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SSD

SSD | Bild: © scanrail (Oleksiy Mark)/Depositphotos.com

Bei neuen PCs und Laptops sind SSDs mittlerweile die Standard-Massenspeicher. Sie haben innerhalb weniger Jahre die bewährten aber langsamen HDDs verdrängt. SSDs sind mittlerweile preiswert und mit großen Speicherkapazitäten erhältlich. Alles Wissenswerte über SSDs, ihr Vor- und Nachteile sowie die wichtigsten Unterschiede zu HDDs erfahren Sie in diesem Ratgeber.

Was ist eine SSD?

SSD ist die Abkürzung für „Solid State Drive“ oder Solid State Disk. Solid State bedeutet, dass diese Datenträger keine beweglichen Teile besitzen. Daraus ergeben sich mehrere Vorteile gegenüber einer HDD. Eine SSD kann Daten schneller schreiben und lesen, sie ist unempfindlicher gegen Stöße und sie verbraucht weniger Strom.

Was ist der Unterschied zwischen einer SSD und einer HDD?

Neben der rein physischen Konstruktion unterscheiden sich HDDs und SSDs vor allem in der Art und Weise, wie Daten gespeichert und gelesen werden.

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Datenspeicherung auf einer HDD

Bei einer HDD (Hard Disk Drive) werden die Daten auf mehreren übereinandergestapelten und sich schnell drehenden Magnetplatten gespeichert. Ein sogenannter Aktuator-Arm mit Lese- und Schreibköpfen wird über die sich drehenden Platten bewegt. Mithilfe der Lese- und Schreibköpfe werden Daten von den Magnetplatten ausgelesen oder auf Ihnen gespeichert. Gelesen werden können immer nur die Daten, die sich genau unter dem Lesekopf befinden. Entsprechend können immer nur Daten unter dem Schreibkopf geschrieben werden.

Da sich die Scheiben schnell drehen, kommt es immer zu Verzögerungen beim Lesen und Schreiben der Daten. Hinzu kommt, dass die Daten immer an den Stellen gespeichert werden, wo gerade Platz ist. Dadurch kann es passieren, dass beim Lesen der Daten der Lesekopf an verschiedene Stellen bewegt werden muss, um alle zusammengehörende Daten auslesen zu können. Diese sogenannte Fragmentierung führt zu Verzögerungen bei der Ausführung von Programmen. Ebenso kann es zu einer gewissen Zeitverzögerung kommen, wenn sich die HDD im Ruhezustand befindet und erst auf die maximale Umdrehungszahl beschleunigt werden muss. Es dauert etwa 10 bis 15 Millisekunden, bis die Daten auf einer Festplatte gefunden und gelesen werden können. Eine deutliche Verbesserung der Lese- und Schreibgeschwindigkeit wurde durch kleinere Magnetplatten und höhere Drehzahl von bis zu 15.000 U/min pro Minute erzielt. Damit sind jedoch die physikalischen Grenzen einer HDD erreicht.

Datenspeicherung auf einer SSD

Bei einer SSD werden die Daten nicht auf sich drehenden Magnetscheiben gespeichert. Die Datenspeicherung erfolgt in sogenannten NAND-Speichern. NAND-Speicher sind Datenträger ähnlich den Flash-Speichern, wie sie für die Speicherkarten von digitalen Kameras oder Smartphones verwendet werden. NAND Speicher werden aus sogenannten Floating Gate Transistoren aufgebaut. Diese Transistoren haben gegenüber den Transistoren, die in schnellen Arbeitsspeichern verwendet werden, den Vorteil, dass sie nicht flüchtig sind. Das heißt, der Inhalt muss nicht mehrmals pro Sekunde aufgefrischt werden, damit er erhalten bleibt. Ein NAND-Speicher behält seinen Ladezustand bei, auch wenn der Computer abgeschaltet wird.

Die Transistoren sind in einem Gitter mit Spalten und Zeilen angeordnet. Wenn eine Reihe von Transistoren Strom leitet, hat sie den Wert 1, wenn sie keinen Strom leitet, ist der Wert 0. Zuerst sind alle Transistoren auf 1 gesetzt. Wenn ein Speichervorgang beginnt, wird der Strom zu einigenTransistoren blockiert, wodurch sie auf 0 gesetzt werden. An jedem Schnittpunkt von Spalten und Zeilen bilden zwei Transistoren eine Zelle. Einer der Transistoren wird als Steuergate bezeichnet, der andere als Floating Gate. Wenn Strom das Steuergate erreicht, fließen Elektronen auf das Floating Gate und erzeugen eine positive Nettoladung, die den Stromfluss unterbricht. Durch Anlegen präziser Spannungen an die Transistoren entsteht ein einzigartiges Muster von Nullen und Einsen.

Wissenswerte Beiträge zu SSD


Anschlussarten von HDD und SSD

PC oder Notebook: SSD ersetzt heute in vielen Fällen die alte HDD. Aber was bedeutet das für die Anschlüsse? Können Sie wirklich zu Hause einfach so eine SSD in Ihr Laptop oder Ihren PC einbauen? Zumindest bei den SATA-Anschlüssen sollten Sie aufpassen. Welche Bauformen von SSD Festplatten gibt es, wie werden sie eingebaut und was müssen Sie sonst noch beachten?

SSD richtig anschließen – mehr Geschwindigkeit und mehr Leistung am Computer

Eine SSD (Solid State Drive) ist nicht nur deutlich verlässlicher und resistenter als eine mechanische Festplatte (HDD – Hard Disk Drive), sondern auch um ein Vielfaches schneller. Entsprechend lohnt es sich selbst bei älteren Rechnern, diese mit einer SSD umzurüsten. Wie das konkret funktioniert, wie Sie eine SSD installieren können und worauf Sie achten sollten, das erfahren Sie in diesem Ratgeber.


Arten von NAND-Speichern

NAND-Speicher gibt es in mehreren Varianten. Sie unterscheiden sich darin, wie viele Bits in jeder Zelle gespeichert werden können. Ein Single-Level Cell (SLC) NAND speichert ein Bit – entweder eine 1 oder eine 0 – pro Zelle. Ein Multi-Level-Cell (MLC) NAND speichert zwei Bits pro Zelle. Ein Triple-Level-Cell (TLC) speichert bis zu 3 Bits pro Zelle. 4 Bits könne in QLC-Speicherzellen (Quad-Level-Cells) gespeichert werden Eine andere Speicherart sind 3D-NAND oder V-NAND (Vertical-NAND) Speicherzellen. Bei dieser Art von Flashspeicher wird eine höhere Dichte erreicht, indem mehrere Schichten von Speicherzellen vertikal angeordnet werden. Mit Einführung dieser Technologie konnte die Speicherkapazität pro Chip deutlich gesteigert werden, wodurch SSDs wesentlich günstiger geworden sind.

Was sind die Vorteile einer SSD?

Im Vergleich zu herkömmlichen HDDs ermöglichen SSDs sehr viel kürzere Zugriffszeiten. Lese- und Schreibgeschwindigkeiten sind unabhängig vom Speicherort der Daten praktisch immer gleich. Die gespeicherten Daten bleiben wie bei einer Festplatte erhalten, auch wenn der Strom ausfallen sollte. Im Gegensatz zu schnellen Arbeitsspeichern kann auf eine Erhaltungsspannung verzichtet werden. Dementsprechend gering ist der Stromverbrauch einer SSD. Da eine SSD keine beweglichen Teile benötigt, ist sie unempfindlich gegenüber Erschütterungen und arbeitet praktisch geräuschlos. Allerdings haben SSDs auch Nachteile.

Nachteile von SSDs

Der größte Nachteil von SSDs ist die begrenzte Anzahl von Schreib- und Löschvorgängen. Die Speicherzellen können nicht beliebig oft gelöscht und mit neuen Inhalten gefüllt werden. Das heißt, SSDs eignen sich nicht für die Langzeitarchivierung wichtiger Inhalte oder Dokumente. Die begrenzte Lebensdauer ist darin begründet, dass das Floating Gate beim Schreiben mit einer sehr hohen Spannung geladen wird. Im Laufe der Zeit nimmt die Isolierung zwischen den Zellen immer weiter ab, sodass die Isolierung irgendwann nicht mehr funktioniert und somit die Speicherzelle unbrauchbar wird. Hinzu kommt, dass selbst bei kleinen Änderungen große Speicherblöcke von bis zu 128 Kilobyte gleichzeitig neu beschrieben werden. Die einzige Möglichkeit für ein SSD, bestehende Inhalte zu aktualisieren, besteht darin, den Inhalt in einen Pufferspeicher zu kopieren, den Inhalt in den Speicherzellen zu löschen und den alten Inhalt plus dem aktualisierten Inhalt wieder zu speichern. Darunter sind viele Speicherzellen, deren Inhalt nicht geändert werden muss, die durch den Lösch- und Schreibvorgang aber dennoch belastet werden.

SSD Bauformen

SSD werden mittlerweile in verschiedenen Bauformen angeboten. Darunter große PCI-Express SSDs, die in Servern eingesetzt werden. Kleiner sind 2,5 Zoll SSDs, die meistens in PCs Verwendung finden. Noch ein gutes Stück kleiner sind M.2 und mSATA SSDs, die für mobile Geräte wie Notebooks eingesetzt werden.

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