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SSD-Technik: Alles, was man beim Kauf wissen muss

14.03.2020 | 08:03 Uhr |

Dass eine SSD Ihrem Rechner zu höherem Tempo verhilft, ist klar. Doch wenn Sie genau wissen wollen, welcher Flash-Speicher in Ihr System passt, wie Sie ihn beschleunigen und wie lange er durchhält, helfen Ihnen die wichtigsten Fachbegriffe zu SSDs weiter.

Die Preise für SSDs sind zuletzt deutlich gesunken. Selbst großer Flash-Speicher mit 1 Terabyte Kapazität kostet inzwischen weniger als 100 Euro. Trotzdem gibt es auch innerhalb einer Größenklasse große Preisunterschiede, die auf den ersten Blick irritieren. Doch wenn Sie wissen, dass SSDs mit QLC-Speicher günstiger sind als gleich großer Flash-Speicher, der MLC-Speicher nutzt, können Sie sich den Preisunterschied erklären. Außerdem können Sie dann beurteilen, welche Speicherart beim Tempo die Nase vorne hat und welche sich eher für den langfristigen Betrieb eignet.

Wenn Sie außerdem Begriffe wie NVMe, M.2 oder SATA-6G einordnen und etwas mit Terabytes Written anfangen können, kaufen Sie genau die SSD, die optimal für Ihren Rechner und Ihre Arbeitsweise ist. Detailliertes Wissen erklärt auch seltsames SSD-Verhalten: Zum Beispiel, warum der Flash-Speicher bei Ihnen nicht die hohen Transferraten erreicht, die der Hersteller verspricht. Oder warum die SSD beim Kopieren großer Dateien langsamer wird.

Unser SSD-Glossar durchleuchtet die wichtigen Begriffe rund um den Flash-Speicher: Damit haben Sie das richtige Werkzeug zur Hand, um die passende SSD zu erwerben oder die Leistung des eingebauten Speichers korrekt zu beurteilen. Und wenn Sie dieses Wissen sofort auf den Praxis-Prüfstand stellen wollen, nutzen Sie die folgenden SSD-Tools.

Siehe auch: 10 Fragen und Antworten rund um SSDs

Die richtige SSD einbauen: Formate und Schnittstellen

Um den Rechner mit einer SSD aufzurüsten, müssen Sie wissen, welcher Flash-Speicher in Ihren PC oder Ihr Notebook passt. Und für maximales Tempo sollen Sie ihn mit der Schnittstelle verbinden, die die höchste Geschwindigkeit liefert.

Die gängigen Formfaktoren für SSDs im Vergleich: Oben ein 2,5-Zoll-Modell, unten ein SSDRiegel für den M.2-Steckplatz.
Vergrößern Die gängigen Formfaktoren für SSDs im Vergleich: Oben ein 2,5-Zoll-Modell, unten ein SSDRiegel für den M.2-Steckplatz.

2,5 Zoll: Diese SSD-Größe passt in die meisten PCs. Wenn Ihr Rechner älter als drei bis vier Jahre ist, hat er meist auch keinen anderen passenden Anschluss. Bei 2,5- Zoll-Laufwerken ist die Auswahl in allen Größenbereichen derzeit am größten. Flash-Speicher im klassischen PC-Festplattenformat 3,5 Zoll finden Sie dagegen kaum noch: Denn diese passen nur in PCs, während Sie eine 2,5-Zoll-SSD auch in die meisten Notebooks einbauen können. Um ein entsprechendes Laufwerk in einen 3,5-Zoll-Schacht im PC zu bekommen, benötigen Sie einen Einbaurahmen von 2,5 auf 3,5 Zoll, der rund 10 Euro kostet. Beim Einbau ins Notebook sollten Sie noch die Bauhöhe beachten: In einige Laptops passt nur eine SSD mit 7 Millimeter Bauhöhe, üblicherweise hat eine 2,5-Zoll- SSD eine Bauhöhe von 9,5 Millimeter.

M.2: Eine SSD in diesem Format kommt als Steckkarte in einen entsprechenden Anschluss auf der Platine. Die flache, leichte und platzsparende Bauweise macht sie vor allem für Notebooks zur optimalen Aufrüstlösung, sofern der Laptop einen entsprechenden Steckplatz besitzt. Aber auch in vielen PCs, die nicht älter als zwei Jahre sind, lässt sich eine M.2-SSD einsetzen. Die M.2-SSD kann dann als schnelles Systemlaufwerk dienen, im 2,5-Zoll-Schacht verbleibt eine große Festplatte als Datenspeicher. Beim Kauf müssen Sie auf die Längenangabe achten, die mit dem Steckplatz in Ihrem Rechner übereinstimmen sollte: Am häufigsten ist das 2280-Format mit einem acht Zentimeter langen Riegel. Außerdem gibt es noch 2230, 2242, 2260 und 22110. Bei einigen Apple-Geräten, etwa dem Macbook Air 2018 und dem Mac Mini 2018 , lässt sich die SSD übrigens nicht tauschen, da sie auf der Hautplatine verlötet ist.

Das Systemtool Hwinfo zeigt Ihnen, mit wie vielen PCI-Express-Lanes eine NVMe-SSD in Ihrem System angebunden ist: In diesem Beispiel nutzt eine Samsung-SSD vier Lanes mit PCI-Express 3.0.
Vergrößern Das Systemtool Hwinfo zeigt Ihnen, mit wie vielen PCI-Express-Lanes eine NVMe-SSD in Ihrem System angebunden ist: In diesem Beispiel nutzt eine Samsung-SSD vier Lanes mit PCI-Express 3.0.

NVMe: Dieses Übertragungsprotokoll (Non-Volatile Memory Express) nutzen SSDs im M.2-Format, deren Steckplatz per PCI-Express mit dem System verbunden ist. Es wurde für Flash-Speicher entwickelt: Deshalb kann eine NVMe-SSD zum Beispiel mehr Schreib-/Lese-Befehle gleichzeitig verarbeiten als eine SATA-SSD, was den verteilten Zugriff auf gespeicherte Daten beschleunigt. Die PCI-Express-Anbindung sorgt darüber hinaus für ein höheres Tempo beim sequenziellen Zugriff, also zum Beispiel beim Kopieren großer Dateien. Die maximale Geschwindigkeit einer NVMe- SSD hängt von der Anzahl der PCI-Express-Lanes ab, die sie nutzen kann, sowie vom verwendeten PCI-Express-Standard: Im Handbuch zum PC oder Mainboard lesen Sie, wie der M.2-Steckplatz Ihres Rechners angebunden ist, und mit einem System-Tool wie Hwinfo lässt sich überprüfen, ob die SSD diese Systembedingungen optimal ausnutzt: Unter „Drives“ erscheint das SSD-Modell samt der genutzten PCI-Lanes und dem verwendeten PCIe-Standard, wobei 8 GT/s für PCI-Express 3.0 und 5 GT/s für PCI-Express 2.0 steht. Eine aktuelle NVMe-SSD, die vier PCI-Express-Lanes nach Standard 3.0 nutzt, erreicht beim sequenziellen Datentransfer über 3 GB/s, die ersten SSDs für PCI-Express 4.0 kommen auf über 4 GB/s. NVMe-Treiber sind in Windows 8.1 und 10 enthalten, deshalb sparen sich die meisten SSD-Anbieter eigene Treiber – eine Ausnahme ist Samsung. Damit der PC von einer NVMe-SSD bootet, muss der Uefi-Modus aktiviert sein.

Mit dem Geräte-Manager von Windows finden Sie heraus, wie die SSD im System angebunden ist: Haben Sie ein 2,5-Zoll-Laufwerk, ist es am SATA-Controller angeschlossen.
Vergrößern Mit dem Geräte-Manager von Windows finden Sie heraus, wie die SSD im System angebunden ist: Haben Sie ein 2,5-Zoll-Laufwerk, ist es am SATA-Controller angeschlossen.

SATA: Der Standardanschluss für Festplatten ist inzwischen in die Jahre gekommen. Selbst mit der aktuellen Version SATA-3 erreichen SSDs maximal Transferraten von rund 550 MB/s. Das liegt auch am eigentlich für Magnetfestplatten entwickelten Übertragungsprotokoll AHCI. Trotzdem gibt es Gründe für den Kauf einer SATA-SSD: Das Angebot ist größer als bei NVMe-Modellen, sie sind bei gleicher Kapazität günstiger, und die meisten Systeme bieten nur einen M.2-Steckplatz, aber mehrere SATA-Anschlüsse. Während SSDs für Privatanwender im 2,5-Zoll-Format immer SATA nutzen, müssen Sie bei M.2-Speicher genau aufpassen: Denn die SSD-Riegel gibt es als SATA- oder NVMe-Variante. Welche Sie für Ihr System benötigen, sagt Ihnen das PC- oder Platinen-Handbuch: Suchen Sie dort nach der Anschlussart des M.2-Steckplatzes. Haben Sie schon eine SSD im Rechner, verrät der Windows-Geräte-Manager, welchen Verbindungsstandard sie nutzt: Schalten Sie bei „Ansicht“ auf „Geräte nach Verbindung“, und suchen Sie nach dem Eintrag für die SSD – er steht entweder direkt unter dem SATA- oder dem NVMe-Controller.

Tools der SSD-Hersteller, wie hier Samsung Magician, liefern auf einen Blick die wichtigsten Infos zum eingebauten Flash-Speicher, beispielsweise zu Laufwerkszustand oder Transfertempo.
Vergrößern Tools der SSD-Hersteller, wie hier Samsung Magician, liefern auf einen Blick die wichtigsten Infos zum eingebauten Flash-Speicher, beispielsweise zu Laufwerkszustand oder Transfertempo.

SSD-Speicher: Diese Unterschiede sind wichtig 

Auf einer SSD sitzen mehrere Nand-Flash- Speicherchips: Welche Technik diese verwenden, beeinflusst Tempo und Langlebigkeit einer SSD sowie ihren Preis. 

Die unterschiedlichen SSD-Speicherarten im Vergleich: Von links nach rechts wird der Speicher günstiger, aber auch langsamer und weniger ausdauernd.
Vergrößern Die unterschiedlichen SSD-Speicherarten im Vergleich: Von links nach rechts wird der Speicher günstiger, aber auch langsamer und weniger ausdauernd.

Multi-Level-Cells (MLC): Eigentlich bezeichnet dieser Begriff Speicherzellen, die mehr als ein Bit speichern können. Doch in der Praxis wird der Begriff für Flash-Speicher verwendet, der zwei Bits speichern kann. MLC-Speicher ist schnell und langlebig – eine Zelle übersteht bis zu 10.000 Löschvorgänge. Daher sind MLC-SSDs bei gleicher Kapazität auch teurer.

Optane: In einigen Notebooks findet sich diese Speichertechnik von Intel. Dabei handelt es sich um eine kleine M.2-NVMe-SSD mit 16 oder 32 GB, die als schneller Cache für eine Festplatte dient. Die Intel-Software Rapid Storage Technology kombiniert Optane- und Festplattenspeicher zu einem Volume. Aufgrund der fallenden SSD-Preise ist Optane aber trotz niedriger Kosten (rund 30 Euro für 16 GB, rund 50 für 32 GB) selbst für sparsame Nachrüster kaum interessant: Für 50 Euro bekommen Sie schon eine 256-GB-NVMe-SSD für den M.2-Steckplatz. Inzwischen gibt es auch SSDs von Intel, die normalen Nand-Speicher und den für Optane verwendeten 3D-Xpoint-Speicher kombinieren: Dieser arbeitet bei verteilten Zugriffen und kurzen Befehlsreihen, die bei üblicher PC-Nutzung sehr häufig vorkommen, schneller als Nand.

Quadruple-Level-Cell (QLC): QLC-Zellen speichern vier Bits. Damit lassen sich günstige SSDs mit höherer Datendichte und damit größerer Kapazität bauen. Allerdings ist QLC-Speicher langsamer als MLC- oder TLC-Zellen, vor allem beim Schreiben.

Single-Level-Cell (SLC): Eigentlich sind SLC-Zellen, die nur 1 Bit speichern, der schnellste und langlebigste Flash-Speicher. SLC ist aber auch teuer und daher nur für geringe Kapazitäten sinnvoll. Dementsprechend verbauen SSD-Hersteller schon seit längerem keinen SLC-Speicher mehr. Allerdings nutzen viele aktuelle SSDs die 1-Bit-Technik für einen sogenannten Pseudo-SLC-Cache – Samsung nennt ihn bei seinen SSDs Turbowrite: Er beschleunigt Lese- und vor allem Schreibvorgänge bei SSDs mit TLC- und QLC-Speicher. Dazu wird in einem bestimmten Teil des TLC- oder QLC-Flash nur 1 Bit gespeichert, was deutlich schneller geht als das Speichern von 3 oder 4 Bits. Je nach SSD-Anbieter hat der SLC-Cache eine festgelegte Größe oder ist dynamisch angelegt und verändert sich mit dem Füllstand des Speichers. Läuft der SLC-Cache aber voll, bricht die Schreibgeschwindigkeit der SSD stark ein – das kann vor allem beim Kopieren großer Dateimengen wie bei einem Backup vorkommen.

Triple-Level-Cell (TLC): In TLC-Speicher lassen sich 3 Bits pro Zelle unterbringen. Derzeit nutzen ihn die meisten SSDs, da er einen vernünftigen Kompromiss aus Tempo, Langlebigkeit und Kosten darstellt.

V-Nand: Bei dieser Bauform – auch als 3D-Nand bezeichnet – sind die Speicherzellen eines Chips übereinander statt nebeneinander platziert. Damit lässt sich die SSD-Kapazität bei gleicher Fläche erhöhen. Deshalb setzen SSD-Hersteller auf V-Nand mit bis zu 96 Lagen; in diesem Jahr sollen die ersten SSDs mit 136 Lagen herauskommen.

Lesetipp: Ist Ihr PC für den SSD-Betrieb richtig eingestellt?

SSD-Geschwindigkeit: Wie schnell der Flash-Speicher wirklich ist 

Wie hoch das Tempoplus einer SSD ausfällt, hängt davon ab, für welche Aktionen Sie den Flash-Speicher verwenden. Hersteller werben mit der Maximalgeschwindigkeit, die im PC-Alltag selten erreicht wird. Auch für den Vergleich zwischen SSDs ist es wichtig, Tempoangaben richtig einzuschätzen.

Controller: Der SSD-Controller steuert den Datenzugriff auf den Flash-Speicher. Wie schnell er arbeitet, beeinflusst erheblich die Endgeschwindigkeit der SSD, da anders als bei einer Festplatte keine mechanischen Abläufe wie Plattendrehung und Lese-/ Schreibkopfbewegungen ins Spiel kommen. Kann er zum Beispiel mehrere Speicherkanäle parallel adressieren, laufen Datenzugriffe schneller ab. Außerdem verbindet er PC-System und SSD: Daher sollte der Controller das Tempo der verwendeten Schnittstelle unterstützen – eine SSD mit einem Controller für PCI-Express 2.0 wird nie das Tempo von PCI-Express 3.0 erreichen, auch wenn sie in einem entsprechenden PC sitzt. Schließlich sorgt der Controller für die Langlebigkeit der SSD, da er Schreibzugriffe gleichmäßig verteilt.

Input/Output Operations per Second: In Iops wird die Schreib- und Leseleistung bei verteilten Zugriffen gemessen. Für den PC-Alltag ist das Tempo, das die SSD hier liefert, wichtiger als die maximale Datenrate bei sequenzieller Übertragung, weil Iops zum Beispiel beim Starten von Windows oder Programmen zum Tragen kommen. Wie praxisnah ein Iops-Wert ist und wie gut sich die Ergebnisse unterschiedlicher SSDs vergleichen lassen, hängt von den gewählten Test-Einstellungen ab – etwa von der Blockgröße, der insgesamt übertragenen Dateimenge und der Anzahl der gleichzeitigen Zugriffe. Bei Ihrer SSD können Sie die Iops zum Beispiel mit Crystaldiskmark messen: Wenn Sie den Mauszeiger bei den beiden unteren Tests (RND4K Q32T16 und RND4KQ1T1) auf das Ergebnis halten, zeigt das Tool unter anderem den Iops-Wert an.

Das Benchmark-Tool Crystaldiskmark zeigt auf den ersten Blick nur die gemessenen Datenraten in MB/s an. Per Mouse-Over bekommen Sie auch ein Ergebnis für IOPS zu sehen.
Vergrößern Das Benchmark-Tool Crystaldiskmark zeigt auf den ersten Blick nur die gemessenen Datenraten in MB/s an. Per Mouse-Over bekommen Sie auch ein Ergebnis für IOPS zu sehen.

Sequenzielle Datenrate: Diesen Wert geben Hersteller als maximale Transferrate für ihre SSDs an. Denn üblicherweise arbeitet Flash-Speicher beim Lesen und Schreiben einer großen Datei am schnellsten – zum Beispiel beim Kopieren eines umfassenden Backups oder großer Videodateien. Auch die sequenzielle Datenrate können Sie mit Crystaldiskmark mit den Tests SEQ1M Q8T1 und SEQ1M Q1T1 messen.

Lebensdauer einer SSD: So lange hält der Flash-Speicher 

SSDs haben eine begrenzte Lebensdauer, ihr Speicher nutzt sich bei jedem Schreib- und Löschvorgang ab. Allerdings ist die Gefahr gering, dass bei Ihrer SSD Speicherzellen kaputt gehen. Denn üblicherweise finden auf einem PC viel mehr Lese- und Schreibvorgänge statt. Außerdem versuchen die Hersteller die Abnutzung des Speichers zu reduzieren.

Terabytes Written (TBW): Die Garantie einer SSD bezieht sich auf eine Zeitdauer, meist drei oder fünf Jahre, beziehungsweise auf die Schreiblast. TBW gibt an, wie viele Daten auf die SSD geschrieben werden können, bevor sie ausgetauscht werden muss. Dabei handelt es sich um einen Durchschnittwert, den der Hersteller aufgrund der eingesetzten Speicherchips und hochgerechneter Testwerte für eine Modellreihe berechnet: In der Praxis kann Ihre SSD auch schneller kaputt gehen – was ein Garantiefall wäre. Meist halten SSDs aber viel länger durch. Samsung verspricht etwa 600 TBW für die 860 EVO mit 1 Terabyte: Bei normaler PC-Nutzung liegt die tägliche Schreiblast bei rund 20 GB – der Garantiezeitraum von fünf Jahren wird also schneller erreicht als die zugesicherte Schreiblast.

Per Trim-Befehl verständigen sich Windows und die SSD über frei gewordene Speicherzellen. Der SSD-Controller nutzt diese Info, um Tempo und Ausdauer des Flash-Speichers zu verbessern.
Vergrößern Per Trim-Befehl verständigen sich Windows und die SSD über frei gewordene Speicherzellen. Der SSD-Controller nutzt diese Info, um Tempo und Ausdauer des Flash-Speichers zu verbessern.

Trim: Mit diesem Befehl teilt Windows dem SSD-Controller mit, welche Daten es nicht mehr benötigt. Er kann sie auf dem Flash-Speicher in einem Rutsch löschen, was das Schreibtempo erhöht. Außerdem kann der Controller künftige Schreibvorgänge über mehr Zellen verteilen, um die Abnutzung des Speichers zu reduzieren. In Windows 10 sollte Trim aktiviert sein. Sie überprüfen das in der Kommandozeile mit 

fsutil behavior query DisableDeleteNotify

Gibt der Befehl 0 aus, ist die Funktion aktiv.

Wear Level: Damit eine Speicherzelle durch wiederholte Schreib- und Löschvorgänge nicht kaputt geht, verteilt sie der SSD-Controller über den gesamten Speicher. Für diese Wear-Level-Funktion nutzt er auch einen Reservespeicher (Spare Area), auf den das Betriebssystem nicht zugreifen kann, weshalb für Windows der SSD-Speicher kleiner ist als ihre tatsächliche Kapazität. Je größer die SSD, desto größer kann ihr Reservespeicher ausfallen. Deshalb sind große SSDs schneller, weil für den Controller immer mehr freie Speicherzellen zum Beschreiben verfügbar sind, die er nicht vorher löschen muss, und sie haben auch einen höheren TBW-Wert.

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► WhatsApp: Dunkelmodus für Android und iOS verfügbar: www.pcwelt.de/news/Whatsapp-Dunkelmodus-fuer-Android-und-iOS-verfuegbar-10765171.html

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