Ein Solid State Drive (SSD) ist eine moderne Alternative zu einer herkömmlichen Festplatte. Sein Design macht es wesentlich schneller und zuverlässiger und diese Vorteile nehmen immer weiter zu. Während eine SSD in der Regel mehr kostet als eine herkömmliche Festplatte, wird der Preisunterschied immer kleiner.
So funktionieren SSDs
Das Hauptmerkmal einer SSD besteht darin, dass sie völlig anders funktioniert als eine herkömmliche Festplatte. Diese älteren Laufwerke enthalten eine Disc (oder „Platte“) mit einer magnetischen Beschichtung. Die Laufwerke verfügen außerdem über ein Teil namens Kopf, das sich über die Platte bewegt und winzige einzelne Teile der Platte nach magnetischem Norden oder Süden anordnet, was die Einsen und Nullen des Binärcodes darstellt. Im Prinzip ist es weitgehend das gleiche Konzept wie bei einer CD, bei der ein Laser zwischen flachen Zwischenräumen und Vertiefungen unterscheidet.
Eine SSD nutzt stattdessen die NAND-Flash-Technologie, wie sie auch in USB-Sticks und Kameraspeicherkarten zum Einsatz kommt. Vereinfacht ausgedrückt umfasst NAND-Flash das Positionieren von Elektronen zum Schreiben von Daten und das anschließende Erkennen dieser Elektronen zum Lesen von Daten. Das Fehlen oder Vorhandensein von Elektronen an einer bestimmten Position entspricht einer 0 oder 1 der Binärdaten. Aufgrund des Designs der dabei verwendeten Transistoren kann NAND-Flash Daten auch dann speichern, wenn das Gerät ausgeschaltet ist.
Vorteile und Nachteile
Was ist der Hauptvorteil einer SSD im Vergleich zu einer herkömmlichen Festplatte? Es bietet zwei gleichermaßen wichtige Vorteile: Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit, die beide auf das Fehlen beweglicher Teile zurückzuführen sind. Sie müssen nicht darauf warten, dass sich der Kopf des Laufwerks zum Lesen oder Schreiben von Daten an die richtige Stelle bewegt, was die Geschwindigkeit sowohl im allgemeinen Betrieb als auch beim Start des Geräts verbessert. Es besteht auch kein Grund zur Sorge, dass der Kopfmechanismus verschleißt.
Das Fehlen beweglicher Teile kann auch bedeuten, dass eine SSD leiser ist, weniger Strom verbraucht und nicht so viel Wärme erzeugt wie ein herkömmliches Laufwerk.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass eine SSD kleiner und leichter ist als eine herkömmliche Festplatte, was sie insbesondere aufgrund der geringen Dicke insbesondere in Laptops und Notebooks von Vorteil macht. Es ist auch in mehreren Formfaktoren erhältlich, wodurch es für die meisten Geräte bei der Herstellung und viele als späteres Upgrade geeignet ist.
Der Hauptnachteil einer SSD besteht darin, dass sie Gigabyte für Gigabyte immer noch mehr kostet als ein herkömmliches Laufwerk. Die weiter unten in diesem Handbuch beschriebene verbesserte SSD-Technologie trägt dazu bei, diese Lücke zu schließen.
Es gibt auch einen Schlüsselfaktor, der je nach Sichtweise ein Vor- oder Nachteil sein kann. Herkömmliche Festplatten löschen gelöschte Daten nicht im wahrsten Sinne des Wortes, sondern weisen den verfügbaren Speicherplatz für die zukünftige Verwendung zu. Das kann bedeuten, dass vermeintlich gelöschte Dateien teilweise oder vollständig wiederhergestellt werden können, insbesondere kurz nach dem Löschen.
Im Gegensatz dazu werden kürzlich gelöschte SSD-Daten effektiv durch eine elektrische Ladung „gelöscht“, die den entsprechenden Speicherplatz zurücksetzt, wodurch es praktisch nahezu unmöglich wird, gelöschte Daten wiederherzustellen. Hier kommt die Perspektive ins Spiel: Es ist großartig, wenn Sie jemand anderen daran hindern möchten, die Daten abzurufen, aber nicht so gut, wenn Sie sie selbst abrufen müssen.
Schnittstellen und Formfaktoren
Die Hauptmethode zur Kategorisierung verschiedener SSD-Modelle ist die Schnittstelle, über die sie Daten mit einem Host-Gerät (z. B. einem Computer) austauschen. Die beiden Hauptoptionen sind:
SATA III: Dies ist die gleiche Schnittstelle, die auch von herkömmlichen Festplatten verwendet wird. Das bedeutet eine größere Kompatibilität mit Computern, aber langsamere maximale Übertragungsgeschwindigkeiten.
PCIe: Dies ist die gleiche Schnittstelle, die auch für Grafikkarten verwendet wird. Es bietet viel schnellere Geschwindigkeiten als SATA, obwohl die praktischen Vorteile möglicherweise nicht die zusätzlichen Kosten für jeden Anwendungsfall rechtfertigen.
Einige SSDs verwenden NVMe. Dies ist keine Schnittstelle, sondern eine System zur Datenübertragung über PCIe. Es beschleunigt nicht nur Übertragungen, sondern reduziert auch die Latenz, sodass Übertragungen schneller beginnen.
Die gängigsten Ausführungen für eine SSD sind ein 2,5-Zoll-Modell, das meist SATA nutzt, und eine längere, schmalere Steckkarte, die meist PCIe nutzt.
Ein drittes Design, M.2, ist kleiner als die beiden anderen, aber sowohl mit SATA als auch PCIe kompatibel. Das macht es besonders nützlich für tragbare Computer und Geräte.
Mehrstufige Zellen
Die ersten SSDs hatten eine einfache Einschränkung: Jede „Zelle“ kann nur ein Datenbit speichern, entweder eine 0 oder eine 1, sodass Sie nur eine begrenzte Menge tun können, um die Kapazität zu erhöhen, ohne die physische Größe eines Laufwerks zu erhöhen.
Spätere Modelle verwenden die Multi-Level-Zellentechnologie. Dabei werden zwei unterschiedliche elektrische Ströme mit unterschiedlichen Spannungen durch dieselbe Zelle geleitet. Das bedeutet, dass sich die Zelle nun in einer von vier verschiedenen Kombinationen der Elektronenpositionierung befinden kann, die 00, 01, 10 und 11 darstellen, und somit zwei Datenbits speichern kann.
Die Technik entwickelte sich dann zu Triple-Level-Zellen (drei Datenbits pro Zelle) und nun zu Quad-Level-Zellen (vier Datenbits pro Zelle). Das wiederum bedeutet die zwei-, drei- oder sogar vierfache Speicherkapazität in einer gleich großen SSD.
Die Vorteile sind jedoch mit einigen Einschränkungen verbunden. Vereinfacht gesagt bedeuten mehr Spannungen, die durchgelassen werden müssen, mehr Verschleiß und damit eine kürzere Lebensdauer. Unterdessen benötigen mehr mögliche Kombinationen der Elektronenpositionierung in einer einzelnen Zelle mehr Zeit für die Fehlerprüfung durch den Computer, was die Leistung bis zu einem gewissen Grad verlangsamt. Die Auswirkungen sind am deutlichsten bei Setups, die viele Schreibvorgänge auf die Festplatte erfordern oder bei denen die Latenz ein Schlüsselfaktor ist.
Wartung
Langzeitbenutzer von Festplatten erinnern sich möglicherweise an die Bedeutung der Defragmentierung von Festplatten. Vereinfacht ausgedrückt bedeutet dies, dass die Dateien auf einem Laufwerk physisch neu angeordnet werden, um verschwendeten Speicherplatz zu entfernen, wodurch die durchschnittliche Entfernung, die der Laufwerkskopf zurücklegen muss, verringert und somit die Leistung gesteigert wird.
Bei einer SSD ist eine solche Defragmentierung nicht nur unnötig, sondern potenziell schädlich. Da es keine beweglichen Teile gibt, macht die physische Anordnung der Daten keinen Unterschied. Das Verschieben von Dateien führt zu unnötigem Verschleiß. Schlimmer noch: Es kann zu Störungen bei der Laufwerksnivellierungstechnologie kommen, bei der der Computer absichtlich den Speicherort von Dateien festlegt, um das Ausmaß zu verringern, in dem einige Zellen häufiger beschrieben werden als andere. Das Ziel der Antriebsnivellierung besteht darin, die Zeit zu verlängern, bevor eine einzelne Zelle verschleißt.
Stattdessen verwenden Betriebssysteme wie Windows eine Einstellung und einen Befehl für SSDs namens TRIMMEN. Dies hilft dabei, den Überblick darüber zu behalten, welche Daten gelöscht werden müssen, und stellt sicher, dass dies effizienter geschieht, wodurch unnötiges Schreiben und Löschen reduziert wird.
Das Endergebnis
SSDs sind grundsätzlich schneller und zuverlässiger als herkömmliche Festplatten. Außerdem können sie kleiner sein, weniger Strom verbrauchen und weniger Wärme erzeugen, was bei tragbaren Geräten besonders gut funktioniert.
Obwohl SSDs tendenziell immer noch teurer sind, sind die meisten Benutzer der Meinung, dass die Vorteile die Kosten rechtfertigen. Der Preisunterschied verringert sich immer weiter, insbesondere da die Multi-Level-Zellen SSDs immer effizienter machen.
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