Computerhardware: HDD: Solid State Disk

Solid State Disk

Eine „Solid State Disk“ besteht aus Flash-Speichern, wie sie so ähnlich auch in USB-Memory-Sticks verwendet werden.

Die Festplatte erzeugt keinerlei Geräusch, denn es gibt keine bewegten Teile. Erschütterungen und Stürze sind unkritisch. Der Energieverbrauch ist geringer: Im Schreibzugriff braucht eine mechanische Notebook-Festplatte fünf mal mehr Strom als eine SSD-Platte.

Die Preise lagen Ende 2010 bei 2 Euro pro Gigabyte, bei „gewöhnlichen“ Festplatten sind es gegenwärtig 0,05 Euro/GB. Mit einem schnellen Fallen des Preises um etwa 40% pro Jahr ist zu rechnen.

Allerdings haben die verwendeten Flash-Speicher einen schweren Mangel: Ihre begrenzte Lebensdauer. 100.000 bis einige Millionen Schreibvorgänge scheinen realistisch, je nach Bauart und Qualität. Eine relativ schnelle Verbesserung dieses Wertes ist zu erwarten. Herstellerangaben sind nicht schwer zu finden, aber für belastbare statistische Auswertungen der Lebensdauer ist diese Technik noch zu neu. Wenn ein Speicherblock ausgefallen ist, wird er genau wie bei heutigen Festplatten von einem intelligenten Controller durch einen Block aus einem Reservekontigent ersetzt.

Nun sind 100.000 Schreibvorgänge eine ganze Menge. Es gibt aber ein Problem: Nach jedem Schreibvorgang jeder Datei müssen die Verwaltungstabellen des Dateisystems geändert werden. Diese befinden sich am Anfang des Datenträgers. Folglich geht der Speicher dort zuerst kaputt. Als Gegenmaßnahme wird ein Verfahren „Wear Levelling“ verwendet, mit dem die Daten einschließlich der Verwaltungstabellen umverteilt werden, damit eine möglichst gleichmäßige „Durchnutzung“ der Speicherzellen erreicht wird. Windows Vista beherrscht das Wear Levelling, und die Steuerung fast aller SSD-Festplatten ebenfalls.

Wie schnell sind SSD?

Magnet-Platten benötigen etwa 8 ms, um die Köpfe in die gewünschte Position zu bringen. SSD haben keine bewegten Teile und erreichen Zugriffszeiten von typisch 0,2 ms.

Die Hersteller nennen gern die hohen Datenraten, die beim sequenziellen Lesen und Schreiben (große aufeinanderfolgende Datenblöcke, wobei die Köpfe nur wenig bewegt werden) erreicht werden. Bei der typischen Benutzung eines PC sind die meisten Dateien relativ klein. Je mehr Programme und Daten im Laufe der Zeit gespeichert und auch wieder entfernt werden, desto mehr wird das Laufwerk fragmentiert. Mit vielen kleinen Dateien haben sowohl SSD als auch magnetische Platten Probleme.

Deshalb sollte man vor allem die Datenraten sogenannter Praxistests berücksichtigen.

SSDs auf SLC-Basis erreichten Anfang 2010 in Praxistests Leseraten zwischen 80 und 120 MByte/s. Im Frühjahr 2011 erreichen die neuesten SSD Lese-Datenraten zwischen 250 und 300 MByte/s bei einem Preis von knapp 2 €/GB. Spitzenmodelle erreichen 350 bis 400 MB/s. Das Schreiben ist meist geringfügig langsamer als das Lesen. Zum Vergleich: Gute magnetische 3,5"-Festplatten kommen im Praxistests auf 30 bis 50 MB/s, Spitzenmodelle auf 80 MB/s. Eine Datenrate von 300 MB/s lastet einen SATA-2-Anschluss (3 Gbit/s) zu 100% aus. Deshalb sollte man beim Kauf einer neuen Hauptplatine darauf achten, dass sie über einen der neuen SATA-Anschlüsse verfügt, der 6 Gb/s transportieren kann. Diesen Flaschenhals kann man mit MLC-bestückten PCI-Express-Steckkarten umgehen, wie z. B. die „80 GB OCZ RevoDrive PCIe x4“, die 540 MB/s lesen und 450 MB/s schreiben kann. Beim Lesen, Schreiben und Kopieren im Praxiseinsatz erreichen also die besseren SSD einen vielfach höheren Datendurchsatz als Magnetplatten. Diesen Vorteil nutzt man am besten, indem man eine SSD für das Betriebssystem und häufig benutzte Anwendungen verwendet und eine zweite, magnetische Festplatte für das Speichern größerer Datenmengen einbaut.

Beachten Sie: SSD auf MLC-Basis sind generell langsamer als SLC-Platten, unter Umständen sind sie einer schnellen 3,5"-Magnetfestplatte nicht überlegen.

Notebook-Festplatten in 2,5"-Größe sind erheblich langsamer sind als die 3,5"-Exemplare und sind auch langsamen SSD deutlich unterlegen.

Der Startvorgang von Windows wird leider nicht im gleichen Maß beschleunigt wie andere Anwendungen. Während des Startvorgangs gibt es zahlreiche rechenintensive Vorgänge, während denen nicht auf die Festplatte zugegriffen wird. Immerhin kann man mit einer 40 % kürzeren Zeit als mit einer herkömmlichen Festplatte rechnen.

Hybrid Disk

Ein besseres Verhältnis zwischen Preis und Kapazität haben Hybrid-Festplatten, auch „Hybrid Hard Disk“ (HHD) genannt. Sie werden von einigen Herstellern in Notebooks verwendet. Eine herkömmliche mechanische Festplatte wird um einem großen Puffer aus Flash-Speichern ergänzt. Die anfallenden Daten werden nicht sofort auf die Festplatte geschrieben, sondern zunächst im Flash-Speicher gesammelt. Erst wenn dieser voll wird, läuft die Festplatte los, übernimmt die Daten und schaltet wieder ab. Soweit die Theorie.

Wenn es klappen würde, dass die Festplatte die meiste Zeit stillsteht, wäre die Stromersparnis und der Gewinn an Geschwindigkeit beträchtlich. Allerdings ist bei den gegenwärtig (Februar 2008) erhältlichen Exemplaren die Größe des teuren Flash-Speichers mit meist 256kB recht klein, zu klein. Wenn die von Windows und der Anwendung ständig benötigte Datenmenge nicht vollständig in den Puffer hineinpasst, kann der Antrieb nicht ausgeschaltet werden und die erwarteten Vorteile treten nicht ein. Deshalb sollte der Kauf einer Hybrid Disk sorgfältig abgewogen werden.

Seagate hat 2010 mit der Momentus-Festplattenfamilie einen erneuten Anlauf genommen, Hybrid-Festplatten zu vermarkten. Ein Gewinn an Geschwindigkeit zwischen 5% und 33% macht den höheren Preis wohl nicht wett.

Datenschutz

Es gibt keine Möglichkeit, SSD oder Memory-Sticks zuverlässig zu löschen. Deshalb sollte man solche Speicher nicht weiterverkaufen, wenn sensible Daten darauf gespeichert waren.

Quellen