Eine SSD besteht aus NAND-Speicherchips, die in Clustern angeordnet und mit einem SSD-Controller verbunden sind. Der Controller ist ein intelligentes Gerät, das entscheidet, wo das physische Speichern der Daten auf der SSD erfolgt. Mit mehreren Clustern von Speicherchips, die jeweils über einen eigenen Datenbus mit dem Controller verbunden sind, ist der Controller in der Lage, Daten parallel zu lesen und zu schreiben.
Je mehr Cluster vorhanden sind, desto mehr unabhängige Pfade gibt es, um Daten hin und her zu bewegen. Dies wirkt sich additiv auf die Leistung aus, weil jedes unabhängige Speichermodul Daten senden und empfangen kann, ohne dass es dabei zu Beeinträchtigungen kommt.
SSDs sind grundsätzlich am schnellsten, wenn sie neu und relativ leer sind. Das liegt daran, dass eine SSD erst einen ganzen Block von Speicherzellen löschen muss, bevor sie darauf schreiben kann. Sind alle Speicherzellen leer, so schreibt das Laufwerk einfach in den leeren Bereich. Wenn der Block allerdings teilweise gefüllt ist, muss das Laufwerk zunächst einmal die vorhandenen Daten in einen Cache kopieren, den Block löschen und dann in den neuen, nun leeren Block schreiben.
SSD-Controller sind das Gehirn im Flash-Speichermedium. Sie sind hauptsächlich
für eine schnelle Speicherleistung verantwortlich.
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Dies führt dann zu einem zusätzlichen Overhead bei den Operationen des Laufwerks und verlangsamt die Abläufe. Aus diesem Grund löschen SSDs im Hintergrund Speicherblöcke, die zum Löschen markiert wurden. Sie „räumen auf“, um Daten zu konsolidieren und teilweise gefüllte Speicherblöcke zu minimieren.
Doch je voller die SSD ist, desto weniger leere Blöcke sind für das Beschreiben vorhanden. Da das bei Flash-Speichern mit einer höheren Kapazität normalerweise länger dauert als bei SSDs mit weniger Platz, verlieren letztere in der Regel auch deutlich schneller an Leistung. Die parallele Anordnung mehrerer Speichermodule erhöht zwar die Leistung, ist jedoch nicht allein entscheidend. Ein wichtiger Aspekt liegt auch im Speichertyp. Der bestimmt die grundlegende Geschwindigkeit, mit der Speicherblöcke gelöscht und beschrieben werden können. Auch die Intelligenz des SSD-Controllers ist absolut entscheidend für die Performance. Da sie kontrolliert, welche Daten zwischengespeichert oder umgeschichtet werden sollen, stellt sie sicher, dass das Laufwerk auf Dauer zuverlässig und schnell arbeitet – mit erheblichen Auswirkungen in der Praxis. Mit anderen Worten: Das Gehirn einer SSD ist genauso wichtig wie ihre Muskeln.
Apropos Cache: Größere Laufwerke sind in der Lage, proportional mehr Cache-Speicher zuzuweisen. Je größer dabei der Zwischenspeicherbereich eines Laufwerks ist, desto schneller lässt sich eine große Datenmenge übertragen oder auf häufige Datenanfragen reagieren. Das Gleiche gilt für mechanische Festplattenlaufwerke (HDDs), die bis auf den Cache identisch sind, wobei dasjenige Gerät mit dem größeren Cache-Speicher in den meisten Fällen eine bessere Leistung erbringt.
NAND-Speicherchips sind in Clustern angeordnet. Je nach Typ lassen sich ein Bit
(Single-Level-Cell, SLC) oder mehrere Bits (Multi-Level-Cell, MLC) speichern.
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Es stellt sich unweigerlich die Frage, warum kleinere Laufwerke nicht die gleiche Anzahl von Speichermodulen erhalten wie größere Laufwerke. Man könnte die Module doch einfach kleiner machen. Theoretisch würde das durchaus funktionieren, doch die wirtschaftlichen Realitäten der Speicherproduktion machen dies zu einer schlechten Idee. Es gibt eine Kostenuntergrenze, unter der ein Speichermodul nicht hergestellt werden kann – egal, wie gering seine Kapazität ausfällt. Bestimmte Herstellungsaspekte sind unabhängig von der Modulkapazität festgelegt. Ganz ähnlich verhält es sich bei herkömmlichen, mechanischen Laufwerken. Die Kosten für die Herstellung einer mechanischen Festplatte mit 120 GB und 250 GB unterscheiden sich beispielsweise nicht. Das bedeutet, dass niemand das Laufwerk mit der kleineren Kapazität herstellen wird.
Die Speichermodule, die mit kleineren SSDs verwendet werden, stellen das beste Gleichgewicht zwischen Kosten pro Modul und Kapazität dar. Mit anderen Worten: Ein Laufwerk mit mehr Modulen, jedoch weniger Kapazität pro Modul würde genauso viel kosten wie ein größeres Laufwerk mit der gleichen Anzahl von Modulen.
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