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Einfach schneller am Start: Solid State Disks (SSDs)

Mit den SSDs vollzieht sich momentan ein Paradigmenwechsel auf dem Massenspeichermarkt. Im Gegensatz zu konventionellen Festplatten werden bei den SSDs Informationen nicht mehr magnetisch gespeichert, sondern in Flash-Speicherzellen abgelegt. Diese Art der Speicherung wird auch in USB-Sticks oder SD-Karten eingesetzt und bringt eine Vielzahl von Vorteilen, von denen nun auch Rechner und Notebooks profitieren können.

Die Technik

Wie der Name bereits sagt, kommen SSDs vollkommen ohne bewegliche und hochsensible Bauteile aus. Während bei herkömmlichen Festplatten der Lese-/Schreibkopf bei jedem Schreib- bzw. Lesevorgang erst an den entsprechenden Speicherort der mit hoher Drehzahl rotierenden Festplatte gefahren werden muss, erfolgt das Lesen und Schreiben von Daten bei SSDs über elektrische Ströme. Die Informationen werden also in Form elektrischer Ladungen in den Flash-Speicherzellen abgelegt, mechanische Vorgänge entfallen komplett. Das macht Solid State Disks nicht nur zu äußerst robusten, nichtflüchtigen Massenspeichern, die unempfindlich gegenüber Erschütterungen, Temperaturschwankungen oder mechanischem Verschleiß sind, sondern auch zu extremen Beschleunigern für Ihr Computersystem.

Die Vorteile

SSDs sind aufgrund ihrer Flash-basierten Speicherarchitektur um einiges schneller als konventionelle Festplatten. Besonders zum Tragen kommt dieser Effekt, wenn sehr viele sehr kleine Daten gelesen werden müssen. Das ist zum Beispiel beim Start des Betriebssystems der Fall. Windows 8 greift beispielsweise beim Bootvorgang auf abertausende Dateien zu, hinzu kommen die beim Programmstart auszuführenden Dateien von Drittanbietern (zum Beispiel Antivirussoftware, spezielle Grafiktreiber oder Applikationen). SSDs lesen diese Dateien so schnell, dass der Startvorgang merklich verkürzt wird und das System ohne Nachladezeiten zur Verfügung steht. Ähnlich beschleunigt werden Programmstarts von Anwendungssoftware und Spielen bzw. die Nutzung komplexer Software (CAD, Grafik, Video, extensive Tabellenkalkulation etc.). Dementsprechend werden SSDs bevorzugt als Systemplatte eingesetzt. Neben den kurzen Zugriffszeiten überzeugen SSDs auch durch einen absolut geräuschlosen Betrieb, geringe Abwärme, einen deutlich reduzierten Stromverbrauch sowie der bereits oben erwähnten Robustheit und Unempfindlichkeit gegenüber mechanischem Verschleiß.

Speicherchips: SLC, MLC oder TLC?

Auf SSDs werden die Daten in Flashspeicherblöcken abgelegt, wobei momentan drei verschiedene Speicherchip-Architekturen üblich sind. Diese Speichertypen haben maßgeblichen Einfluss auf die Kapazität, die Lebensdauer sowie letztendlich den Verkaufspreis. Solid State Disks mit SLC-Speicherchip (Single Level Cell) legen nur ein Bit pro Zelle ab, MLC-Speicher (Multi Level Cell) zwei Bit pro Zelle und die SSDs mit TLC-Chip (Triple Level Cell) speichern drei Bit pro Zelle. SLC-Speicher sind am teuersten und werden meist nur in hochpreisigen Serverumgebungen eingesetzt. Da SLC-Chips nur ein Bit pro Speicherzelle ablegen, fallen die Gesamtkapazitäten der SSDs mit SLC-Speicher entsprechend geringer aus, da für die Speicherung gleicher Datenvolumina schlichtweg mehr Speicherzellen benötigt werden. MLC und TLC sind bedeutend preiswerter und können deutlich größere Kapazitäten realisieren, da weniger Flash-Speicher pro Gigabyte benötigt wird – allerdings werden einzelne Speicherzellen auch dreimal so oft (TLC-Chips) beschrieben wie ein SLC-Speicher. Die maximalen Schreib- und Lesezyklen werden damit ebenfalls um den Faktor zwei (MLC) bzw. drei (TLC) verringert.

Lebensdauer

Bei allen Vorzügen wird oft die beschränkte Lebensdauer von SSDs als Nachtteil angegeben. Physikalisch ist das korrekt, Flash-Speicher sind nicht unbegrenzt wiederbeschreibbar. Denn bevor die Speicherzelle neu beschrieben werden kann, muss der bestehende Inhalt gelöscht werden. Bei jedem dieser Löschvorgänge wird der Ladungsschutz der Speicherzelle minimal abgenutzt. Je nach verwendetem Speichertyp (SLC, MLC oder TLC) verringert sich dadurch die Anzahl maximal ausführbarer Schreibzyklen. Im Gegenzug muss man jedoch anführen, dass die SSD-Technologie – naturgemäß bei namhaften Anbietern – inzwischen so ausgereift ist, dass diese Beschränkung mehr und mehr verblasst. Qualitätsvolle SSDs arbeiten so zuverlässig, dass sie die Lebensdauer eines konventionellen PCs in der Regel problemlos überleben. Zudem sind auch konventionelle Festplatten durch den mechanischen Verschleiß und die hochsensible Anordnung ihrer Baukomponenten nicht für die Ewigkeit gemacht und sollten aus Sicherheitsgründen spätestens alle fünf Jahre ersetzt werden – das ist ein Zeitraum, den SSDs bei normaler Nutzung heutzutage mühelos erreichen. Weiterhin verfügen SSDs über eine Reihe von Funktionalitäten, die der Abnutzung entgegenwirken und die Performance über längere Zeiträume erhalten: So unterstützen viele Solid State Disks den TRIM-Befehl (die Markierung ungenutzter Speicherblöcke auf der SSD zum Zweck der Wiederverfügbarmachung), die „Auto Garbage Collection“ (die automatische Löschung nicht mehr benutzter Daten und Freimachung von Speicherblöcken) oder automatische Verteilungsverfahren, die die gleichmäßige Auslastung der SSD sicherstellen (S.M.A.R.T).

Größen und Preise

Zwar sind die Preise für SSDs deutlich gesunken, dennoch liegen die Anschaffungskosten derzeit noch deutlich über denen einer konventionellen Festplatte – besonders wenn man das Verhältnis „Euro/GB“ betrachtet. Zudem gibt es derzeit für den normalen Anwendungsbereich kaum SSDs, die größere Kapazitäten als 512 GB bereitstellen. Daher sind SSDs als Datenträger für große Bibliotheken (Bilder, Musik, Videos) kostentechnisch gegenüber konventionellen Festplatten momentan noch die zweite Wahl. Ihre Stärken spielen SSDs daher vor allem als Systemplatten in PCs oder Notebooks aus, wobei sich in Notebooks der zusätzliche Vorteil des geringen Stromverbrauchs bemerkbar macht und sich in längeren Akku-Laufzeiten niederschlägt.

Worauf ist beim Kauf zu achten?

Die Speicherarchitektur macht innerhalb des SSD-Segments den größten Unterschied. SSDs mit SLC bieten hohe Transferraten auch bei Schreibvorgängen und eine sehr hohe Zahl maximaler Schreibzyklen – sind aber auch entsprechend kostenintensiv. Daher kommen SLCs meist nur für Server-Umgebungen in Frage. Für den Betrieb im Office- und Home- Bereich reichen MLCs bzw. TLCs vollkommen aus; die Geschwindigkeitsvorteile beim Lesen sind auch bei diesen Architekturen merklich spürbar. Allerdings kann auch die schnellste SSD durch eine langsame Schnittstelle ausgebremst werden. Achten Sie daher beim Kauf einer SSD auf eine entsprechend zeitgemäße und schnelle Schnittstelle, momentan ist das die SATA 6 GBit/s (manchmal auch SATA III oder SATA-600 genannt). Ältere SSDs arbeiten manchmal noch mit SATA 1,5 GBit/s (SATA I), was in Hinblick auf die Möglichkeiten von SSDs keine akzeptable Datenübertragungsrate darstellt. Zudem sollten SSDs mit MLC- oder TLC-Zellen über zwei unabhängige Controllerbausteine verfügen, wodurch die Schreibgeschwindigkeit erhöht wird. Und: Eine SSD als externes Speichermedium über USB-Anschluss zu betreiben ist zwar machbar, angesichts der USB-Übertragungsraten aber nicht sonderlich sinnvoll.

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