SATA Technologie (Serial AT Attachment, Serial ATA) - Protokoll für Festplatten

Serial ATA (kurz für Serial AT Attachment) ist eine Schnittstellen-Technologie für Desktop-Rechner und kostengünstige Speichersysteme. Sie wurde von verschiedenen Herstellern gemeinschaftlich entwickelt und hat die parallele ATA (IDE, Protokoll für parallele Übertragung) Technologie abgelöst. SATA verbindet die technischen Vorteile der seriellen Datenübertragung (Serial Attached) mit den Kostenvorteilen der ATA-Festplatten. Die größten Limitierungen der parallelen Signalverarbeitung, die Beschränkung der Übertragungsgeschwindigkeit, kann durch diese serielle Übertragung aufgehoben werden. Es sind sichere und kostengünstige Medien für bis zu 6 Gbit/s geplant, der Einstieg mit SATA beginnt bei 1,5 Gbit/s (veraltet). Die Version 2 von SATA (eigentlich SATA 3Gb/s genannt, aber auch SATA-II oder SATA-300) wurde im Jahr 2010 durch SATA 6 Gb/s (SATA-III) abgelöst. Damit ist die Generation 3 von SATA zur Zeit die verbreitetste Version mit einer Übertragungsrate von 6 Gbit/s. Damit wurde SATA wieder kompatibel zu SAS-2 (SAS 6 Gbit/s).

Die Namensgebung ist etwas verwirrend, da SATA Generation 2 eine Übertragungsrate von 3 Gbit/s besitzt und die Generation 3 dann 6 Gbit/s. Also SATA 3 ist nicht mit 3 Gbit/s gleichzusetzen, sondern es bietet 6 Gbit/s. Also sollte man eher bei SATA 6 Gb/s als Bezeichnung bleiben.

SATA Technologie

Im Gegensatz zum IDE-Anschluss, werden SATA-Festplatten über bis zu 1 Meter lange schmale Kabel angeschlossen. Sowohl die Kabel, wie auch die Stecker, sind störsicherer und einfacher zu verarbeiten. Die Topologie ist eine Point-to-Point-Verbindung, so dass jedes angeschlossene Gerät die volle Bandbreite von zurzeit maximal 3 Gbit/s bzw. 6 Gbit/s (SATA-3) nutzen kann.
Diese Technologie hat zur Ablösung der kostengünstigen ATA-Festplatten in PCs und kleinen Servern geführt, griff aber auch in den Bereich von SCSI- und FC-Festplatten ein. Die Hersteller bieten hierzu verschiedene SATA-Festplatten an, von kostengünstig für PCs (einfache und kostengünstige Mechanik) bis 7x24 Stunden tauglich (aufwendiger, störsicherer und mit besserer Mechanik) für Server und RAID-Systeme. Diese sind jedoch schwer auseinander zuhalten, meist muss man sich auf die Angaben der Hersteller verlassen. High Performance SATA-Festplatten bieten ein "Native Command Queuing" (NCQ) und die Mechanik einer SAS-Festplatte bei einem geringeren Preis an.
Mit S-ATA lassen sich also auch externe Festplatten anschließen, dies war mit P-ATA kaum möglich. Damit wurde eine Alternative zu SCSI im Server-Bereich und USB im Desktop-Umfeld geschaffen.
Es können SATA-Festplatten direkt und ohne Umsetz-Elektronik angeschlossen werden. Aber auch die ersten SATA-to-SATA-RAID-Controller wurden entwickelt. Ein kleiner Server oder ein Desktop-Rechner kann sehr einfach mit sehr viel Speicherplatz bei guter Performance erweitert werden.
Durch die Hot-Plug-Fähigkeit von SATA kann dieses Medium auch zur schnellen Datensicherung genutzt werden. Hierbei sollte auf die Qualität der eingesetzten Festplatten geachtet werden. Selbst kleine Stöße können bei SATA-Desktop-Festplatten schon zu Störungen führen. Besser geeignet sind für diese Zwecke Notebook-Platten, die zwar meist eine geringere Kapazität besitzen, aber schock-resistenter sind.
Weitere Möglichkeiten ergeben sich auch durch die Kombination mit der SAS-Technologie. SAS und SATA sind weitgehend anschlusskompatibel, so dass SATA- und SAS-Festplatten je nach Kontroller sogar gemischt betrieben werden können.
Der eigentliche Unterschied zwischen SATA- und SAS-Festplatten (in der Anschlusstechnologie) sind die doppelten Kanäle bei einer SAS Festplatte.

Einsatzbereiche von SATA Festplatten

Zur Ablösung von IDE-Festplatten wird die SATA-Technologie schon lange durchgehend in den Desktoprechnern eingesetzt. Es kommen dort Onboard SATA-Controller zum Einsatz, bzw. wenn mehr Performance gefordert wird, PCI-RAID-Controller mit echtem Hardware-RAID und Cache. Aber auch im Bereich der externen RAID-Systeme wird SATA eingesetzt. Es vereint dort die Vorteile, wie der geringe Preis der Komponenten und die trotzdem recht hohe Performance der Übertragung, wie auch die Features Hot-Plug und Störsicherheit. Wichtig ist die Auswahl der passenden Festplatte für den jeweiligen Einsatzzweck. Kommt es auf Performance und Sicherheit an, so sollten die höherpreisigen SATA-Festplatten gewählt werden. So werden auch je nach Anwendung unterschiedliche Festplatten angeboten, SATA-Festplatten für Desktop-Rechner, SATA für kleine Server und 7x24 Stunden Betrieb und high performance SATA auf Basis von SAS-Hardware.

Roadmap

Eine der wichtigsten Entwicklungspunkte ist die Übertragungsrate. Sie ist schrittweise bis auf 6 Gbit/s gesteigert worden. Aber auch Erweiterungen im Management und der Backplane-Technolgogie werden nicht vernachlässigt. Um auch als High-End-Lösungen Verwendung zu finden, werden Unterstützungen für "Failover" entwickelt. So genannte MUX Boards erweitern SATA-Festplatten auf zwei I/O Kanäle. Damit kann SATA-Technologie dann auch in Clustern eingesetzt werden.

Es werden verstärkt Festplatten mit der SATA-Mechanik, aber einer SAS-Schnittstelle angeboten. Sie werden bei RAID- und Storage-Systemen für die Speicherung von Archivdaten oder Backups genutzt. Diese Festplatten werden dann NL-SAS (NearLine SAS) genannt. Vorteil sind die große Kapazität der SATA Festplatte und die redundante Anbindung der SAS Technologie.

Im August 2013 wurde die mit SATA 3.2 die neue Schnittstelle SATA Express eingeführt. Sie nutzt 8 Gbit/s PCIe Lanes als Transportmittel und wird für die Verwendung von SSDs genutzt, die die Bandbreite von 6 Gbit/s bei SATA-3 ausschöpfen.

im Juni 2018 und März 2021 wurden die Revisions 3.4 und 3.5a vorgestellt. Sie enthalten viele kleine Features zu Ordered Write Notification und Monitoring sowie Sleep Signal Timing.