATAPI-7|ATA-7|ATAPI-7}}ATA/ATAPI-7 (seit 2001, ANSI INCITS 397-2005) ===

=== {{Anker|ATA-8|ACS|ACS-1|ATA/ATAPI-8|ATAPI-8}}ATA-8 (seit 2005, ANSI INCITS 452-2008) ===

=== {{Anker|ACS-2|ACS-3|ACS-4|ACS-5}}ACS-2 (seit 2008, ANSI INCITS 482-2012), ACS-3 (seit 2011), ACS-4 (seit 2014), ACS-5 (seit 2021) ===

| 1999 || Parallel ATA || ATA/ATAPI-5 || Ultra ATA/66 || Ultra DMA 4 || 80-adriges Kabel || 66,6 MB/s || Festplatten /, CD-ROM

Ältere ATA-Controller bzw. ältere Systemsoftware können oft nur Festplatten bis zu einer bestimmten Kapazität ansprechen. Dadurch kann gegebenenfalls nur ein Teil der Festplattenkapazität genutzt werden. Typische Grenzen sind 504&nbsp;[[Byte#IEC-PräfixeBinärpräfix|MiB]], 8&nbsp;[[Byte#Vergleich|GiB]], 32&nbsp;GiB, 128&nbsp;GiB. Die 128-GiB-Grenze resultiert aus der Verwendung von 28-Bit-[[Logical Block Addressing|LBA]], denn mit 28 Bit kann man nicht mehr als 2²⁸ Sektoren (das entspricht 128 GiB) ansprechen. Dafür gibt es die Erweiterung auf 48-Bit-LBA, welche den Adressraum erheblich erweitert. Die anderen Grenzen werden durch die [[Cylinder Head Sector|CHS-Adressierung]] begründet, also durch die Aufteilung in Zylinder, Kopf und Sektor&nbsp;– wobei hier für jeden einzelnen Wert eigene Grenzen gelten, und die CHS-Adressierung schon beim ersten Standard von X3T10 obsolet war. Noch heute verwenden viele Systemprogramme –&nbsp;etwa Bootmanager oder Partitionierungstools, die sich beim Start laden&nbsp;– die CHS-Adressierung.

Abhilfe schaffen moderne Hardware und Software. So wurden in der Vergangenheit oft [[BIOS]]-Updates – [[Firmware-Aktualisierung]]en für das BIOS – herausgegeben, die diese Probleme beheben.

Die Festplatten erlauben auch, das Setzen eines neuen Passworts zu verhindern, {{enS|security freeze}}. Diese Funktion muss allerdings bei jedem Systemstartexplizit aufgerufen werden. ImEinige [[BasicBIOS-Varianten InputAktivieren Outputsowohl Systemeinen ''{{lang|BIOS]]en|freeze}}'' kannals auch ein Passwort, wenn auch das nochBIOS per Passwort geschützt ist, sodass bereits vor dem Start des Betriebssystems geschehenunbeabsichtigtes oder böswilliges Ändern/Setzen eine Passworts unmöglich ist. Aber auch einige Betriebssysteme, wasbzw. allerdingsbei nurälteren vonBetriebssystemen wenigenzusätzliche BIOSDienstprogramme, unterstütztkönnen wirddie Festplatte entsprechend abriegeln. BeimSollte Bootvorgangder kannComputer einjedoch Zusatztoolin aufgerufeneinen Schlafzustand versetzt werden, welchesist die Festplatte abriegeltnach dem Aufwachen wieder ungeschützt, und da das BIOS beim Aufwachen nicht wieder aufgerufen wird, ist ein erneuter Passwort-Manipulationsschutz nur per Software-Lösung (im Betriebssystem) möglich.

Der ATA-Anschluss (ATA-40) ist eine 40-polige zweireihige [[Stiftleiste]]<ref name="39pins" group="Anmerkung"/>, [[Rastermaß]] 2,54&nbsp;mm (100MIL100 [[Thou|mil]]):

39_________--________139________––________1 ungerade Pin-Nummern

40¯¯¯¯¯¯¯¯2040‾‾‾‾‾‾‾‾20(Key)¯¯¯¯2‾‾‾2 gerade Pin-Nummern

1________--________391________––________39 ungerade Pin-Nummern

2¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯402‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾40 gerade Pin-Nummern

Bei einem korrekt verdrahteten Flachkabel liegt Pin 1 auf der farblich (meist rot) gekennzeichneten Ader. Als zusätzliche Sicherheit ist die Buchse für Pin 20 (im Bild mit * gekennzeichnet) bei vielen Steckern verschlossen, um falsches Aufstecken zu verhindern. [[Wannenstecker]] mit Mittelnut sind inzwischen nicht nur bei den Laufwerken selbst, sondern auch auf Controllern und Motherboards Standard. Da die Buchsenleiste eine Nase an der entsprechenden Stelle hat, ist eine Verpolung ausgeschlossen.

Nachfolgend die Beschreibung der PINsPins:

| 20 || KEYPIN || Pin fehlt, damit der Stecker nicht verkehrt eingesetzt werden kann.<ref group="Anmerkung">Erst bei den 80-adrigen Kabeln hat sich das entsprechende Gegenstück, ein verschlossenes Loch an der Kabelbuchse, allgemein durchgesetzt. Die meisten 40-adrigen Kabel lassen sich jedoch trotz Keypin auch falschherum auf die 39-poligen Stecker aufstecken.</ref> Wird aber, abweichend vom Standard, teilweise auch zur Stromversorgung eingesetzt (z.&nbsp;B. für [[Disk on Module|Disk-on-Module]]-Flashspeicher)

Bei ATA-44, das meist bei 2,5″-Festplatten zum Einsatz kommt, ist der [[Pitch (Elektronik)|Pinabstand]] auf 2,00&nbsp;mm verkleinert. Die Belegung entspricht ATA-40, jedoch wird hier die Stromversorgung über zusätzliche Pins am ATA-Anschluss vorgenommen.

* ''Schnelle UDMA-Modi'': Ab UDMA-66 (UDMA&nbsp;4) wird das feinere, 80-adrige [[Flachbandkabel]] verwendet, bei dem jede zweite Ader auf Masse gelegt ist, was die Signal-Adern gegeneinander abschirmt und die höhere Geschwindigkeit erst möglich macht. Die Stecker haben wie gewohnt 40<ref name="39pins" group="Anmerkung"/> Pole, der Hostadapter-seitige Stecker hat jedoch eine besondere Kodierung (<span style="text-decoration:overline">PDIAG</span> wird getrennt und beim Hostadapter ein Kondensator mit bestimmtem Wert gegen Masse gelegt), an der der ATA-Hostadapter erkennen kann, dass ein solches Kabel benutzt wird. Erst dann schaltet der Hostadapter die schnelleren Modi von 66&nbsp;MB/s und höher frei. Beim Anschluss der ATA-Geräte mit einem solchen Kabel ist deshalb zu beachten, dass das blaue Kabelende an die [[Hauptplatine]] bzw. den ATA-Hostadapter angeschlossen werden muss.

* ''Cable-Select'': Seit längerem unterstützen ATA-Kabel die Cable-Select-Adressierung und haben dazu Gerätestecker in Grau und Schwarz, an die die ATA-Geräte angeschlossen werden. Wird im Cable-Select-Verfahren adressiert, ist das Gerät am schwarzen Stecker automatisch Device &nbsp;0 (Master) und das Gerät am grauen Stecker Device &nbsp;1 (Slave). Dabei ist die Signalleitung 28 nur zum Master verbunden, jedoch nicht zum Slave. Um dieses Verfahren zu nutzen, müssen beide ATA-Geräte auf „CS“ [[Jumper (Elektrotechnik)|gejumpert]] sein. Andernfalls ist das eine Gerät auf „Master“ zu jumpern und das andere auf „Slave“; bei manueller Jumperung ist es gleichgültig, welches am schwarzen und welches am grauen Stecker angeschlossen ist. Wird nur ein einziges ATA-Gerät an das Kabel angeschlossen, muss unbedingt der Stecker in der Mitte des Kabels freigelassen werden, da ein nicht belegtes Kabelende z.&nbsp;B. Störungen in Form von Signal-[[Reflexion (Physik)|Reflexionenreflexionen]] verursachen kann.

* [[CompactFlash]] – minimalMinimal angepasste Variante von ATA für Speicherkarten

* {{Webarchiv | url=http://www.t13.org/ | wayback=20080319004016 | text=T13 Technical Committee}} (englisch)

* [httphttps://www.tecchannel.de/storage/extraa/ide-grundlagen,401440/ide_schnittstelle_kabel_stecker_ata_festplatte_master_slave/ IDE-Grundlagen]

* [{{Webarchiv |url=http://home.arcor.de/klaus-uwe/hwb/html/co_Ata44Internal.html |wayback=20030302203853 |text=The Hardware Book ATA-44]}} (englisch)

* [{{Webarchiv |url=http://home.arcor.de/klaus-uwe/hwb/html/co_AtaInternal.html |wayback=20030302142759 |text=The Hardware Book ATA]}} (englisch)

* [httphttps://www.laptopupdate.de/ Steckerbelegung ATA-50]

* [httphttps://www.fitzenreiter.de/ata/ata.htm ATA Security eXtension BIOS (Security Feature Set)]

* [httphttps://www.pjrc.com/tech/8051/ide/wesley.html Artikel zur Ansteuerung einer IDE-Festplatte] (englisch)

* [httphttps://www.sackpfeyffer-zu-linden.de/Hardware.html#11 Beschreibung der Adressierungsprobleme mit Lösungsmöglichkeiten]