SSDs (Solid State Drives)

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SSD-Festplatten (Solid State Drive) sind heutzutage in vielen Geräten verbaut. Als interne oder externe Festplatte sind SSD-Festplatten im Einsatz, um Daten sicher zu speichern. Im Unterschied zu HDD bringen SSD-Festplatten einen viel schnelleren Zugriff auf die Dateien – sind aber auch oftmals teurer in der Anschaffung als HDD Festplatten. Jede Festplatte hat somit ihre Vor-und Nachteile. Vor der Aufrüstung der Speicherkapazität mit einer neuen Festplatten sollten diese darum genau unter die Lupe genommen werden. SSD-Festplatten weisen zwar die höhere Geschwindigkeit auf, sind aber oftmals nicht in wirklich großen Dimensionen, die über 1000 GB hinausgehen, erhältlich – und wenn, dann meist sehr kostenintensiv. Einige hundert GB Speicher reichen aber je nach Anwendung oftmals aus.

Was unterscheidet HDDs von SSDs Festplatten?

HDD steht für Hard Disc Drive und bezeichnet ein magnetisches Speichermedium. HDDs, heute als herkömmliche Festplatten auch bezeichnet, bestehen meist aus mehreren rotierenden Platten der Größen 2,5 Zoll oder 3,5 Zoll. Daher auch der Name Festplatte, der den Solid State Drives geblieben ist. HDDs werden beim Lesen oder Speichern von Schreib-Lese-Köpfen berührungslos magnetisiert. Das braucht Zeit und ist der größte Nachteil. Wegen ihres günstigen Preises und ihrer großen Speicherkapazitäten, die Stand 2018 bis 14 TB gehen, sind sie vor allem in Desktop PCs noch immer sehr beliebt. SSD-Festplatten, also Solid State Drives oder auch Solid State Disks, haben keine beweglichen Teile und arbeiten dadurch geräuschlos. Es sind nichtflüchtige Flash-Speicher, d.h. wenn der Rechner ausgeschaltet wird und die Stromversorgung weg ist, bleiben die Daten erhalten. Diese Technik des Flash-Speichers wird auch bei USB-Sticks oder Speicherkarten eingesetzt. Im Festplatten Bereich sind die Angaben über die Einbaugröße vorerst gleich geblieben. Auch Festplatten auf SSD Basis werden für 2,5 Zoll oder 3,5 Zoll Einschübe angeboten.

SSD Speicher und DDR3 oder DDR4 RAMs.

Zu unterscheiden sind SSD-Speicher von Speichermodulen, wie sie heute in Form von DDR3- oder DDR4 RAMs als Arbeitsspeicher in Rechnern eingesetzt werden. Diese sind zigmal schneller als Solid State Drives, verbrauchen aber auch viel mehr Strom und verlieren ihre Daten beim Ausschalten des Gerätes. Hybrid-Festplatten, eine Kombination aus HDD und Solid State Disk, vereinen die Vorteile beider Technologien in einer Festplatte. Die herkömmliche Festplatte sorgt für hohe Speicherkapazität zu kleinen Preisen. Die kleinere SSD-Festplatte, die zusätzlich eingebaut ist, bringt schnellen Datenzugriff auf Programme und Dateien, die oft genutzt werden. Diese Kombination findet man oft bei internen Festplatten in Desktop PCs.

SSD Speicherkapazität.

Langsam aber sicher nähern sich Festplatten auf SSD Basis ihren mechanischen Vorgängern. Für den privaten Gebrauch werden SSD-Festplatten ab einer Größe von etwa 32 GB in günstigen Notebooks verbaut. In Desktop PCs sind SSD-Laufwerke mit 1000 GB, also 1 TB, bereits erschwinglich. Samsung bietet z.B. mit seiner Samsung EVO Serie erschwingliche Produkte für den Heimbereich. Für Rechenzentren werden bereits jetzt Turbo-Speicher mit einer Kapazität von 15 TB angeboten. Sie zählen heute zu den besten SSDs und lassen HDD-Festplatten in der Lese- und Schreibgeschwindigkeit weit hinter sich.

Lese-Schreibgeschwindigkeit und IOPS.

Herkömmliche Festplatten haben den Nachteil, dass die Schreibgeschwindigkeit wesentlich langsamer ist als die Lesegeschwindigkeit. Endet die Datenrate von HDDs bei etwa 300 MB/s, so legen die SSD-Festplatten hier erst richtig los. Dabei erreichen sie etwa die gleiche Lese- wie Schreibgeschwindigkeit. Findet man bei mechanischen Platten praktisch keine Angaben mehr über Transferraten in den Produktdatenblättern, so buhlen die SSDs nur so mit Transfergeschwindigkeiten. Gängige Produkte für den Privatgebrauch erreichen heute schon Transferraten bis 3000 MB/s. So schafft beispielsweise die Samsung 970 EVO 2 TB M.2 NVMe SSD eine Lesegeschwindigkeit von 3.500 MB/s. Selbst die günstigsten Festplatten mit nur 120 GB Speicher, wie etwa die SDSSDA-120G-G27 von SanDisk schafft über 500 MB/s. Im High-End-Bereich werden Leistungen bis 6.000 MB/s erreicht.

 

Input/Output operations Per Second, kurz IOPS, ist eine weitere Kenngröße für Speicher. Sie gibt an, wie viele Ein- und Ausgabebefehle pro Sekunde verarbeitet werden. Damit ist IOPS eine wichtige Kenngröße für die Geschwindigkeit beim Booten eines Rechners und bei der Ausführung von Programmen. Hierbei werden keine großen Datenmengen hin- und hergeschoben, sondern kleinste Datenpakete ein- und ausgelesen. SSD-Festplatten erreichen bis zu einer Million Lesezugriffe oder 500.000 Schreibzugriffe pro Sekunde und schlagen auch hierbei die mechanischen Vorgänger meilenweit. Samsung SSDs, wie etwa die Samsung 850 EVO 1 TB SSD, eine Festplatte mit SATA Anschluss für Desktop PCs, bringen es zum Beispiel auf über 90.000 IOPS sowohl beim Lesen als auch beim Schreiben.

Schnittstellen für Interne Festplatten auf SSD Basis.

Was nutzen riesige Speichermengen bis 15.000 GB und höchste Transferraten im Speichermedium selber, wenn die Kabelverbindung zum Mainboard nicht mithalten kann. Auch hier hat sich in den vergangenen Jahren einiges getan.

Günstige Modelle mit weniger GB Speicher werden klassisch über eine SATA-Schnittstelle angeschlossen. Diese Schnittstelle ist günstig und kann gleichermaßen für HDDs als auch SSD-Festplatten verwendet werden. In der letzten Version SATA III können mit SATA-SSDs Datenraten bis 6 Gbit/s erreicht werden. SATA III Festplatten können zwar auch an kleine 1,8 Zoll Geräte angeschlossen werden, der Anschluss ist aber im Zuge der Miniaturisierung eigentlich zu groß. Für Laptops und Notebooks wurde der mini-SATA Anschluss entwickelt, der mittlerweile aber schon wieder durch den micro SATA – kurz mSATA – Anschluss abgelöst wurde. Betrieben werden damit hauptsächlich kleine 1,8 Zoll Festplatten.

 

Die hochpreisigere SAS Schnittstelle kann mit bis zu 12 Gbit/s betrieben werden und bietet die Möglichkeit der Bündelung. Somit kann die Transferrate auf bis zu 48 Gbit/s erhöht werden. Voraussetzung ist natürlich, dass die entsprechenden Schnittstellen dafür auch im Rechner vorhanden sind. Aber auch die SAS Schnittstelle kann mit den neuen schnellen Speichern nicht mithalten.

PCI-Express-Modelle sehen aus wie Grafik- oder Soundkarten ohne Lüfter und werden als Steckkarte angeboten. Die Übertragungsrate im 5.0 Standard beträgt 32 Gbit/s. Es können hierbei bis zu 8 Verbindungen gebündelt werden, was die Transferrate in etwa verachtfacht.

 

Neue M.2-SSDs werden ebenfalls nicht mehr über Kabel angeschlossen, sondern kommen direkt auf die entsprechende Steckerleiste im Mainboard. Man erkennt sie an der halbkreisförmigen Aussparung, die für die Befestigung angebracht ist. Sie ähneln damit den DDR-Steckkarten für Arbeitsspeicher. M.2-SSD wurde entwickelt um den kompakten mSATA-Anschluss abzulösen, der überwiegend in Notebooks, Ultrabooks und Tablets Anwendung findet. Über den M.2 Standard können bis zu 4 PCI Lanes, ein SATA- und ein USB-Port gleichzeitig übertragen werden. 


Um auch interne Festplatten, die in einem Einschub untergebracht sind, über M.2 anschließen zu können, wurde als Steckervariante der U.2 Standard entwickelt.
Zum Schluss soll noch der Begriff NVMe-SSD erklärt werden. NVM Express ist eine Software Schnittstelle, um SSD-Festplatten mit dem Rechner zu verbinden. Sie findet also Anwendung bei allen Festplatten, die über PCI-Express, M.2 oder U.2 angeschlossen werden.

Am Beispiel von Samsung SSDs sieht man, dass ähnliche Produkte mit verschiedenen Schnittstellen angeboten werden. Als 2,5 Zoll SSD Festplatte mit 500 GB und SATA Anschluss wird die Samsung 850 EVO 500 GB SSD angeboten. Die Samsung 860 EVO mSATA 500 GB SSD ist für Notebooks gedacht und die Samsung 970 EVO 500 GB M.2 NVMe SSD ist eine Steckkarte mit PCI-Express Kontaktierung.

 

Schnittstellen für externe SSD-Festplatten

Durchgesetzt haben sich bei den externen Festplatten der Anschluss über USB oder Thunderbolt. USB bietet in der Ausführung USB 3.1 mit bis zu 10 Gbit/s hohe Übertragungsraten und ist an sehr vielen Geräten verfügbar. Mit einer Thunderbolt Schnittstelle, die in der neuesten Ausführung bis zu 40 Gbit/s übertragen kann, sind die Transferraten höher. Thunderbolt überträgt dabei mit dem PCI-Express Standard, der auch bei den internen SSD-Festplatten etabliert ist. SSD-Festplatten sind mit Stand 2018 bis etwa 4 TB erhältlich. Damit ist der Druck, die Anbindung noch schneller zu machen, noch nicht so groß wie bei den internen SSD-Festplatten.

 

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