Hier nun soll die in den PC's am meisten verwendete Schnittstelle zu den großen Massenspeichern beschrieben werden. Da sich die IDE-Schnittstelle öfter einmal einer Wandlung (sprich: ein neuer Standard kommt heraus) unterzieht, möchte ich zuerst einmal die Unterschiede zwischen IDE, EIDE, ATA/ATAPI erklären, da dies manchmal alles in einen Topf geworfen wird.
IDE (Integrated Drive Electronics oder auch Intelligent Drive Electronics) bezeichnet den eigentlichen Hardwarestandard, das heißt die Haupt-Elektronik sitzt auf dem Laufwerk und nicht mehr auf dem Controller. Apropos Controller: genau wie bei SCSI ist der in den Rechner eingebaute "Controller" gar keiner, sondern im eigentlichen Sinne ein Adapter (bei SCSI spricht man deshalb auch von einem Host-Adapter: Die Signale des Hostes [Gastgeber, hier also der PC] werden auf die Gegebenheiten des SCSI-Busses angepaßt und umgekehrt). Die IDE-Schnittstelle ist als eine AT-Bus-Schnittstelle des Rechners entwickelt worden; es wurden nur die benötigten Signale verwendet und weitergeleitet (gepuffert), bzw. sie werden auf der Adapterkarte selber erzeugt (z.B. /CS1Fx und /CS3Fx durch Addressdecoder).
Die ersten erhältlichen (Festplatten-)Laufwerke für diesen Bus hießen deshalb auch schlicht und einfach IDE-Laufwerke oder auch AT-Bus-Festplatte.
Die Schwierigkeiten die früher häufig beim Betreiben von zwei Festplatten unterschiedlicher Hersteller aufgetreten sind ("Diese Festplatte ist zu nichts kompatibel, noch nicht einmal zu sich selber.") wurden meist durch falsches Bus-Timing der Festplatten, häufig jedoch auch durch die Motherboards hervorgerufen. Diese Konflikte sind durch Weiterentwicklung des Standards heutzutage zum Glück weitestgehend beseitigt (dafür gibt es aber Neue).
EIDE (Enhanced Intelligent Drive Electronic) ist als eine Weiterentwicklung (vor allem auf "Softwareebene") des IDE-Standards zu betrachten.
Neu ist hier zum Beispiel die Überspringung der magischen "504MB"-Hürde von DOS durch Implementierung eines Verfahrens im BIOS des Motherboards (Stichwort LBA bzw. CHS). Ältere BIOSe (auf noch älteren Motherboards) lassen sich zwar durch einnen enntsprechenden Treiber (im MBR der Startplatte integriert, z.B. OnTrack oder EZ-Drive) auf Trab bringen, aber WINDOOFS95 ("Für die einen ist es ein Betriebssystem, für die anderen der längste Virus der Welt" ;-) reagiert manchmal sehr störrisch darauf (meist mit einem Start im Kopatibilitäts-Modus, dem sogenannten Schnecken-Betrieb).
Des weiteren sind hier auch schnellere Betriebsarten möglich (wenn auch nicht standardisiert, so hat man sich hier doch zumindest halbwegs geeinigt), genannt seien die "PIO-Modes 1-4", die "DMA-Modes 2&3", "Ultra-DMA/33&66" und seit neuestem auch der "Ultra-DMA/100&133-Mode". (siehe auch die "EIDE-SCSI-Vergleichsseite")
Weiterhin ist etwas dazugekommen: Neben dem altbewärten Primary-Port (mit Interrupt 14) ist jetzt ein Secondary-Port (mit Interrupt 15) vorhanden. Nichtsdessotrotz ist etwas geblieben: an jeden Port können maximal 2 Geräte angeschlossen werden (obwohl es auch Controller / Adapter geben soll, die 4 bzw. 8 Festplatten bedienen können - zumeist als RAID-Controller ausgelegt).
In der Anfangszeit sparten die meisten Hersteller beim Secondary-Port: er unterstützte meist nicht die schnelleren PIO-/DMA-Modes.
An einem Port kann nur immer ein Gerät gleichzeitig mit dem System "reden", ohne große Cache-Speicher würden CD-R-Brenner (ATAPI, dazu gleich mehr) ständig einen "Buffer-Underrun" erzeugen, wenn sie z.B. gleichzeitig mit dem CD-ROM am gleichen Port hängen und eine direkte Kopie gemacht werden soll. Wenn man den Brennner an den Primary-Port hängt, wo ja die schnelle Festplatte schon arbeitet, so bremst er diese manchmal aus (vor allem bei älteren Chipsets, dort gibt das schwächste Gerät den Arbeits-Mode vor).
ATA (AT-Attachement) bzw. ATAPI (AT-Attachment Packet Interface) sind beide das Gleiche, wurden nur von unterschiedlichen Herstellern definiert (zum Glück aber ohne wesentliche Unterschiede). Deshalb spricht man heutzutage eigentlich nur noch von ATAPI.
Was ist nun aber das besondere an ATAPI? Ganz einfach: in der "Vor-ATAPI"-Zeit gab es für die CD-ROM-Laufwerke mehrere verschiedene Schnittstellen, für die der Hersteller auch noch spezielle Controller-Karten mitliefern mußte. Das wurde aber im aufkommenden Boom auf die CD-ROM-Geräte etwas zu teuer. Als Zwischenstufe brachten die meisten Soundkarten schon die entsprechenden Schnittstellen "On-Board" mit (zumeist die drei oder vier wichtigsten), denn schließlich wollte der Soundkartenhersteller, das der Luser, äh stolze PC-Besitzer in die spärlichen ISA-Slots auch noch seine Karte reinstopfen kann und dafür die CD-ROM-Controller-Karte rauswerfen kann.
Aber auch das befriedigte bald niemanden mehr, zum Einen waren die Schnittstellen fast gleich (außer ein oder zwei "verdrehte" Leitungen) und zum anderen ist die OnBoard-Elektronik auch nicht gerade billig, vom Platzbedarf der Steckerleisten ganz zu schweigen. Aber noch etwas anderes störte hier die CD-ROM-Hersteller: diese Schnittstellen waren nicht schnell genug, um die Aufgaben in einem Multimedia-System erledigen zu können.
Damit war man sich einig, das die CD-ROMs zukünftig an die EIDE-Schnittstelle mit angeschlossen werden. Jedoch gab es hier ein kleines Problem zu lösen: Jedes Gerät, das am EIDE-Port erkannt wird, würde in das System eingebunden werden, also einen Laufwerksbuchstaben bekommen. Kein Problem? Oh doch. Denn wenn es vom BIOS einen Laufwerksbuchstaben zugewiesen bekommt, ist es kein "Wechsel-Laufwerk" mehr, d.h. beim CD-Wechsel wäre ein Neustart fällig gewesen und wer wollte das schon jemanden zumuten (Wer es nicht glaubt soll sich doch mal ein IDE-ZIP-Drive besorgen, nicht das ATAPI-Drive natürlich, und ohne Treiber-/BIOS-Unterstützung den Rechner hochfahren und bei laufendem System die Medien wechseln, aber welche ohne wichtige Daten bitte! Ich übernehme keine Schadenreparaturen bzw. Datenrettung, auch wenn keine Hardware kaputtgeht, die Nerven leiden bestimmt).
Deshalb wurde ATA/ATAPI entwickelt um die CD-ROMs über die EIDE-Schnittstelle steuern zu können, aber wie gesagt nicht mit Laufwerksbuchstaben beim Booten eingebunden zu werden.
Neuere BIOSe drehen den Spieß aber um und können von CD-ROM booten und trotzdem als CD-ROM (Wechsel-Laufwerk!) betrieben werden (Dies wird durch den Trick eines "virtuellen Laufwerksbuchstaben" erreicht, wie es auch Systeme gibt, die aus dem ROM booten (ältere Systeme, aber auch ganz neu wieder - die Netzwerk-Computer).
Das IDE-Kabel ist sehr einfach gehalten: es ist ein 40poliges Flachbandkabel mit drei Pfostensteckern.
Es darf maximal ca. 46cm lang sein (je kürzer um so besser!!!), also sind externe Systeme nicht ohne weiteres möglich.
| Standard-IDE-Kabel (40polig) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Ab UDMA/66 Mode 3 wird ein 80poliges Kabel verwendet. Die zusätzlichen Adern sind Masseadern, die zwischen den Signaladern angeordnet sind. Die Stecker sind jedoch weiterhin 40polig.
Seit den UDMA-Kabeln gibt es eine Normung (SFF-8049 bzw. T13/D98109 und T13/D98133), die die 40- und 80-poligen Kabel exakt beschreiben:
Es sollte nicht länger als 18" (ca. 46cm) sein. Der Abstand zwischen System-Board-Connector (blau) und Device 1-Connector (grau) sollte max. 12" (ca. 31cm), der zwischen Device 1- und Device 0-Connector (schwarz) sollte 6" (ca. 15cm) betragen.
Die Anschlußfolge (Slave=grau, Master=schwarz) sollte unbedingt eingehalten werden (Ausnahme evtl. nur, wenn nur ein Device angeschlossen, oder Master-Slave-Erkennung ausgeschaltet wurde !!!)
Es ist zu beachten, daß die Verbindung zwischen Pin 34 des Board- und Device 1-Connector unterbrochen ist, jedoch nicht die zwischen Device1- und Device-0-Connector (Signal: PDIAG)! (Im Bild sind die zusätzlichen Masseadern grün eingezeichnet)
| UDMA-Kabel (80polig) | ||||
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Es gibt zwar Kabel mit 24", 30" und sogar 36" zu kaufen, jedoch ist hier für einen störungsfreien Betrieb nur ein kleinerer UDMA-Mode möglich!!
Für besondere Ansprüche (z.B. bessere Luftführung ("Low-Noise-PC") sind Rund-(Flachband-)Kabel zu empfehlen.
Enhanced IDE (E-IDE oder EIDE) ist eine Erweiterung von IDE in Form eines zweiten Ports. Elektrische Änderungen ergeben sich nicht.
Ultra-DMA (UDMA oder Ultra-ATA) ist der neueste EIDE-Standard, bei dem eine Fehlererkennung und die Terminierung der Signalleitungen eingeführt wurde.
Zu beachten sind die für das "CABLE SELECT" eingeführten Änderungen am 80poligen UDMA-Kabel:
Pin 34 (PDIAG) am Controller-Anschluß liegt auf Masse - vom Controller-Anschluß zum Slave-Anschluß (Device 1) ist die Verbindung unterbrochen.
Pin 28 am Slave-Anschluß hat keine Verbindung zum Kabel!
Sind beide Geräte (Device 0 und Device 1) auf "CABLE SELECT" gesteckt erfolgt die Konfiguration von Master und Slave vereinfacht wie folgt:
Moderne BIOSe erkennnen den Typ der angeschlossenen Geräte und bringen die Geräte automatisch in die richtige Reihenfolge, so daß auch das Booten vom Slave möglich ist ("Drive Switching").
Wichtig! Beide Geräte müssen CABLE SELECT-fähig sein damit diese Konfigurierung erfolgreich ist!
Des weiteren wurden 3 Signalleitungen mit neuen Funktionen für das notwendige Handshaking belegt:
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Auf Grund einiger Nachfragen hier noch die Belegungungen für die vor allem im Notebookbereich verwendeten (1,8''-/)2,5''-Festplatten- bzw. CD-Laufwerksanschlüsse (IDE-Typen - für SCSI-Typen unter SCSI nachsehen)
In der ersten Zeit, als die ersten Notebooks (bzw. Laptops) mit sogenannten "Multi Bay"- / "Media Bay"-Schächten aufkamen, hatte jeder Hersteller sein eigenes Konzept der Kontaktierung der Laufwerke in den Schächten.
Viele Hersteller setzten zunächst die "normalen" Anschlüsse in den Slim-Laufwerken ein, andere setzten den "normalen" 40poligen IDE-/ATAPI-Connector etwas weiter in die Mitte und plazierten den verkleinerten Stromversorgungs- und bei CD-ROM auch den Audio-Anschluss links daneben (oben Strom - kleiner Verbinder wie bei Floppy, drunter Audio - MPC-Steckverbinder). Vielfach mussten aber die Kabel noch per Hand aufgesteckt werden - von wechselbaren Laufwerken konnte also nur bedingt die Rede sein.
Danach kamen kombinierte Steckverbinder zum Einsatz (meist zwischen 50 und 60polig), damit im gleichen "Bay" auch Floppy-Laufwerke eingesetzt werden konnten (statt des CD-ROM) und die Kabel nicht mehr per Hand aufgesteckt werden mussten.
Als CD-ROM kamen hier meist dann meist schon SFF-standardisierte Laufwerke (siehe nächster Abschnitt) zum Einsatz, die mit einem kleinen Adapter (meist flexible Leiterplatte) den 44-/50-poligen "internen" Laufwerks-Anschluss zum Bay-Steckverbinder machten.
Die Steckverbinder dieser Laufwerke wurden vom SFF-Committee bzw. ANSI (T13 Project 1532D) standardisiert. Sie sind 44polig für Festplatten bzw. 50polig für CD-ROM.
| 44poliges Notebook-IDE-Anschlusskabel (Festplatte) |
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Wie zu sehen ist, ist das Kabel bis Pin 40 wie ein normaler IDE-Anschluss belegt. Pin 41 + 42 sind mit +5V belegt, wobei im Notebook zweierlei Dinge damit geschehen können:
Aber Vorsicht! Im "normalen" PC kann das in die Hose gehen, da hier das BIOS / Betriebssystem darauf nicht vorbereitet ist und evtl. gnadenlos die Hufe hochreißt (oder eben Winzigweich Fenster 95 ff ;-(
Dies ist allerdings nur in relativ alten PCs bzw. bei billigen Motherboards der Fall, wenn z.B. die Wartezeit zu kurz ist.
Im PC müssen also beide Pins verbunden werden. Pin 43 ist die Masse (diese Masse ist nur für die Steuerelektronik / Motor gedacht, also nur mit der Stromversorgungs-Masse verbinden!).
Pin 44 wird von Festplatten nicht belegt (Dieses Signal ist "/TYPE" - im Normalfall ist es unbelegt, also mit "High" [logische 1] belegt, was "IDE" bedeutet; CD-ROMs liefern hier "Low" [logische 0] => CDROM / ATA / ATAPI).
Ein Adapterkabel zu bauen dürfte jetzt nicht mehr schwerfallen, oder? Na ganz so einfach wollen wir es ja denn doch nicht machen: im Gegensatz zu denn "normalen" IDE/EIDE-Festplatten beträgt der Rasterabstand hier nicht 1/10 Inch (= 2,54mm), sondern normalerweise 2mm. Damit können normale Pfostenleisten RM2,0 (Rastermaß 2mm) benutzt werden.
Leider richten sich nicht unbedingt alle Hersteller nach diesen Abmessungen :-(
Öfter gesehen habe ich z.B. Leisten mit 3/40 Inch (= 1,91mm). Gut gemacht haben sich hier die 2reihigen "Gegenstücken" (also female) zu den kleineren Jumperleisten (nicht die "normalen"!) - es gibt jedoch auch "richtige" Pfostenstecker (wenn auch etwas teuerer und schwerer erhältlich).
Ebenfalls möglich - wenn auch mit mehr Arbeit verbunden - gehen auch Pfostenstecker RM2,0 (Rastermaß 2,00mm), die man zunächst in mehrere Teile teilt, etwas abfeilt und wieder zusammenklebt (guten Plastekleber und Richtlineal/Metallwinkel benutzen) um die "überschüssigen" 2mm möglichst gleichmäßig zu verringern.
Außerdem paßt meist kein "normales" Flachbandkabel. Man kann zwar einige Leitungen weglassen (z.B. einige Masseleitungen, Spindelsynchronisation etc.), aber die paar Leitungen machen den Kohl auch nicht mehr fett (pardon! ;-) und man hat ein wirklich 100%iges Adapterkabel.
Besser macht sich hier aber ein an den Enden aufgespleißtes gutes (!) Flachbandkabel (0,635mm Adernabstand), wie es z.B. für Ultra-DMA- und Wide-SCSI-Kabel benutzt wird. Bei billigeren Kabeln dieser Art können aber z.T. Kontaktfehler auftreten, da sie evtl. zu dünne Leiter haben.
Flachbandkabel mit 1mm Adernabstand sind leider z.Zt. noch relativ selten.
Die zwei (miteinander verbundenen) Stromversorgungsanschlüsse und die Masse müssen natürlich auf einen entsprechenden Stromversorgungsstecker - also MALE - enden (siehe auch unter der Netzteilrubrik für die Anschlußbelegung).
Wem das zu viel Arbeit ist, kann natürlich auch die im guten Computerhandel erhältlichen Adapter benutzen ;-)
Später wurde der 44polige Steckverbinder mit 6 zusätzlichen Pins - für Laufwerkskonfiguration gedacht (die Spec. nennt sie "Option selection pins " - ohne Jumper = Device 0, Jumper B-D = Cable Select - einige Hersteller benutzen diese Pins allerdings nicht) - ausgestattet und ist daher jetzt insgesamt 50polig:
| 50poliger Notebook-IDE-Anschluss |
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| Steckverbinder: Gerät (CD-ROM / Festplatte) = DuPont 86451 Notebook-Board (Kabel) = DuPont 86455 |
Pin 32 ist in "ANSI T3 Project 1532D - Volume 2" (ATA/ATAPI-7) als "Obsolete" gekennzeichnet (da es für den UDMA-Betrieb nicht mehr benutzt wird). In ANSI X3.279-1996 (ATA-2) war er als "IOCS16" definiert.
Pin 37 wurde von "/CS1FX" in "/CS0" umbenannt,
Pin 38 von "/CS3FX" in "/CS1" (Funktionen sind aber die Gleichen geblieben).
Die restlichen Pins sind wie beim 44poligen Steckverbinder belegt.
Obwohl (noch) kein offizieller Standard, hat sich der folgende Anschluss (von den Herstellern teilweise auch "MultiBay" genannt - nicht zu verwechseln mit dem Compaq-/HP-MultiBay) bei CD-Laufwerken durchgesetzt und wird in fast allen neuen Notebooks für CD- und DVD-Laufwerke eingesetzt.
Einige Hersteller, bei denen in den CD-ROM-Schacht auch das Floppy-Laufwerk (und evtl. Zusatzbatterie) eingesetzt werden kann, adaptieren mit Hilfe einer kleinen Adapter-Platine diesen Steckverbinder auf ihren eigenen MultiBay-/MediaBay-Verbinder.
Zu beachten sind die gegenüber dem 44-/50-poligen SFF-Standard z.T. an anderer Stelle liegenden Signale (neben dem allgemeinen "Offset" durch die drei Audio-Pins)!
| 50poliger Slim-CD-ROM-IDE-Anschluss ("Multi-Bay") | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Steckverbinder: Gerät (CD-ROM) = JAE KX15-50KLD Notebook-Board (Kabel) = JAE KX14-50K11D (o.ä.) (JAE = Japan Aviation Electronics Industry, Limited) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| obere Reihe | untere Reihe | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Der jeweils angegebene "SFF-Pin" (44-/50-poliger Steckverbinder siehe oben) dient lediglich als Orientierungshilfe z.B. beim Bau eines Adapters (Slim-CD-ROM => EIDE).
Die "Digital Ground"-(Masse-)Anschlüsse Pin 4, Pin 23 und Pin 26 sind miteinander verbunden - meist durch die Laufwerkselektronik. Bei Problemen mit dem Signalübersprechen sind die Anschlüsse evtl. zusätzlich zu brücken. Im Normalfall muß auch eine direkte Verbindung zwischen "Digital Ground" und "Ground" in der Laufwerkselektronik bestehen.
Viele der Laufwerke haben auch noch einen zusätzlichen Jumperblock / Umschalter für CableSelect / Master / Slave. Dieser sollte im Normalfall auf CS stehen.
(c) 2004 by  |
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