HDD, SSD oder NVMe - Welcher Datenträger für welchen Zweck? - TUXEDO Computers

TUXEDO Computers bietet dem Kunden bei der Zusammenstellung der Komponenten seines Notebooks im Konfigurator die Auswahl zwischen verschiedenen Datenträgerformaten. Zur Auswahl stehen HDD, SSD und NVMe. Wir erklären in diesem Artikel, wie die verschiedenen Datenträger beschaffen sind, was sie leisten und welches dieser Datenträgerformate sich für welche Form von Daten am ehesten eignet.

Hard Disk Drive

Schauen wir zunächst auf die konventionelle HDD, was als Abkürzung für Hard Disk Drive, zu Deutsch Festplattenlaufwerk steht. Die Begriffe Disk und Platte verraten bereits, dass es sich um ein Speichermedium mit mechanischen Teilen handelt. HDDs bewerkstelligen die Speicherung von Daten auf mehreren übereinanderliegenden Magnetscheiben, die von beweglichen Leseköpfen beschrieben und ausgelesen werden.

Das bereits seit 1956 produzierte Format der HDD ist heute bei einer Kapazität von 20 Terabyte angekommen. HDDs sind üblicherweise in den Formaten 3.5- und 2.5-Zoll im Handel. Bauartbedingt sind sie anfälliger als Datenträger ohne bewegliche Teile. Wurden HDDs früher über die IDE-Schnittstelle angebunden, so übertragen moderne HDDs Daten über die Serial ATA-Schnittstelle (SATA). HDDs sind vergleichsweise günstig, besonders da SSD/NVMe bei höheren Kapazitäten noch recht teuer sind. HDDs eignen sich heute am ehesten als Datengrab. Sie haben eine Lebenszeit von gewöhnlich bis zu fünf Jahren und mehr. Sie werden als Consumer- oder Enterprise-Varianten verkauft. Die Consumer-HDD ist auf häufiges Ein- und Ausschalten ausgelegt, während  Enterprise-Varianten eher durchlaufen sollten.

Solid State Drive

Solid State Drive (oder auch Disk), abgekürzt SSD, wurden bereits Ende der 70er Jahre des letzten Jahrtausends entwickelt, werden aber erst seit 2007 im Consumer-Markt angeboten. Seitdem erobern sie dank ihrer unbestreitbaren Vorteile den ehemaligen Markt der HDDS. Es handelt sich bei SSDs um nichtflüchtigen Flash-Speicher, wie er ähnlich auch in USB-Sticks verbaut wird, der wesentlich schneller als das Prinzip von HDDs ist. Zudem beinhalten sie keine beweglichen Teile, haben also in dieser Hinsicht keinen Verschleiß und sind unempfindlich gegen Stöße, Erschütterungen und Vibrationen. Hinzu kommt noch der Vorteil der kleineren Bauform. Allerdings lag der Preis pro GByte Anfang 2021 im Durchschnitt noch rund viermal so hoch wie bei einer HDD. 

Haltbarkeit von SSDs

Versagt bei HDDs meist irgendwann die Mechanik und die Platte fährt nicht mehr hoch, so haben SSD-Speicherzellen von vornherein eine beschränkte Anzahl von Schreibzyklen. Diese ist abhängig vom verbauten Speichertyp, wobei die vier Typen Single Level Cell (SLC), Multi Level Cell (MLC), Triple Level Cell (TLC) oder Quadruple Level Cell (QLC) überwiegen. Dabei gilt: Je mehr Bits eine Zelle speichern kann, desto schneller verschleißt sie. Der eigentliche Verschleiß liegt dabei in den Schreib- und Löschvorgängen. Trotzdem halten gut gepflegte SSDs länger als ihre mechanischen Kollegen. Dabei helfen Techniken wie Wear Leveling, Over Provisioning und Bad Block Management. Eine heute nicht mehr sehr gebräuchliche Sonderform ist die Hybrid-Festplatte (SSHD). Das ist eine HDD, die mit einem vorwiegend 8 GByte fassenden Flash-Speicher gekoppelt ist. Die SSHD erkennt selbsttätig, welche Daten oft abgerufen werden und speichert diese auf der SSD. SSDs bieten sich zur Installation des Betriebssystems an, beschleunigen aber auch jeden anderen Anwendungszweck.

Das Übertragungsprotokoll NVM Express

NVM Express (NVMe) steht für Non-Volatile Memory Express und ist ein Übertragungsprotokoll für den schnellen Zugriff auf Daten von SSDs. Somit gilt das oben gesagte auch für NVMe-Laufwerke, die meist im Schnittstellenformat M.2 direkt auf das Mainboard gesteckt oder direkt in einen PCIe-Slot gesteckt und über den schnellen PCI-Express angebunden werden. Daneben gibt es seltener auch NVME-Disks als SSF (Small Form Factor) oder als 2,5"-Geräte mit U.2-Anschluss. In TUXEDO Notebooks kommt der M.2 Anschluss zum Zug.

SSD vs. NVMe

In der Hauptsache unterscheiden sich SSD und NVMe bei der Schnittstelle und somit der Geschwindigkeit. Wahrend SSDs meist über SATA angebunden sind, das den einst für HDDs entwickelten AHCI-Treiber nutzt, ist der NVMe-Treiber speziell für SSDs mit Flash-Technologie konzipiert. Zudem nutzt NVMe Vorteile des PCIe-Bus und dessen direkte Anbindung an die CPU.

Was ist wie schnell?

HDDs stellen das Schlusslicht dar, wenn es um die Geschwindigkeit geht. Sie erreichen Lese- und Schreibgeschwindigkeiten von 80 - 160 MByte/s. Die Lese- und Schreibgeschwindigkeit für SSDs liegt mit Anschluss an SATA3 bei bis zu 550 MByte/s, während eine SSD mit PCIe-Anschluss rund 1.000 MByte/s erreicht. Gute NVMe SSDs leisten heute um 4.000 Megabyte/s. 

Bei allen Unterschieden gibt es aber auch eine Gemeinsamkeit aller Speichermedien. Sie kennen nur drei Zustände: leer, voll und kaputt. Dabei treten die beiden letzten meist viel schneller ein als erwünscht.