SATA Express (SATAe)
Was ist SATA Express (SATAe)?
SATA Express (Serial Advanced Technology Attachment Express oder SATAe) ist eine Bus-Schnittstelle, die Speichergeräte mit einer Computer-Hauptplatine (Motherboard) verbindet und gleichzeitig die Protokolle Serial ATA und Peripheral Component Interconnect Express unterstützt. Sie wurde erstmals in einem Abschnitt der 2013 veröffentlichten SATA v3.2-Spezifikation definiert.
Der Host-Anschluss unterstützt bis zu zwei SATA-Ports oder zwei PCI Express (PCIe)-Lanes. Ein separates Signal, das vom Laufwerk erzeugt wird, teilt der Host-CPU mit, ob es sich bei dem Gerät um SATA oder PCIe handelt. Dadurch kann die Hauptplatine mit einem einzigen Anschluss ein aktuelles SATA- oder PCIe-Laufwerk unterstützen.
Wie funktioniert SATA Express?
Auf der Ebene der logischen Schnittstelle unterstützt SATA Express die Advanced Host Controller Interface (AHCI), wodurch ein PCIe-Gerät mit SATA-Softwareumgebungen kompatibel ist. Non-Volatile Memory Express (NVMe), das für leistungsstarke Solid-State-Laufwerke (SSDs) entwickelt wurde, kann als logische Geräteschnittstelle für angeschlossene PCIe-Speichergeräte verwendet werden.
Die Datenübertragungsgeschwindigkeit des SATA-Anschlussstandards hat sich von maximal 1,5 Gbit/s in SATA 1.0 auf 3 Gbit/s in SATA 2.0 und 6 Gbit/s im aktuellen SATA 3.0 weiterentwickelt. Mit der Veröffentlichung des SATA 3.2-Updates und der Hinzufügung von SATA Express könnte ein über den PCIe-Bus angeschlossenes SATA-Laufwerk theoretisch mit 12 Gbit/s betrieben werden. Im Vergleich dazu könnte eine PCIe-SSD nach dem aktuellen PCIe 3.0-Standard mit 4 GByte/s betrieben werden.
SATA 3.2 enthält eine SATA Express-Spezifikation, mit der der SATA-Durchsatz von 6 Gbit/s auf 8 Gbit/s gesteigert werden kann.
Die letzte Version der SATA-Schnittstelle (Stand November 2025) ist SATA 3.4, die 2018 eingeführt wurde. Im Folgenden sind einige ihrer Eigenschaften aufgeführt:
- Dauerhafte/geordnete Schreibbenachrichtigung. Diese Funktion ermöglicht das Schreiben ausgewählter kritischer Cache-Daten auf das Medium, wodurch die Auswirkungen auf den normalen Betrieb minimiert und die Schreibeffizienz verbessert werden.
- Überwachung der Gerätetemperatur. Diese Funktion ermöglicht die aktive Überwachung der Gerätetemperatur und anderer Bedingungen, ohne den normalen Betrieb des Geräts zu beeinträchtigen.
- Timing des Geräteschlafsignals. Diese Funktion (Device Sleep Timing) definiert die Kompatibilität zwischen den Versionen des Protokolls verschiedener Hersteller genauer.
- Korrekturen der Spezifikation. SATA 3.4 enthält auch Korrekturen und Klarstellungen der Spezifikation.
Anwendungen für SATAe-Geräte
Wie bereits erwähnt, unterstützt SATA Express sowohl SATA- als auch PCIe-Speichergeräte und kann in den folgenden Anwendungen eingesetzt werden:
- Hochgeschwindigkeitsspeicher. SATAe schließt die Lücke zwischen herkömmlichen SATA- und schnelleren PCIe-Schnittstellen. Es eignet sich für Hochgeschwindigkeitsspeicherlösungen, insbesondere wenn sowohl Kompatibilität als auch Leistung erforderlich sind.
- Unterstützung für SSDs. Diese Laufwerke profitieren von der Geschwindigkeit von SATA Express beim Starten eines Systems, beim Starten von Anwendungen und beim Übertragen von Dateien.
- Unterstützung für Hybridlaufwerke. SATA Express unterstützt hybride HDD-SSD-Geräte.
- Mobile Geräte und Unterhaltungselektronik. Diese können SATA Express für eine effiziente Datenspeicherung und -abfrage nutzen.
- Unternehmensspeicher. SATAe-Geräte werden in Servern, Workstations und anderen speicherintensiven Systemen eingesetzt.
SATA Express kann in verschiedenen Umgebungen eingesetzt werden, von PCs bis hin zu Unternehmensspeichern, und bietet eine flexible Lösung für unterschiedliche Speicheranforderungen.
Vorteile und Einschränkungen der SATAe-Technologie
SATA Express hat Vor- und Nachteile in Bezug auf seine Implementierung.
Zu den Vorteilen der Verwendung von SATAe gehören die folgenden:
- Schnellere Datenübertragungen im Vergleich zu älteren Technologien.
- Ein unabhängiges Bussystem für bessere Leistung und weniger Konflikte um die Bandbreite.
- Es ist abwärtskompatibel mit Standard-SATA-Datenanschlüssen und bietet zwei PCIe-Lanes, die PCIe-Verbindungen zum Speichergerät unterstützen.
- SATA Express unterstützt sowohl SATA- als auch PCIe-Schnittstellen, was Flexibilität beim Laufwerkstyp schafft.
- Es ist zuverlässiger, da es AHCI und NVMe unterstützt.
Zu den Einschränkungen bei der Verwendung von SATAe gehören unter anderem:
- SATA Express bietet zwar eine höhere Geschwindigkeit als herkömmliches SATA, ist aber immer noch langsamer als NVMe-SSDs.
- Ältere Geräte, die nicht mit der SATAe-Schnittstelle kompatibel sind, funktionieren nicht damit.
- SATA Express unterstützt zwar sowohl SATA- als auch PCIe-Geräte, der Trend geht jedoch zu PCIe-basierten Speichermedien.
Einführung von SATAe
SATAe-Geräte bieten ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Kompatibilität und Leistung. Sie werden jedoch nach und nach durch NVMe-SSDs ersetzt.
Computer mit Motherboards, die mit einem SATA Express-Anschluss ausgestattet sind, können weiterhin SATA-Laufwerke anschließen, da dieser rückwärtskompatibel ist. Er ist außerdem breit genug, um die Pinbelegung von PCIe aufzunehmen, sodass zwei SATA-Kabel in den einzelnen SATAe-Anschluss gesteckt werden können.
SATA Express und M.2 im Vergleich
SATAe und sein AHCI-Protokoll stehen vor allem aufgrund der Geschwindigkeit in starker Konkurrenz zu M.2- und NVMe-Laufwerken. Ein Laufwerk, das das AHCI-Protokoll über den PCIe-Bus verwendet, ist schneller als eines, das den SATA-Bus verwendet, aber das AHCI-Protokoll wird dennoch einen Engpass für schnelle Laufwerke wie SSDs darstellen.
Darüber hinaus kann die AHCI-Befehlswarteschlange bis zu 32 Befehle aufnehmen, diese jedoch nur einzeln verarbeiten, da AHCI nur eine Warteschlange unterstützt. NVMe hingegen verfügt über 65.536 Befehlswarteschlangen, von denen jede 65.536 Befehle aufnehmen kann, die auf ihre Verarbeitung warten.
So installieren Sie ein SATAe-Laufwerk
Befolgen Sie diese Schritte, wenn Sie eine vorhandene Festplatte in einem Computer durch ein SATA Express-Gerät ersetzen möchten:
- Schalten Sie den Computer aus.
- Öffnen Sie das Computergehäuse.
- Sorgen Sie für eine sichere Erdung; entladen Sie elektrostatische Aufladungen, indem Sie das freiliegende Metall des Gehäuses berühren oder ein antistatisches Armband verwenden.
- Suchen Sie den Standort der Festplatte, der je nach Gehäusekonfiguration des Geräts variiert.
- Identifizieren Sie die zu ersetzende Festplatte und trennen Sie ihr SATA-Stromkabel und ihr SATA-Datenkabel.
- Schrauben Sie die Festplatte ab und schieben Sie sie aus dem Laufwerksschacht heraus.
- Setzen Sie das neue SATA Express-Laufwerk in einen freien Schacht ein.
- Befestigen Sie das neue Laufwerk an der Halterung und schließen Sie die Daten- und Stromkabel an.
- Befestigen Sie das Laufwerk mit Schrauben im Schacht.
- Schließen Sie das Gehäuse des Geräts und schließen Sie das Netzkabel an.
- Starten Sie das System und initialisieren und formatieren Sie das neue Laufwerk in Windows.
Auf einen Blick: SATA Express (SATAe)
- SATA Express (SATAe) ist eine Schnittstelle, die 2013 mit SATA 3.2 eingeführt wurde und SATA- mit PCIe-Protokollen kombiniert.
- Unterstützt zwei PCIe-Lanes (PCIe 3.0), was bis zu 2 GByte/s Bandbreite ermöglicht, deutlich schneller als SATA 6G mit 600 MByte/s.
- Kompatibel mit SATA- und PCIe-Geräten, der Stecker ist abwärtskompatibel zu normalen SATA-Steckern.
- Nutzt AHCI für SATA-Kompatibilität und NVMe-Protokolloption für bessere Leistung bei PCIe-SSDs.
- Wurde als Zwischenlösung konzipiert, hat aber keine breite Verbreitung gefunden, da M.2 und NVMe-SSDs mit mehr PCIe-Lanes höhere Geschwindigkeiten bieten.
- Heute ist SATA Express technisch veraltet und wird weitgehend von NVMe-SSDs verdrängt, die bis zu vier oder mehr PCIe-Lanes nutzen.
- SATAe bringt Vorteile in Kompatibilität und Leistung gegenüber herkömmlichem SATA, aber es ist langsamer als moderne NVMe-Lösungen und wird mehr und mehr von NVMe-Lösungen verdrängt.
