SSD-Tests & Vergleich: Fachwissen zu SSDs und HDDs

 2/2
Daniel Albers et al. 549 Kommentare

SSDs vs. HDDs: Vorteile und Nachteile

Während herkömmliche Festplatten (HDDs) mit über einen Motor angetriebenen Magnetscheiben und mechanischen Schreib/Lese-Köpfen arbeiten, sind Solid State Drives (SSDs) rein elektronische Speichermedien, die gänzlich auf Mechanik und somit bewegliche Bauteile verzichten. Dadurch treten Vibrationen und Betriebsgeräusche wie bei HDDs nicht auf, die Laufwerke sind zudem deutlich resistenter gegen Stöße.

Der größte Vorteil der SSDs liegt jedoch im Bereich der Leistung: Datenzugriffe erfolgen mit einer weitaus geringeren Verzögerung als bei HDDs. Dieser Vorteil macht sich insbesondere beim Umgang mit Anwendungen bemerkbar. Die oftmals kleinen, dafür aber sehr zahlreichen Programmdateien werden von einer SSD viel schneller gelesen, was zu deutlich schnelleren Programmstarts führt. Der Wechsel von einer HDD auf eine SSD als Systemlaufwerk macht sich schon beim Starten des Betriebssystems spürbar positiv bemerkbar. Dauerte das Öffnen des Browsers auf der HDD noch einige Sekunden, geschieht dies auf der SSD meist unverzüglich – um ein Beispiel zu nennen.

Auch bei größeren Dateitransfers sind die meisten SSDs schneller als HDDs. Schnelle Laufwerke mit SATA bewegen sich an der Grenze der Schnittstelle (550 MB/s), schnelle Laufwerke mit PCIe (NVMe) erreichen über 3.500 MB/s – auch hier limitiert bereits das Interface.

Vorteile Nachteile
SSD
  • Geschwindigkeit
  • Stoßunempfindlichkeit
  • keine Vibrationen
  • im Betrieb nicht hörbar
  • niedrige Leistungsaufnahme
  • sehr kompakte Bauweise möglich
  • hoher Preis pro Gigabyte
  • nicht zur Langzeitarchivierung ohne Stromzufuhr geeignet
HDD
  • sehr günstiger Preis pro Gigabyte
  • deutlich langsamer als SSD
  • Mechanik verschleißt
  • Vibrationen
  • teils lautes Betriebsgeräusch
  • Leistungsaufnahme oftmals höher

Einen nicht zu verachtenden Vorteil bietet die HDD-Technik jedoch weiterhin: Beim Preis in Relation zur nutzbaren Speicherkapazität sind herkömmliche Festplatten unschlagbar. 1-TB-HDDs gibt es ab 3,5 Cent pro Gigabyte, bei SSDs mit 1 TB sind mindestens 9,5 Cent pro GB zu zahlen.

In puncto Speicherplatz haben SSDs hingegen deutlich aufgeholt. Auch Verbrauchermodelle sind nun mit bis zu 4 TByte zu haben. Enterprise-Modelle gibt es mit bis zu 30 TByte, womit das aktuelle Maximum von 14 TByte bei HDDs bereits überboten wird.

Für dauerhafte Datensammlungen wie das private Film-, Bilder- oder Musikarchiv sowie seltenere Backups sind HDDs allein aufgrund des massiven Preisvorteils weiterhin empfehlenswert, zumal es in diesem Aufgabenbereich nicht auf die höchste Leistung ankommt. Als Systemlaufwerk mit ständigen wahlfreien Dateizugriffen ist wiederum unbedingt eine SSD vorzuziehen – der Geschwindigkeitsvorteil im alltäglichen Einsatz ist enorm. Wer es absolut leise will, der kommt um eine SSD nicht herum.

SSD-Formate- und Protokolle: 2,5 Zoll, M.2 etc.

Bei der Wahl nach der passenden SSD ist zunächst das Format wichtig. Bei Desktop-PCs wird das klassische 2,5-Zoll-Format langsam aber sicher von der M.2-Steckkarte verdrängt. 2,5 Zoll bietet als Protokoll immer SATA, M.2 kann sowohl auf SATA als auch auf PCIe (NVMe) basieren. Hier gilt es aufzupassen.

Für Desktop-Rechner besteht zudem die Option, sich für eine PCI-Express-Karte zu entscheiden, die in einem PCI-Express-Slot des Mainboards Platz findet. In der Regel sind solche Steckkarten mit einem PCIe-x4-Anschluss versehen, können aber auch im oft mehrfach vertretenen x16-Slot für Grafikkarten genutzt werden. Mittels Adapter lassen sich auch schnelle M.2-SSDs mit PCIe in einem solchen Steckplatz betreiben.

Gängige Formate für SSDs
Format Schnittstelle(n)
2,5 Zoll SATA / PCI Express (U.2)
M.2 SATA / PCI Express
PCIe-Karte PCI Express

Neben Controller und Flash-Speicher bestimmt vor allem die Schnittstelle die Leistung der SSD. 2,5-Zoll-Modelle für Verbraucher sind auf das SATA-Interface beschränkt. Sowohl lesend wie auch schreibend bewegen sich aktuelle SATA-SSDs bereits am Limit der Schnittstelle. Aus diesen Grund findet in diesen Bereich keine stürmische Entwicklung mehr statt, sondern eher eine Produktpflege bzw. Preisoptimierung.

Für höhere sequenzielle Datenraten sorgen SSDs, die auf Seiten des Controllers mit PCI Express umgehen können. Mit der Verbreitung von PCI Express 3.0 hat sich diese Schnittstelle mit vier Lanes als Standard für schnellere Laufwerke durchgesetzt. Diese Anbindung erlaubt eine reale Datenrate von ~3.500 MB/s.

Schnittstelle theoretische Datenrate* max. reale Datenrate**
SATA 3 (6 Gb/s) 600 MB/s ~560 MB/s
PCIe 3.0 x4 3.938 MB/s ~3.500 MB/s
* abzgl. Overhead, ** Orientierung an Herstellerangaben

Was ist bei SSDs für Notebooks zu beachten?

Mittlerweile hat sich M.2 als Format im Notebook durchgesetzt: 80 Prozent der Notebooks im Preisvergleich nutzen im Frühjahr 2019 dieses Format. Sollte noch 2,5 Zoll Verwendung finden, gilt es dabei zu beachten: Der Einbauschacht variiert in der Höhe. So lassen sich in größeren Modellen durchaus Datenträger mit 9,5 oder 12,7 mm Höhe installieren. Oft kann die Einbauhöhe aber auf 7 mm begrenzt sein, worauf insbesondere bei HDDs geachtet werden muss.

M.2 und 2,5-Zoll-SATA in einem Notebook
M.2 und 2,5-Zoll-SATA in einem Notebook

Flash-Typen: SLC, MLC, TLC und QLC

Die Basis jeder SSD stellt der NAND-Flash-Speicher dar. Die Halbleiterchips werden von den vier großen Herstellern Samsung, Toshiba/Western Digital, SK Hynix und Intel/Micron (IMFT) gefertigt. Neben dem meist in Nanometern angegebenen Herstellungsprozess spielt neuerdings ein weiterer Punkt eine Rolle: lagen die Zellen lange Zeit zweidimensional in einer Ebene vor, gibt es seit eingen Jahren auch den sogenannten 3D-NAND mit übereinander liegenden Zellschichten. Während die Verkleinerung der Strukturbreiten die Haltbarkeit mindert und allmählich an ihre Grenzen stößt, ermöglicht die Flucht in die Vertikale eine weitere Anhebung der Speicherkapazitäten und soll langfristig vor allem für niedrigere Speicherpreise sorgen. Zudem liefert der 3D-NAND Vorteile bei der Energieeffizienz und sorgt teils für mehr Leistung (Samsung), was jedoch nicht immer gilt (Micron Gen1).

SSD-Platinen mit NAND-Flash-Bausteinen
SSD-Platinen mit NAND-Flash-Bausteinen

Was die Speicherzellen an sich angeht, herrschen bei 2D-NAND und 3D-NAND die gleichen Unterschiede. So gibt es in beiden Fällen Varianten mit 2 Bit pro Zelle (MLC) und 3 Bit pro Zelle (TLC, auch 3-Bit-MLC), SLC-Flash mit 1 Bit pro Zelle ist allerdings aufgrund der niedrigen Kapazität am Aussterben und wird nicht mehr als 3D-NAND angeboten. Ausschließlich als 3D-NAND gibt es QLC mit 4 Bit pro Zelle.

Je mehr Daten (Bit) pro Zelle gespeichert werden, desto komplexer wird das Lesen und vor allem Schreiben der Information. Aus diesem Grund ist 2-Bit-MLC potentiell langsamer als SLC mit nur einem Bit. Die neuen QLC- und TLC-SSDs bieten allerdings alle einen zusätzlichen Pseudo-SLC-Cache, um die niedrige Schreibgeschwindigkeit des TLC/QLC-Flash zu kompensieren. Erst wenn der Cache voll ist, stellt sich das langsamere Tempo ein. Der Reduktion der PE-Zyklen, die durch die Erhöhung der Bits pro Zelle und der Verkleinerung der Zelle erfolgt, wird durch die 3D-Fertigung und die aufwändigen Fehlerkorrektur-Mechanismen wie LDPC entgegen gewirkt.

Endverbraucher müssen sich bei normaler Nutzung einer SSD aber generell keine Sorgen mehr machen.

Haltbarkeit und Garantie

Das als TBW – je nach Hersteller Total Bytes Written oder Terabytes Written – bezeichnete garantierte Schreibvolumen ist nur ein grober Richtwert für die Mindesthaltbarkeit des Flash-Speichers. Bei manchen Herstellern ist dieser Wert ein Teil der Garantiebedingungen, was bedeutet, dass die Garantie entweder nach Ablauf der Zeit oder mit dem Überschreiten des TBW-Werts erlischt. Ein sehr niedriger TBW-Wert muss nicht zwingend bedeuten, dass die SSD nur wenige Schreibzyklen überdauert, genau wie ein sehr hoher TBW-Wert nicht zwingend erreicht werden muss, wenn er nicht Teil der Garantiebedingungen ist.

Die TBW muss in Relation gesetzt werden. Als für Privatnutzer typisches Schreibvolumen pro Tag gelten etwa 10 bis 20 Gigabyte. Bei einem in der Mittelklasse gängigen TBW-Wert von 600 Terabyte bedeutet dies, dass ein Anwender über 160 Jahre hinweg 10 GB pro Tag schreiben könnte oder über 80 Jahre hinweg täglich 20 GB an Daten schreiben könnte. Garantierte TBW von mehreren hundert Terabyte sind somit nur für Vielschreiber und professionelle Nutzung relevant. Auf hohes Schreibaufkommen ausgelegte Enterprise-Modelle überdauern problemlos mehrere Tausend Terabyte. Stichprobenartige Untersuchungen haben gezeigt, dass auch Verbrauchermodelle in diese Regionen vorstoßen können.

Dieser Artikel war interessant, hilfreich oder beides? Die Redaktion freut sich über jede Unterstützung in Form deaktivierter Werbeblocker oder eines Abonnements von ComputerBase Pro. Mehr zum Thema Anzeigen auf ComputerBase.

Downloads

  • CrystalDiskInfo Download

    4,8 Sterne

    CrystalDiskInfo ist ein Analyse-Tool für Festplatten und SSDs. Zeigt SMART-Status, Temperatur und weitere Informationen.

    • Version 8.3.1 Deutsch
    • Version 6.3.2 Deutsch
  • Samsung Magician Download

    4,5 Sterne

    Samsung Magician ist das SSD-Verwaltungstool des südkoreanischen Hardwareherstellers.

    • Version 6.0.0 Deutsch