Solid State Drive versus Festplatte

Was an einer SSD so besonders ist

Dr. Klaus Manhart hat an der LMU München Logik/Wissenschaftstheorie studiert. Seit 1999 ist er freier Fachautor für IT und Wissenschaft und seit 2005 Lehrbeauftragter an der Uni München für Computersimulation. Schwerpunkte im Bereich IT-Journalismus sind Internet, Business-Computing, Linux und Mobilanwendungen.

Datenmengen, Robustheit, Effizienz

Die sehr kurzen Zugriffszeiten der SSD tragen direkt zu der hohen Leistungsfähigkeit eines Systems unter hohen Arbeitslasten bei. Die Fähigkeit, jeden Speicherbereich nahezu ohne Wartezeiten ansprechen zu können bedeutet, dass zahlreiche Anwendungen ohne Verzögerungen gleichzeitig aktiv sein können. Anwender mit SSDs erleben darüber hinaus auch spürbare Verbesserungen gegenüber HDDs bei der Startzeit oder dem Herunterfahren des Systems, bei der Ladezeit für Anwendungen, dem Internet-Browsen, dem Installieren von Anwendungen oder dem Kopieren von Dateien.

Multitasking und die Arbeit mit vielen kleinen Dateien bestimmt den Alltag. Eine SSD kann dabei bis zu 200 Mal mehr I/O-Operationen pro Sekunde bearbeiten als eine Festplatte.
Multitasking und die Arbeit mit vielen kleinen Dateien bestimmt den Alltag. Eine SSD kann dabei bis zu 200 Mal mehr I/O-Operationen pro Sekunde bearbeiten als eine Festplatte.
Foto: OCZ

Lange Einblendungen der Sanduhr unter Windows oder anderer Wartesymbole werden die Ausnahme. Auch das Öffnen und Schließen von Notebook-Displays und der damit verbundenen Betriebssystemfunktionen "Strom sparen" (beziehungsweise "sleep" und "wake") oder Standby funktioniert nun praktisch ohne ermüdende Wartezeiten, die einen diese Funktionen schon an sich in Frage stellen lassen.

Diese Leistungsvorteile sind Ergebnisse der hohen Performance beim sequentiellen und beim zufälligen Lesen oder Schreiben moderner SSDs. Schnelle sequentielle Transferraten ermöglichen das schnelle Kopieren und die leichtere Handhabung großer Dateien wie etwa Videos.

Die wichtigste Kennzahl für die Bewertung der Alltags-Performance und schneller Reaktionsfähigkeit ist die Leistungsfähigkeit beim Lesen oder Schreiben zufälliger, kleiner Blöcke - man spricht von Input/Output Operationen pro Sekunde, I/Os pro Sekunden oder IOps.

Ein erheblicher Anteil aller Zugriffe besteht aus 4 KB großen Operationen - lesend oder schreibend. Damit beschreibt man, wie schnell ein Laufwerk kleine Datenmengen verarbeiten kann. Dies trifft oft zu, da die Einheiten im Arbeitsspeicher oder im Dateisystem 4 KB groß sind. Auch eine kurze Änderung eines Word-Dokuments, das Sie am Ende speichern, löst womöglich genau eine solche zufällige, 4 KB umfassende Schreiboperation aus.

Anwender verbringen die wenigste Zeit damit, große Anwendungen zu installieren oder riesige Dateien zu kopieren. Die meisten verbringen ihre Zeit am Rechner mit Textverarbeitung, E-Mails oder Web Browsing und viele dieser Tätigkeiten erfolgen parallel. Multitasking und die Arbeit mit vielen kleinen Dateien bestimmt den Alltag. Auch diese Arbeitsweise wird von SSDs unterstützt: Eine SSD kann im Alltag bis zu 200 Mal mehr I/O-Operationen pro Sekunde bearbeiten als eine Festplatte.

Robustheit und Zuverlässigkeit

SSDs sind nicht nur performanter, sondern auch deutlich robuster als HDDs. Wann immer mechanische Komponenten involviert sind wie bei der HDD, ergibt sich das Risiko mechanischer Einflüsse oder Beschädigungen. Und wann immer eine mechanische Belastung im Spiel ist, nutzen sich die betroffenen Komponenten im Laufe der Zeit ab und es kommt öfters zu Ausfällen.

Bei der SSD ergibt sich durch den Wegfall der empfindlichen Motorlagerung und Lese-Schreib-Mechanik von Hard Disk Drives eine deutlich verbesserte Stoßfestigkeit. Da Flash-Technologie keine sich bewegenden Teile oder drehende Platten einsetzt wie traditionelle Speichertechnologie kommt es nicht zu mechanischen Ausfällen. Die Flash-Laufwerke überstehen Stürze und Stöße mit Krafteinwirkungen von bis zu 1500G gegenüber 350G bei Festplatten.

Ihre Daten werden Stöße und Erschütterungen auf SSDs daher meist besser überstehen. Das bedeutet aber auch, dass eine SSD ein Video während eines unruhigen Fluges oder einer PKW-Fahrt über schlechte Straßen zuverlässig wiedergeben kann, ohne dass Bilder übersprungen werden. Ihr Notebook wird durch die SSD robuster gegenüber Stößen und Vibration. Ganz allgemein qualifiziert sich die SSDs damit gerade auch für den mobilen Einsatz. Auch im industriellen Einsatz, etwa in der Fertigung, kann das ein ausschlaggebendes Kriterium sein.

Samsung SSDs sind im MTBF-Verfahren (Mean Time Between Failures) auf 1,5 Millionen Stunden spezifiziert und geprüft. Hochwertige 2,5-Zoll-Consumer-Festplatten erreichen dagegen üblicherweise 500.000 bis 700.000 Stunden. Samsung ist zudem stolz auf die vergleichsweise niedrigen Ausfallraten (AFR - Annual Failure Rate) seiner SSD in der Industrie - dank strenger Qualitätskontrollen und voll automatischer Selektionsprozesse der Chips.

Energie und Effizienz

Wenn eine HDD Daten lesen oder speichern soll muss der Spindelmotor alle Speicherscheiben auf das Nenntempo beschleunigen und der Kamm mit allen Schreib-/Leseköpfen muss ständig neu positioniert werden - das ist ein vergleichsweise großer mechanischer Aufwand. Und das kostet viel Energie.

Eine SSD aktiviert lediglich die Datenpfade zu den benötigten Speicherbereichen und benötigt dabei sehr viel weniger Energie. Die Samsung SSD 840 Familie zeigt im Betrieb eine durchschnittliche Leistungsaufnahme von 0,127 W, während eine vergleichbare 2,5-Zoll-Festplatte mit 7.200 U/Min bei einem Schnitt von 1,75 W liegt.

Zudem kehren SSDs aufgrund ihrer hohen Leistungsfähigkeit schneller wieder in einen Energie sparenden Modus zurück (idle). Hier liegt die 840-Serie bei 0,046 W gegenüber 0,8 W bei der Vergleichsfestplatte. Das wiederum führt zu spürbaren Verbesserungen bei der Akkulaufzeit moderner Notebooks.

Fazit: Der Wechsel von Festplatte zur SSD macht PC oder Notebook spürbar schneller, robuster und zuverlässiger. Kein Upgrade einer anderen Komponente hat gleichzeitig so viele positive Effekte.