Wie ein Personalcomputer funktioniert - Teil 6: SSD-Speicher

Artikel | Veröffentlicht am 29.08.2016
Wie ein Personalcomputer funktioniert - Teil 6: SSD-Speicher

Der PC ist zentrales Arbeitsgerät, und das über sämtliche Branchen und Anwendungen hinweg. Doch wie funktioniert solch ein technisches Wunderwerk und welche Aufgaben übernehmen die eingebauten Komponenten wie Festplatte, Grafikkarte und Arbeitsspeicher? SONA Knowledge Base ist diesen und weiteren Fragen nachgegangen und liefert interessante Antworten rund um den Computer.

Dieser mehrteilige SONA Knowledge Base-Schwerpunkt zeigt mit jedem einzelnen Beitrag, wie die internen Bauteile eines herkömmlichen PCs funktionieren und wie man sich das Zusammenspiel dieser Komponenten vorstellen muss. Hierfür betrachten wir genauer die interagierende Arbeitsweise von Prozessor, Mainboard, Arbeitsspeicher und Co.

Datenbeschleuniger "at its best": SSD-Speicherkomponenten

In Zeiten permanent fallender SSD-Speicherpreise kommt dem schnellen Speichermedium eine immer größer werdende Bedeutung zu. Ein guter Grund also, sich diese Flash-basierten Speicherkomponenten genauer anzusehen: Was ist das Besondere an SSDs? Wie sieht es mit der Langlebigkeit aus? Gibt es Unterschiede bei der Schreib-/Lesegeschwindigkeit? usw.

Eine Speichertechnik, viele Anwendungen

Neben ihrer Funktion als Festplattennachfolgerin kommt die SSD-Speichertechnik auch in weiteren Komponenten wie USB-Sticks und SD-Speicherkarten zum Einsatz. Im Unterschied zu rotierenden Festplatten sind die SSD-Komponenten aber deutlich leistungsfähiger. Dabei spielt es natürlich eine wesentliche Rolle, ob es sich bei dem Rechner um ein Notebook, eine Hochleistungsmaschine oder einen Server handelt. Für jeden dieser Anwendungsfälle gibt es unterschiedliche Leistungsklassen von SSD-Speicher.

Schnell, lautlos, stoßsicher - SSD-Speicher bietet viele Vorteile

Neben den bekannten Vorteilen der SSD-Speicherkomponenten wie ihre lautlosen Datenzugriffe und ihre Stoßunempfindlichkeit aufgrund fehlender rotierender Bauteile sind diese Speicherbausteine vor allem eins: schnell. So ist die Datentransferrate wesentlich höher als bei Festplatten, und bei den Zugriffszeiten kommen die schnellsten SSD-Komponenten auf einen Faktor von 23:1 im Vergleich zur handelsüblichen HDD. Damit ist auch klar, dass SSDs immer dort zum Einsatz kommen, wo Tempo gefragt ist, also bei Datenbankanwendungen, der Berechnung großer Datenmengen in Echtzeit etc.

SLC oder MLC, das ist hier die Speicherzellenfrage

Die hochwertigsten SSD-Komponenten, die ausschließlich in Servern zum Einsatz kommen, können immer nur genau 1 Bit pro Speicherzelle speichern. Man nennt sie SLC-SSDs, also Single Level Cells. Für PCs relevant sind MLC-SSDs (Multi Level Cells), die mehr als 1 Bit pro Speicherzelle unterbringen können. Daraus ergibt sich eine höhere Speicherdichte, was aber auf Kosten der Speichergeschwindigkeit geht. TLC (Triple Level Cells) speichern 3 Bit pro Speicherzelle, womit sie zur Familie der MLC-SSDs gehören. Zwar sind TLC-SSDs deutlich günstiger als SLC- und MLC-Komponenten, dafür halten sie allerdings auch nicht so lange.

Die Abnutzung von SSD-Speicherkomponenten als größtes Manko

Bei jedem blockweisen Löschen und Beschreiben einer SSD-Speicherzelle degeneriert die Isolatorschicht der Speicherkomponenten, was dazu führt, dass die Haltbarkeit der Flash-Speicher kontinuierlich abnimmt. Diese im Englischen als Endurance bezeichnete Haltbarkeit ist von SSD-Typ zu SSD-Typ unterschiedlich und beträgt bei aktuellen SSD-Komponenten zwischen 1.000 (TLC) und 100.000 Schreib-/Löschvorgängen (SLC) pro Speicherzelle. Um dieser Abnutzung entgegenzuwirken, kommen in SSD-Speichern Techniken wie das Wear Leveling zum Einsatz, das dafür sorgt, dass die Daten gleichmäßig auf der Speicherkomponente abgelegt werden. Darüber hinaus werden häufig genutzte Daten regelmäßig umsortiert und die erforderlichen Zugriffe intelligent zusammengefasst. Und geht eine SSD-Speicherzelle kaputt, wird sie mithilfe der S.M.A.R.T.-Technik durch eine Reservezelle ersetzt. Davon gibt es ungefähr 10 Prozent auf einem SSD-Baustein.

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