CardBus S-ATA Controller
Notebook und S-ATA

Erste Tests

Einleitung

Es hat alles damit angefangen, dass ich Tests mit externen 3.5" Festplatten durchgeführt habe. Aktuelle 3.5" Festplatten haben eine Dauertransferrate, die weit über dem Durchsatz von FireWire 400 (1394a) and USB 2.0 liegen. Es ist sehr frustrierend zu sehen, dass die Übertragungsrate über 2/3 der verfügbaren Kapazität beschnitten wird. Abgesehen davon weiß man nie, ob der Controller im Noteboook oder PC der begrenzende Faktor ist, oder ob der Interface-Controller im externen Gehäuse der Schuldige ist.
Ich hätte nie gedacht, dass S-ATA und Notebooks etwas miteinander zu tun haben könnten. Aber auf der Suche nach einem externen Festplattengehäuse bin ich auf einen CardBus S-ATA Controller gestoßen. Ich war mir nur nicht sicher, ob der CardBus-Slot meines Notebooks und dieser Controller einen angemessenen Durchsatz bringen können. Einfach eine S-ATA Festplatte zu kaufen war ein zu großes Risiko, denn mein PC ist ein altes Ultra-160 SCSI-System das unter Windows NT läuft. Aber dann bin ich bei einem anderen Versender auf einen ATA zu S-ATA Konverter gestoßen. Das sah nach der richtigen Ausrüstung für einen ersten Test aus. Ich hatte Glück, und die beiden Bestellungen sind am selben Tag angekommen.

CardBus S-ATA Controller

Der S-ATA CardBus Controller ist von einem nicht benannten Hersteller und scheint hier in Deutschland von Tragant Computer vertrieben zu werden: "Serial ATA CardBus PC Card, 61605 ATA PCMCIA CardBus zu S-ATA, EAN 4 043619 61605 3". Die Karte selbst hat folgende Aufkleber auf Ober- und Unterseite: "32-bit PC Card, Serial ATA CardBus Host, 5307-0737-1" / "5307-0445-1 V1.0, S/N 200300031831 -".
Wenn man die Karte in den CardBus Slot einsetzt, meldet sie sich als "Silicon Image SiI 3112 SATALink Controller" (Vendor ID 1095, Device 3112). Die Installation der beigefügten Treiber verlief ohne Probleme.
Zum Anschließen der Festplatte liegt ein spezielles Kabel bei, das mit einem 15-poligen Spezialstecker an den Controller und mit einem 7-poligen S-ATA Anschluss an der Festplatte angeschlossen wird. Das Kabel ist allerdings nur 0.24m lang (0.31m Spitze zu Spitze) und ein wenig steif.

ATA zu S-ATA Konverter

Der ATA zu S-ATA Konverter wird von DeLOCK vertrieben: "DeLOCK IDE zu S-ATA Converter, 61301, EAN 4 043619 61301 4". Das kleine Kästchen ist beschriftet mit "SERIAL ATA TO ULTRA ATA SD-SA2IDE-A1, S/N NO. TS 03120007791". Die Größe beträgt 61.5mm×29.8mm bei einer Dicke von 13.7mm ohne, und ca. 21mm einschließlich den Anschlüssen. Das Gewicht beträgt nur 17g, so dass man das zusätzlich Gewicht nicht mehr bemerkt, sobald der Konverter an die Festplatte gesteckt ist.
Dank dem durchsichtigen Plastikgehäuse ist es leicht, den Controller zu identifizieren: Silicon Image SATALink, SiI3611CT80 Q34123.1 0343 1.4. Der Konverter hat nach außen drei Anschlüsse: Einen 3.5" Stromanschluss, einen 2-poligen Anschluss für die HDD Busy LED, und den 7-poligen S-ATA Anschluss. Ein Y-Kabel zum Aufteilen eines 5.25" Steckers auf einen 5.25" und einen 3.5" Stecker liegt bei.
Der Konverter kann direkt auf einen 40-poligen ATA-Anschluss einer Festplatte gesteckt werden, und fügt ungefähr 14mm an Länge hinzu (ohne den Platz für S-ATA und Stromanschluss zu berücksichtigen).

Testergebnisse

Die schnellste ATA-Festplatte, die ich zum Testen zur Verfügung habe, ist die IBM IC35L180AVV207-1, eine 180GB 3.5" Festplatte mit 7200U/min. Ich habe ein externes 3.5"-Gehäuse als Stromversorgung verwendet, konnte die Festplatte aber wegen der zusätzlichen Länge durch den Konverter nicht mehr im Gehäuse montieren. Aber zum Testen spielt das keine Rolle. Zur Durchführung der Tests verwende ich c't h2benchw, eine Win32 Konsolenanwendung, die speziell für Festplattentests entwickelt worden ist. Die ersten Ergebnisse waren sehr befriedigend: 54.7MB/s Dauertransferrate, höchste erzielte Übertragungsrate des Interfaces: 82.4MB/s.
Das Testdiagramm hat ein perfektes Übertragungsdiagramm gezeigt, in dem alle 25 Medienzonen sauber zu sehen sind. Die Medienzonen haben durchschnittliche Dauertransferraten von 54.66MB/s bis 26.42MB/s bei einer mittleren Dauertransferrate von 44.34MB/s über die gesamte Medienoberfläche. Das Diagramm sieht wesentlich sauberer aus als das der gleichen Festplatte in meinem externen Ultra-160 SCSI-Gehäuse und dem ACARD AEC-7726H Ultra-ATA zu Ultra-160 SCSI Konverter. Der Unterschied in der Übertragungsrate ist allerdings sehr gering.

Zusammenfassung

Beide Komponenten, der S-ATA CardBus Controller, und der ATA zu S-ATA Konverter funktionieren perfekt. Der Interface-Test hat gezeigt, dass über die gesamte Kette eine Übertragungsrate von mindestens 82.4MB/s lesend möglich sind. Das ist sogar ein wenig mehr als aktuelle ATA or S-ATA Festplatten liefern. Leider konnte ich keine Schreibtests durchfüren, da sich auf der Festplatte bereits Daten befinden, die ich noch brauchen könnte.
Für alle, die mit ihrer externen Festplatte die höchstmögliche Übertragungsrate erzielen wollen, ist dies also der richtige Weg. Meine nächste Aufgabe wird sein, ein externes S-ATA Gehäuse zu finden.
Wer an ähnlichen Themen interessiert ist, kann hier unter hdinfo weiterlesen.

Weitere Tests

CardBus Dual Channel S-ATA Controller

Nachforschungen haben ergeben, dass es auch Dual Channel S-ATA Controller gibt. Die entsprechende Karte verwendet sogar den gleichen Chip von Silicon Image. Der einzige Unterschied ist, dass der Dual Channel Adapter die Anschlüsse in einem festen Anbau an der Karte zur Verfügung stellt. Die Anschlüsse entsprechen den normalen internen S-ATA Anschlüssen, und es ist ein S-ATA Verbindungskabel beigefügt.

S-ATA Festplatte

Aufgrund den positiven Testergebnissen habe ich beschlossen, mir eine echte S-ATA Festplatte zu besorgen. Wer auf höchste Speicherkapazität aus ist, hat im Moment (Oktober 2004) nur eine einzige Wahl: Die Hitachi HDS724040KLSA80 mit 400GB (372GB in binärer arithmetik). Erste Tests waren sehr enttäuschend, weil sich nur 43.7MB/s in der schnellsten Medienzone erzielen ließen. Aber nach mehreren Tests habe ich herausgefunden, dass das Problem eine unzureichende Stromversorgung der verwendeten Gehäuse war. Die detaillierten Spezifikaitonen der Platte berichten eine maximale Stromaufnahme im Schreib/Lesebetrieb von 5V, 1600mA und 12V, 2100mA. Das ist sogar höher als die Stromaufnahme während dem Anlaufen. Sobald die Festplatte ordentlich mit Strom versorgt ist, ergibt sich eine maximale Dauertransferrate von 58.6MB/s. Die Interface-Performance zwischen Festplatte und CardBus-Controller ermittelt h2benchw als 86.3 MB/s. Die maximal erzielbare Geschwindigkeit könnte sogar noch darüber liegen.

Tests mit einem Kanal

Die Tests mit der Hitachi HDS724040KLSA80 an einer ausreichenden Stromversorgung haben ein perfektes Übertragungsdiagramm mit 19 Medienzonen und einer Dauertransferrate von 58.59MB/s bis 28.41MB/s ergeben. Es wäre interessant herauszufinden, wie hoch das tatsächliche Maximum wäre. Die schnellste zur Zeit verfügbare S-ATA Festplatte wäre die WD Raptor WD740GD mit rund 70MB/s, aber das Ergebnis des Interface-Tests deutet schon an, das das Limit noch etwas darüber liegt.
Genauere Schreibtests haben meine ersten Beobachtungen bestätigt: Die Schreibrate ist auf 17.3MB/s beschränkt. Das ist nicht besonders aufregenf.
Tests mit einem anderen Notebook haben eine etwas höhere Schreibperformance von 19.5MB/s gezeigt, aber eine Leseperformance von nur 41.3MB/s. Das bedeutet, dass die Übertragungsrate beim Lesen sehr stark vom Notebook abhängt. Die Schreibperformance ist auch unterschiedlich, aber nicht so stark.

Tests mit zwei Kanälen

Um einen besseren Eindruck bezüglich dem maximal erzielbaren Durchsatz zu bekommen, habe ich zwei Festplatten angeschlossen. Obwohl ich zwei völlig verschiedene Festplatten verwendet habe, war die erzielte Transferrate ausgeglichen. Das Ergebnis war ein Gesamtdurchsatz von 66.2MB/s. Parallele Schreibtests haben einen ebenfalls symmetrisch verteilten Durchsatz von insgesamt 13.36MB/s ergeben.
Wenn man annehmen kann, dass Zweikanalbetrieb einen konstanten Overhead erzeugt, dann liegt die Schreibperformance bei 77% des Einkalabetriebs. Wenn dieser Overhead für Lesen und Schreiben gleich ist, dann würde das eine Leseperformance von 85.7MB/s ergeben. Das ist ungefähr das Ergebnis des Interface-Tests, so dass ein maximaler Durchsatz von 86MB/s realistisch erscheint.

Externe S-ATA Gehäuse

Es gibt schon ein paar externe S-ATA Gehäuse. Ein paar mit externem S-ATA interface, und ein paar mit kombiniertem S-ATA und USB 2.0 Interface. Ich bin nicht sicher, was für Anschlüsse für externen S-ATA-Betrieb verwendet werden. Ein paar Quellen schreiben von e.SATA (höchstwahrscheinlich für externes S-ATA), aber die Anschlüsse auf den Produktfotos sehen sehr nach 6-poligem FireWire aus.
Eine bessere Kombination wäre S-ATA und FireWire, aber bislang konnte ich noch keine entsprechenden Gehäuse finden.

Gesamtbilanz