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26.01.2005

Bussysteme fahren künftig seriell

Serielle Busschnittstellen beseitigen die Defizite der parallelen.

Desktop-Rechner enthalten heute Festplatten mit IDE- oder ATA-Schnittstelle, die die Daten mit maximal 133 MB in der Sekunde transferieren. Server-Festplatten arbeiten meist mit dem SCSI-Interface, dessen Transferrate derzeit bei 320 MB/s liegt. Bei diesen Bussystemen werden die Signale in mehreren Datenströmen parallel übertragen. Das erfordert breite Datenkabel, die zudem in der Länge limitiert sind, denn Störgeräusche auf einem langen Übertragungsweg könnten zu Datenfehlern führen. Aus diesem Grund müssen die einzelnen Signalwege auch abgeschlossen - terminiert - werden, denn sonst drohen Signalreflexionen. Immer breitere parallele Busse sorgen dafür, dass die Daten auch bei gleich langen Kabeln nicht immer zeitgleich ankommen, so dass die Übertragungsrate der Taktzeit angepasst werden muss.

Für heutige Anwendungen reichen beide Schnittstellen gerade noch aus, aber die seit Jahren anwachsenden Datenmengen müssen immer schneller verarbeitet werden. Die IT-Hersteller erhöhten deshalb in den vergangenen Jahren sukzessive CPU-Rechenleistung sowie Fassungsvermögen und Rotationsgeschwindigkeit der Laufwerke, nicht aber deren Transferraten. Zudem haben die IT-Administratoren die Vorteile von Speicher-Pools erkannt. Dort lagern die Daten je nach ihrer Wichtigkeit auf unterschiedlichen Speichermedien. ATA- und SCSI-Laufwerke lassen sich aber nicht gemeinsam über eine Backplane betreiben.

Die seriellen Versionen der alten Interfaces, "Serial ATA" (SATA) und "Serial Attached SCSI" (SAS), räumen mit diesen Beschränkungen auf. Einer der Vorteile liegt in der Art der Datenübertragung: Mehrere Daten-Bits werden zu einem Paket geschnürt und hintereinander über eine Leitung geschickt. Für die Rückantwort, die zudem gleichzeitig erfolgen kann, wird eine zweite Leitung benötigt. Bei paralleler Übertragung ist gleichzeitiges Senden und Empfangen nicht möglich, die Sendeleitungen werden auch für den Empfang benutzt. Die serielle Übertragung ergibt bei SATA eine Transferrate von mindestens 150 MB/s. Die SAS-Übertragungsgeschwindigkeit beginnt bei 300 MB/s, soll aber bis 2010 auf 1,2 GB/s gesteigert werden.

Neben dem Geschwindigkeitsvorteil bietet insbesondere SAS neue Funktionen, die mit parallelem SCSI nicht zu erreichen sind. So lassen sich statt wie bisher 15 Laufwerke bei SAS bis zu 16 256 Geräte pro Port mit Expander kaskadieren. Neu ist auch, dass SATA- und SAS-Laufwerke gemeinsam am SAS-Interface betrieben werden können. Damit ergeben sich durch den möglichen Kombibetrieb von teureren SAS- und billigeren SATA-Festplatten völlig neue Einsatzmöglichkeiten. Da die Verbindungsstücke von SATA- und SAS-Platten deutlich kleiner ausfallen als bei den Vorgängern, lassen sich auch 2,5-Zoll-Festplatten mit zwei Ports ausstatten. Das ist besonders für dicht gepackte Blade-Server interessant. Die beiden neuen Schnittstellen ergänzen zudem die noch immer teure - aber serielle - Fibre-Channel-Technik am unteren Ende: Daten werden in Zukunft nur mehr seriell übertragen werden. Da das Rechner-Bussystem mit PCI Express auch serielle Strukturen angenommen hat, verschwindet der Flaschenhals beim I/O. (kk)