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19.11.2007 - 

Der große Praxistest im Notebook welche Technologie bietet was?

Flash SSD vs. Festplatte

Hybrid-Festplatten und Intels Turbo Memory werden als Heilsbringer für mehr Performance und längere Laufzeiten in Notebooks deklariert. Erste Tests waren allerdings ernüchternd. Dagegen lösen pure Flash-Festplatten diese Versprechen mehr als ein.

Von Christian Vilsbeck, TecChannel.de

Man kombiniere eine Festplatte mit 256 MB Flash-Speicher und fertig ist die Hybrid-Festplatte. Das im Laufwerk integrierte Flash soll verhindern, dass bei häufig benötigten Dateien ständig Zugriffe auf die rotierenden Scheiben erfolgen. Die positive Folge: Mehr Performance und weniger Energiebedarf; die Magnetscheiben und Schreib-/Leseköpfe ruhen öfter.

Auch Intels Turbo-Memory-Technologie "Robson" verfolgt diesen Ansatz. Der 512 oder 1.024 MB große Flash-Speicher ist über PCI Express angebunden, als Festplatten kommen normale Modelle zum Einsatz. Auch Robson soll verhindern, dass ständig auf die Platte zugegriffen wird.

Die Flash-Technologien sollen für einen doppelt so schnellen Start von Windows sorgen; auch die Akku-Laufzeit in Notebooks erhöhe sich deut-lich. So lauten zumindest die Versprechungen für Hybrid-Festplatten und Turbo Memory. Die Praxis sieht anders aus: Die Einführung der Hybrid-Festplatten verzögert sich, Windows Vista wird wie bei Robson als Voraussetzung benötigt. Die Treiberoptimierung ist problematisch, die Interaktion mit den Vista-Technologien Ready Drive und Ready Boost wohl nicht so einfach. Erste Tests von Intels Turbo Memory zeigen weder nennenswert mehr Speed noch längere Laufzeiten.

Und die Hybrid-Festplatten? Die Festplattenhersteller werden mit ihren Versprechungen schon leiser Lieferbar sind die Modelle auch nicht so wie erwartet.

Pure Flash-Laufwerke sind dagegen jetzt erhältlich. Und dem Flash-Drive ist es egal, ob Win-dows XP, Vista oder Linux zum Einsatz kommt. Das Modell wird vom System wie eine herkömmliche Festplatte angesprochen. Spezielle Treiber sind für die Flash SSD nicht notwendig.

Im Testlabor haben wir deswegen Samsungs Flash-Laufwerk gegen eine moderne 2,5-Zoll-Mobile-Festplatte im Notebook-Einsatz von Seagate verglichen: "Momentus 5400.3" mit 5.400 U/min und Perpendicular-Recording-Technologie.

Pures Flash: Samsung Solid State Disk

Ganz ohne bewegliche Teile kommt die neue Flash-Festplatte "MCAQE32G5APP" von Samsung aus. Anstelle eines Datenträgerstapels befinden sich im Innern Flash-Speicher-Bausteine, die die nötige Kapazität zur Verfügung stellen. Nicht größer als eine herkömmliche 2,5-Zoll-Festplatte, bietet das neue Modell 32 GB Speicherplatz.

Damit lassen sich Notebooks bauen, die auch mal einen Schubs vertragen und vor rauen Betriebsbedingungen nicht kapitulieren müssen. Im Betrieb erlaubt Samsungs Flash SSD eine Erschütterung von 1.500 G (0,5 ms) statt den typischen 350 G (2 ms) von herkömmlichen 2,5-Zoll-Festplatten. Hitze und Kälte vertragen die Flash-Bausteine ebenfalls besser als die rotierenden Magnetscheiben.

Neben einem absolut geräuschlosen Betrieb gibt sich Samsungs 32-GB-Flash-Drive beim Energiekonsum genügsamer als Magnetscheibenmodelle. Mit 0,5 Watt benötigt die Flash SSD nur ein Viertel der Energie von Notebook-Festplatten mit 5.400 U/min. Im Leerlauf und Energiesparmodus fällt das Verhältnis noch deutlich besser zugunsten des Flash-Dri-ves aus.

Kenndaten der getesteten Festplatten

Modellnummer

MCAQE32G5APP

ST9160821A

Kapazität

32 GB

160 GB

Cache

--

8 MB

Drehzahl

--

5.400 U/min

Interface

Ultra-ATA/66

Ultra-ATA/100

Leistung Leerlauf

0,1 Watt

0,8 Watt

Leistung Zugriff

0,5 Watt

2,0 Watt

Leistung Stand-by

0,06 Watt

0,2 Watt

Temperaturbereich Aus

-40 bis 85¬? C

-40 bis 70¬? C

Temperaturbereich Betrieb

-25 bis +85¬? C

0 bis 60¬? C

Schock Aus

--

800 G / 2 ms

Schock Betrieb

1.500 G / 0,5 ms

350 G / 2 ms

Geräuschentwicklung Leerlauf

0 dB

2,4 Bels

Geräuschentwicklung Betrieb

0 dB

2,9 Bels

Gewicht

54 Gramm

102 Gramm

Samsung gibt für die Flash SSD MCAQE32G5APP eine MTBF von 1.000.000 Stunden an. Damit ist der Betrieb laut Hersteller zirka dreimal sicherer als bei 2,5-Zoll-Festplatten mit Magnetscheiben. Entsprechend geringer sind laut Samsung auch die Ausfallraten. Der intelligente Controller der Flash SSD erkennt defekte Zellen des Speichers automatisch und schal-tet diese ab.

Benchmark-Vorbetrachtung

Alle Tests haben wir in einem Notebook mit Wechseleinschub für Festplatten mit Ultra-ATA-Schnittstelle durchgeführt. Ein einfaches Tauschen der installierten Seagate-Festplatte mit Samsungs Flash SSD zeigt die Unterschiede der Laufwerke in Bezug auf Performance, Startzeiten und Akku-Betriebsdauer des Notebooks.

Als Betriebssystem setzten wir Windows XP mit installiertem Service Pack 2 sowie Windows Vista Ultimate ein. Neben den Datentransferraten und Zugriffszeiten der Laufwerke ermittelten wir die Ladezeiten der Betriebssysteme sowie die System-Performance des Notebooks mit dem Samsung- und Seagate-Drive. Außerdem maßen wir die Akku-Laufzeiten des mobilen Rechners im Einsatz mit der Flash SSD und Momentus 5400.3.

Als Benchmarks für die Festplatten-Lowlevel-Transferraten und Zugriffszeiten dienten die TecChannel.de-Benchmarks-Suite sowie tecMark für die praxisnahen Lese-, Schreib- und Kopierraten. Die Systemleistung wird mit Bapco SYSmark2007 Preview sowie dem MobileMark2005 ermittelt. Letzterer misst zusätzlich die Akku-Laufzeit bei verschiedenen Anwenderszenarien.

Das Test-Notebook verfügt über 512 MB Arbeitsspeicher sowie einen 1,4-GHz-Pentium-M-Prozessor. Als Grafik-Chip dient ein ATI Mobility Radeon 9000.

Lesen: Sequenzielle Transferraten

Die Werte im Diagramm (1) sind mit tecBench ermittelt und zeigen die sequenzielle Leserate in MB/s. Man sieht, dass Samsungs Flash SSD beim sequenziellen Lesen deutlich höhere Transferraten als Seagates Momentus 5400.3 ermöglicht.

Wie weit die sequenzielle Datentransferrate beim Zonenlesen absinken kann, ermittelt tecBench ebenfalls. Bei Festplatten wird hier in den langsamen Innenzonen der Magnetscheiben gemessen. In Diagramm (2) ist zu sehen, dass das Flash-Drive von Samsung seine hohe Transferrate über die komplette Kapazität aufrechterhält. Damit übertrumpft die Flash SSD die herkömmliche Festplatte deutlich. Bauartbedingt fällt die Transferrate zu den inneren Zonen der Magnetscheiben kontinuierlich ab.

Schreiben: Sequenzielle Transferraten

Die Werte im Diagramm (3) sind mit tecBench ermittelt und zeigen die sequenzielle Schreibrate in MB/s. Beim Schreiben ist der Flash-Speicher von Samsungs Flash SSD deutlich langsamer als beim Zonenlesen. Hier ist das Mag-netscheibenmodell im Vorteil.

Wie weit die sequenzielle Datentransferrate beim Zonenschreiben absinken kann, ermittelt tecBench ebenfalls. Bei Festplatten wird hier in den langsamen Innenzonen der Magnetscheiben gemessen. Auch beim Schreiben hält Samsungs Flash-Drive die Transferrate über die komplette Kapazität aufrecht. Die Momentus 5400.3 hat am Kapazitätsende wieder das Nachsehen, wie Diagramm (4) zeigt.

Zugriffszeiten

Das Diagramm (5) zeigt die Zugriffszeit. tecBench ermittelt, wie schnell die bei einem wahlfreien Zugriff innerhalb der ersten 500 MB auf die Daten zugegriffen wird. Daraus ergibt sich die Zeitangabe in Millisekunden (ms). Man erkennt, dass Latenzzeiten und Magnetkopfpositionierungszeiten für Samsungs Flash SSD Fremdwörter sind. Entsprechend wird das Magnetscheibenmodell regelrecht deklassiert.

Welche Zeit bei einem Fullstroke-Zugriff verstreicht, sehen Sie im Diagramm (6). Hier bewegen sich bei einer herkömmlichen Festplatte die Schreib-/Leseköpfe über die gesamte Oberfläche der Magnetscheiben. Diese Zeit addiert mit der Latenzzeit ergibt den Wert für den Fullstroke-Zugriff. Die Latenzzeit ist die Zeit für eine halbe Scheibenumdrehung. Spätestens dann rotiert im Mittel der zu lesende Sektor auf der vom Kopf angefahrenen Spur vorbei.

Ergebnis: Vorteil Flash. Der Flash-Technologie ist es egal, wo die Daten liegen. Die Zugriffsgeschwindigkeit bleibt unverändert minimal. Das Seagate-Modell mit seiner mechanischen Magnet-armpositionierung zieht wieder den Kürzeren.

Praxiswerte: Lesen

In Diagramm (7) wird die Datentransferrate dargestellt. Die hohe sequenzielle Transferrate der Samsung Flash SSD spiegelt sich beim typischen Lesebetrieb von Dateien positiv wider. Dass die Zugriffszeiten der Flash-Disk verschwindend gering sind, wirkt zusätzlich stark beschleunigend.

Im Diagramm (8) wird die maximale Schreibrate in MB/s in den schnellen Außenbereichen der Festplatten dargestellt. Die verschwindend geringen Zugriffszeiten können über die geringe Schreibgeschwindigkeit des Flash-Speichers nicht hinwegtäuschen. Seagates Momentus schreibt Dateien gut doppelt so schnell. Immerhin stehen dem Magnetscheibenmodell 8 MB Cache zur Seite.

Praxiswerte: Kopieren

Das Diagramm (9) zeigt die Datentransferrate beim Kopieren von Dateien unter Windows XP auf. Die Werte wurden mit tecMark ermittelt und zeigen die maximale Kopierrate in MB/s in den schnellen Außenbereichen der Festplatten. Zu sehen ist, dass Samsungs Flash SSD die Kopierarbeit etwas schneller als Seagates Momentus erledigt. Beim Mix aus Lesen und Schreiben von Dateien überwiegen die Vorteile der Flash-Technologie.

Windows: Startzeit

Wie lange Windows XP mit installiertem Service Pack 2 für den kompletten Startvorgang benötigt, zeigt das Diagramm (10). Im Test-Notebook arbeitet für den Vergleich wechselweise Samsungs Flash SSD und Seagates Momentus 5400.3.

Man erkennt, dass Samsungs Flash SSD Windows XP um 54 Prozent flinker starten lässt als Seagates Momentus 5400.3. Die Kombination aus den hohen Leseraten sowie der verschwindend geringen Zugriffszeit ermöglichen den Quick-Start.

Die Startzeit von Windows Vista Ultimate illustriert Diagramm (11). Mit der Samsung Flash SSD startet es sogar um 88 Prozent schneller als mit der Seagate-Festplatte.

Windows: Speicherzeit für Ruhezustand

Beim Versetzen des Notebooks in den Ruhezustand (Hibernate) speichert Windows XP den aktuellen Status der Arbeitsumgebung auf das Laufwerk und schaltet das System aus. Wir messen die Zeit, wie lange das Notebook für den Hibernate-Mode jeweils benötigt.

Diagramm (12) zeigt, dass Windows XP mit der Seagate-Platte schneller in den Ruhezustand geht. Die Momentus 5400.3 profitiert von ihrer höheren sequenziellen Schreibrate.

Wie schnell Windows Vista Ultimate den Hibernate-Vorgang speichert, zeigt Diagramm (13). Bei Windows Vista Ultimate verstreicht mehr Zeit für das Schalten in den Ruhezustand. Seagates Momentus 5400.3 ermöglicht den Hibernate-Mode um 55 Prozent schneller als Samsungs Flash SDD.

Windows: Ladezeit aus Ruhezustand

Beim Starten von Windows XP aus dem Ruhezustand (Hibernate) lädt das Betriebssystem den vorher abgespeicherten Status der Arbeitsumgebung vom Laufwerk. Wir messen die Zeit, wie lange unser Test-Notebook für den Hibernate-Start jeweils benötigt.

Diagramm (14) zeigt ein knappes Rennen: Mit Samsungs Flash SDD startet Windows XP um 14 Prozent schneller aus dem Ruhezustand. Bei diesem Vorgang wird überwiegend sequenziell vom Laufwerk gelesen.

Das entsprechende Ergebnis bei Windows Vista Ultimate zeigt Dia-gramm (15). Bei Windows Vista Ultimate sind größere Datenmengen zu lesen, wenn aus dem Ruhezustand gestartet wird. Mit der Samsung Flash SDD funktioniert der Startvorgang um 28 Prozent schneller.

Systemleistung: SYSmark2007

Mit dem Benchmark-Paket SYSmark2007 Preview bietet BAPCo eine aktualisierte Version zur Ermittlung der Systemleistung. Wie bei der Vorgängerversion SYSmark 2004 SE kommen 17 Anwendungen zum Einsatz, deren Zusammensetzung hat sich allerdings geändert. Der neue Benchmark enthält vier Workload-Szenarios: E-Learning, Office Productivity, Video Creation und 3-D-Modelling.

Diagramm (16) zeigt ein ausgeglichenes Bild: Die Systemleistung liegt mit beiden Laufwerken auf ähnlichem Niveau. Unterschiede gibt es in den Einzelkategorien: Bei "Video Creation" ist die Seagate fünf Prozent schneller durch das Schreiben von großen Dateien. Rund sechs Prozent flinker arbeitet dagegen die Samsung im Workload "Office Productivity". Hier steht das Laden von Dokumenten im Vordergrund.

MobileMark2005: Productivity

MobileMark2005 von Bapco ermittelt mit einem Productivity Workload die Systemleistung von Notebooks sowie die Akku-Laufzeiten. Der Productivity Workload besteht aus bekannten Applikationen wie Office oder Photoshop. Der Benchmark simuliert die typische Arbeit mit den Programmen inklusive "Nachdenkphasen". Neben der Performance-Messung ermittelt MobileMark2005, wie lange in dieser Arbeitsumgebung eine volle Akku-Ladung durchhält.

Das Diagramm (17) zeigt, dass unser Test-Notebook mit der Samsung Flash SDD 26 Prozent mehr Performance als mit Seagates Momentus 5400.3 erreicht. Durch die kürzere Response Time des Flash-Drive von 1,15 Sekunden (Seagate: 1,45 Sekunden) schafft es mehr Arbeit in einer bestimmten Zeiteinheit.

Bei der ermittelten Systemleistung ermöglichen die Laufwerke Akku-Laufzeiten, wie sie in Diagramm (18) zu sehen sind. Das Notebook arbeitet mit beiden Laufwerken ungefähr gleich lang. Mit der Samsung-Platte schafft das Notebook aber 26 Prozent mehr "Arbeit" im gleichen Zeitraum (siehe Diagramm (17)). Die von der Flash SDD "gesparte" Energie fließt in die übrigen Komponenten.

MobileMark2005: Reader

MobileMark2005 von Bapco ermittelt mit dem Workload "Reader" die maximale Akku-Laufzeit von Notebooks. Der Benchmark simuliert das Lesen von Dokumenten am Bildschirm. MobileMark2005 verwendet hierfür HTML-Seiten, die über Netscape geladen werden.

In Diagramm (19) erkennt man, dass das Notebook durch den geringeren Energiebedarf der Samsung Flash SSD eine um zehn Prozent längere Akku-Laufzeit als mit Seagates Momentus ermöglicht. Die Belastung des Prozessors ist beim Reader-Test sehr gering. Eine Performance-Messung wie beim Produktivity Work-load erfolgt hier nicht.

Fazit

Bei Fragen an Notebook-Hersteller nach dem Vorteil der Flash-Technologie "Turbo Memory" von Intel erntet man derzeit noch Schulterzucken. Und Hybrid-Festplatten lassen auch noch auf sich warten mit Skepsis, was die Vorteile betrifft.

Die pure Flash-Festplatte von Samsung erfüllt dagegen die von den anderen Technologien versprochenen Erwartungen. Windows Vista bootet tatsächlich fast doppelt so schnell wie mit einer herkömmlichen Festplatte. Und durch die Energieaufnahme der Flash SSD erhöht sich auch die Akku-Laufzeit merklich.

Vor allem bei sequenziellen Schreibvorgängen wie beim Schalten des Betriebssystems in den Hibernate-Modus sind klassische 2,5-Zoll-Festplatten noch im Vorteil. Doch im typischen Mix aus Lesen, Schreiben und Kopieren von Dateien geht das Flash-Laufwerk als Sieger hervor.

Und je mehr Daten und Applikationen im Laufe der Zeit auf dem Datenträger abgelegt und wieder entfernt werden, desto fragmentierter wird das Laufwerk. Der Vorteil eines Flash-Laufwerks tritt dann noch stärker in den Vordergrund, weil die Zugriffszeiten auf die verteilt liegenden Da-ten gegenüber den Scheibenplatten verschwindend gering sind.

Genial, und das schätzt man erst in ruhigen Momenten, ist der absolut geräuschlose Betrieb des Notebooks; vorausgesetzt, der Lüfter hält still. Außerdem verweilt die Hand auf einem deutlich kühleren Notebook, wenn das Flash-Drive installiert ist.

Doch wo viel Freud, da auch Leid. Der Preis für ein 32-GB-Flash-Drive liegt noch deutlich höher als bei einer herkömmlichen Festplatte. Höhere Kapazitäten wird es in Kürze geben. Außerdem sind bald die Flash-SSD-Laufwerke auch mit SATA-Schnittstelle verfügbar.

((*gemeinsame BU mit nächstem Bild**))
((*gemeinsame BU mit nächstem Bild**))
Samsungs Flash SSD (unten) und Seagates Momentus 5400.3 treten jeweils im Formfaktor einer 2,5-Zoll-Festplatte gegeneinander an.
Samsungs Flash SSD (unten) und Seagates Momentus 5400.3 treten jeweils im Formfaktor einer 2,5-Zoll-Festplatte gegeneinander an.

Über die Lebensdauer der Flash SSD braucht man sich laut Samsung keine Sorgen zu machen. Gegenüber Festplatten sei der Betrieb auch dreimal so sicher. Ob trotzdem Schwierigkeiten bei der Datensicherheit auf den Flash-Medien auftreten, wird sich erst beim vermehrten Einsatz in Notebooks zeigen. TÖ