Schnittstellenstandard Was ist das Advanced Host Controller Interface (AHCI)?

Das Advanced Host Controller Interface ist ein im Jahr 2004 verabschiedeter Schnittstellenstandard für die Kommunikation mit einem SATA-Controller (Serial-ATA-Controller). Er bietet eine hohe Performance und macht individuelle SATA-Treiber überflüssig. AHCI unterstützt Verfahren wie das Native Command Queuing (NCQ) oder das Hot-Swapping. Für Flash-basierte Massenspeichergeräte erschien 2011 der NVMe-Standard mit noch höherer Leistung.

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Die Abkürzung AHCI steht für „Advanced Host Controller Interface“. Es handelt sich um einen im Jahr 2004 veröffentlichten Schnittstellenstandard für die Kommunikation mit einem SATA-Controller. Entwickelt wurde der Standard von einer von Intel geleiteten Arbeitsgruppe, bestehend aus Hardware-Herstellern wie AMD, Dell, Maxtor, Microsoft, Seagate und anderen.

AHCI bietet eine hohe Performance und schöpft die Möglichkeiten von SATA-Laufwerken besser aus. Beispielsweise werden Verfahren wie das Native Command Queuing (NCQ) oder das Hot-Swapping unterstützt. Die Entwicklung individueller SATA-Treiber ist bei Mainboards mit AHCI-Unterstützung überflüssig. Windows unterstützt Advanced Host Controller Interface ab Windows Vista. Auch Linux, OpenBSD, FreeBSD und andere Betriebssysteme sind mit dem Standard kompatibel. Wird für ein Motherboard nachträglich im BIOS oder UEFI (Unified Extensible Firmware Interface) AHCI aktiviert, kann es zu Problemen beim Starten des Betriebssystems kommen. Denn der benötigte Treiber fehlt, wenn er nicht bereits bei der Betriebssysteminstallation geladen wurde.

Vorteile des Advanced Host Controller Interfaces

Das Advanced Host Controller Interface bietet einige Vorteile, da sich zusätzliche SATA-Features beim Betrieb der Festplatten nutzen lassen. Dank Hot-Swapping können Festplatten während des laufenden Betriebs getauscht werden. Ein Herunterfahren des Rechners ist nicht mehr notwendig. Das Native Command Queuing (NCQ) sorgt für eine bessere Performance der Festplatten. Durch das Umsortieren und Neu-Organisieren der Schreib- und Lesebefehle mit speziellen Queuing- und Buffering-Verfahren erhöhen sich dank optimierter Reihenfolge der Ansteuerbefehle für Lese- und Schreibkopfbewegungen die Schreib- und Lesegeschwindigkeiten der Festplatten.

Abgrenzung zu NVMe

Advanced Host Controller Interface ist auch mit SATA-basierten SSD-Massenspeichern einsetzbar. Da das Interface aber für herkömmliche Festplatten mit rotierenden Magnetscheiben und mechanischen Schreib- und Leseköpfen entwickelt wurde, verhält es sich bei Flash-basierten Speichergeräten nicht optimal. Beispielsweise können Warteschlangenprobleme größere Latenzen verursachen. Speziell für Flash-basierte Speicher wurde daher der NVMe-Standard (Non-Volatile Memory Express) entwickelt und 2011 veröffentlicht. Er eignet sich für Massenspeichergeräte wie SSDs (Solid State Drives), die über den PCI-Express-Bus (PCIe-Bus) mit dem Rechner verbunden sind.

Inhalt der Spezifikation sind unter anderem Warteschlangenfunktionen, Befehlssatz und Sicherheitsmechanismen. NVMe-kompatible Massenspeicher sind in unterschiedlichen Bauformen wie M2, SFF (Small Form Factor) mit U.2-Anschluss, NGSFF (Next Generation Small Form Factor) oder PCIe für den Workstation- und Serverbereich erhältlich. NVMe bietet niedrige Latenzzeiten und hohe Geschwindigkeiten der Ein-/Ausgabeoperationen. Auch Multithreading wird unterstützt. Auf Basis von NVMe existieren weitere Standards wie NVMe over Fabrics, NVMe over RDMA oder NVMe over TCP, mit denen sich Flash-basierte Massenspeichergeräte über zusätzliche Zwischenebenen und Netzwerke mit einem Rechner verbinden lassen.

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