Ein Solid-State-Laufwerk (SSD) ist ein halbleiterbasiertes Speichermedium, das typischerweise NAND-Flashspeicher verwendet, um persistente Daten zu speichern. Jeder NAND-Flashspeicherchip besteht aus einem Array von Blöcken, auch bekannt als Grid, und in jedem Block gibt es ein Array von Speicherzellen, die als Seiten oder Sektoren bekannt sind. Die Anzahl der in jeder Zelle gespeicherten Bits kann variieren, und sie werden typischerweise entweder als Einzelbitzellen (d. h. „Single-Level Cells" oder „SLC"), 2- und 3-Bit-Zellen (d. h. „Multi-Level Cells/MLC" und „Triple-Level Cells/TLC") oder Quad-Bit Cells („QLC") kategorisiert. Jeder Zellentyp hat auch seine Stärken und Schwächen. Während SLCs für ihre Zuverlässigkeit, hohen Geschwindigkeiten und Preise bekannt sind, haben QLCs den Vorteil, dass sie günstiger sind. Jedes Grid kann zwischen 256 KB und 4 MB speichern. Die zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) fungiert als Controller für alle Lese- oder Schreibaufträge in den Speicher. Durch ihre Größe und ihren geringen Stromverbrauch eignen sie sich ideal für Laptops, Tablets und Smartphones.
SSDs versuchen, HDDs durch Verwendung von nicht flüchtigem Solid-State-Speicher nachzuahmen, sind jedoch viel schneller als die herkömmliche Festplatte oder Diskette. HDDs haben eine inhärente Latenz und Zugriffszeit, die durch mechanische Verzögerungen beim Drehen der Platte und bei der Bewegung des Lese-/Schreibkopfs verursacht werden. Da SSDs keine beweglichen Teile haben, werden Latenz und Zeit für den Zugriff auf und das Speichern von Daten stark reduziert.
Laut Gartner (Link führt zu Seite außerhalb von ibm.com) entwickeln sich Solid-State-Laufwerke zur Speicherplattform der Wahl, um strukturierte Datenworkloads zu unterstützen, was durch Innovationen rund um NAND-Flash- und Storage-Class-Memory-Technologie (SCM) noch gefördert wird. Man erwartet, dass bis 2025 über 40 % aller lokalen Aktivitäten für IT-Speicherverwaltung und -unterstützung durch Managed Storage as a Service ersetzt werden; im Jahr 2021 waren es noch weniger als 5 %.
Flashspeicher ist eine Art der Solid-State-Technologie, die Flash-Speicherchips zum Schreiben und Speichern von Daten verwendet. Flash-Speicherlösungen können von USB-Laufwerken bis hin zu Arrays auf Unternehmensebene reichen. All-Flash-Arrays wurden entwickelt, um die Leistung zu maximieren und zu beschleunigen, ohne die Einschränkungen der herkömmlichen Funktionen von Storage Area Networks (SAN). Sie eignen sich besser für Multi-Cloud-Umgebungen und Speicherprotokolle wie NVMe. Da die meisten modernen SSDs auf Flash basieren, ist Flashspeicher in der Regel gleichbedeutend mit einem Solid-State-System.
Wie der Name schon sagt, werden interne Solid-State-Laufwerke in einem Computer installiert und direkt mit seiner Steuerplatine verbunden. Externe SSDs hingegen werden wie externe HDDs häufig an USB-3.0-Ports angeschlossen und dienen ähnlichen Zwecken. Interne SSDs werden über Standard-SATA, IDE und M.2 angeschlossen, während externe SSDs USB-, eSATA- und Thunderbolt-Verbindungen verwenden.
Es gibt zwei Haupttypen von SSD-Formfaktoren:
- mSATA III, SATA III und traditionelle SSDs: Während SATA-SSDs wahrscheinlich am weitesten verbreitet sind, handelt es sich eher um eine traditionelle Technologie, da sie mit der Absicht entwickelt wurde, anstelle eines Festplattenlaufwerks installiert zu werden. Abhängig von Ihrem Gerät, z. B. einem Desktop-PC, benötigen Sie daher möglicherweise einen Schachtadapter oder ein Gehäuse. Während die einfache Installation die Einführung von SSDs erleichterte, wird diese Schnittstelle mit der Einführung von PCIe- und NVMe-SSDs schrittweise eingestellt. Im Vergleich dazu sind mSATA III, SATA III und traditionelle SSDs in ihren Geschwindigkeiten begrenzt und haben einen geringeren Durchsatz im Vergleich zu neueren Versionen von SSDs auf dem Markt.
- PCIe- und NVMe-SSDs: Neuere Formfaktoren wie U.2- und M.2-SSDs verwenden ein Schnittstellenprotokoll namens Nonvolatile Memory Express (NVMe), das gemeinsam von Unternehmen der NVM-Express-Arbeitsgruppe wie Samsung, Intel und Seagate entwickelt wurde. NVMe nutzt Peripheral Component Interconnect Express (auch bekannt als PCI Express oder PCIe), um hohe Datenübertragungsgeschwindigkeiten bereitzustellen und Lesegeschwindigkeiten von über 3000 MB/s zu erreichen. Durch die reduzierte Latenz eignet sich dieser SSD-Typ ideal für Gamer und ihre Playstations. Diese SSDs werden normalerweise mit einem Kühlkörper geliefert, um eine Überhitzung zu verhindern.
Die Geschichte der Festplatte bei IBM reicht bis in die 1950er Jahre zurück – mit der IBM650RAMAC-Festplatte. Festplattenlaufwerke (HDD) verwenden eine sich drehende Magnetplatte und einen mechanischen Schreibkopf, um Daten zu bearbeiten. Die gängigsten Formfaktoren sind 2,5- und 3,5-Zoll-Laufwerke, die für Laptops bzw. Desktops verwendet werden. Während die meisten HDDs eine SATA-Schnittstelle nutzen, die auch als Serial ATA bekannt ist, können Sie auch Serial Attached SCSI- (SAS) oder Fibre Channel-Verbindungen für spezielle Zwecke finden.
Im Gegensatz zu HDDs haben Solid-State-Laufwerke (SSD) keine beweglichen Teile, die sie verlangsamen könnten, sodass SSDs wegen ihres hohen Durchsatzes sehr attraktiv sind. Solid-State-Benutzer neigen jedoch dazu, Kompromisse bei der Speicherkapazität einzugehen. Obwohl es SSDs mit hoher Kapazität gibt, zahlen Benutzer im Vergleich zu HDDs einen Aufpreis.
Viele Unternehmen verfolgen einen hybriden Ansatz, bei dem die Geschwindigkeit von Flash mit der Kapazität von Festplatten kombiniert wird. Eine ausgewogene Infrastruktur ermöglicht es Unternehmen, die richtige Technologie für unterschiedliche Speicheranforderungen einzusetzen, und bietet eine kostengünstige Möglichkeit, von traditionellen HDDs zu wechseln, ohne vollständig auf Flash umzusteigen.
-Hohe Leistung: Solid-State-Laufwerke sind aufgrund ihres Flash-basierten Speichersystems schneller als Festplatten, wodurch sie sich ideal zum Ausführen von Apps, zum Booten von Windows oder Mac OS oder zum Übertragen von Dateien eignen. Mit abnehmender Speicherkapazität können Solid-State-Laufwerke jedoch zunehmend langsamer werden.
-Benutzerfreundlichkeit: SSDs sind einfach zu installieren und haben keine beweglichen Teile. Durch ihre Größe und ihr Gewicht sind sie auch extrem portierbar, was sie für beliebte mobile Geräte wie Mac Book und iPad äußerst attraktiv macht.
- Langlebigkeit und Zuverlässigkeit: Thermische Probleme, die durch hohe Umdrehungen pro Minute (RPM) und mechanischen Verschleiß verursacht werden, führen im Laufe der Zeit zu einer Verschlechterung und Schädigung der HDDs und machen sie anfällig bei Erschütterungen, Stürzen und Stößen.
- Begrenzte Anzahl von Schreibvorgängen: Der Hauptnachteil von SSDs besteht darin, dass sie eine begrenzte Anzahl von Schreibvorgängen während der Lebensdauer haben. Techniken wie Wear-Leveling und Over-Provisioning tragen jedoch dazu bei, dass auf Unternehmen abgestimmte SSDs viele Jahre ununterbrochener Nutzung standhalten.
-Kosten: Während die Kosten pro Speichereinheit (d. h. in Gigabyte (GB) oder Terabyte (TB)) bei SSDs teurer sind als bei HDDs, ist der Energieverbrauch von SSDs geringer. Im Gegensatz zu HDDs verbrauchen SSDs keinen Strom, um Platten aus dem Stillstand in Betrieb zu nehmen; ihr Produktdesign spart Unternehmen Geld bei ihren Stromrechnungen.
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