Was ist ein Solid-State-Laufwerk (SSD)?

Beim Kauf eines neuen Laptops haben Sie vielleicht Leute gesehen, die darüber diskutiert haben, ob ein Gerät mit einem HDD ist besser oder eine mit SSD. Was ist hier HDD? Wir alle kennen die Festplatte. Es ist ein Massenspeichergerät, das im Allgemeinen in PCs und Laptops verwendet wird. Es speichert das Betriebssystem und andere Anwendungsprogramme. Ein SSD- oder Solid-State-Laufwerk ist eine neuere Alternative zum herkömmlichen Festplattenlaufwerk. Es ist in letzter Zeit anstelle der Festplatte, die seit mehreren Jahren der primäre Massenspeicher war, auf den Markt gekommen.

Obwohl sie in ihrer Funktion einer Festplatte ähnlich sind, sind sie nicht wie HDDs gebaut oder funktionieren wie diese. Diese Unterschiede machen SSDs einzigartig und verleihen dem Gerät einige Vorteile gegenüber einer Festplatte. Lassen Sie uns mehr über Solid-State-Laufwerke, ihre Architektur, Funktionsweise und vieles mehr wissen.

Was ist ein Solid-State-Laufwerk (SSD)?

Wir wissen, dass es zwei Arten von Gedächtnis geben kann – flüchtig und nicht flüchtig. Eine SSD ist ein nichtflüchtiges Speichergerät. Das bedeutet, dass auf einer SSD gespeicherte Daten auch nach Abschalten der Stromversorgung erhalten bleiben. Aufgrund ihrer Architektur (sie bestehen aus einem Flash-Controller und NAND-Flash-Speicherchips) werden Solid-State-Laufwerke auch Flash-Laufwerke oder Solid-State-Disks genannt.

SSDs – Eine kurze Geschichte

Als Speichermedien wurden viele Jahre überwiegend Festplatten verwendet. Die Leute arbeiten immer noch an Geräten mit einer Festplatte. Was also hat die Leute dazu gebracht, nach einem alternativen Massenspeichergerät zu forschen? Wie sind SSDs entstanden? Werfen wir einen kleinen Blick in die Geschichte, um die Motivation hinter SSDs zu erfahren.

In den 1950er Jahren wurden zwei Technologien ähnlich der Funktionsweise von SSDs verwendet, nämlich Magnetkernspeicher und Kartenkondensator-Nur-Lese-Speicher. Sie gerieten jedoch aufgrund der Verfügbarkeit günstigerer Fasslagereinheiten bald in Vergessenheit.

Unternehmen wie IBM verwendeten SSDs in ihren frühen Supercomputern. SSDs wurden jedoch nicht oft verwendet, da sie teuer waren. Später, in den 1970er Jahren, wurde ein Gerät namens Electrically Alterable Rom wurde von General Instruments gemacht. Auch dies dauerte nicht lange. Aufgrund von Haltbarkeitsproblemen gewann dieses Gerät auch nicht an Popularität.

Im Jahr 1978 wurde die erste SSD in Ölgesellschaften zur Erfassung seismischer Daten eingesetzt. 1979 entwickelte die Firma StorageTek die allererste RAM-SSD.

RAM-basierte SSDs waren lange Zeit im Einsatz. Obwohl sie schneller waren, verbrauchten sie mehr CPU-Ressourcen und waren ziemlich teuer. Anfang 1995 wurden Flash-basierte SSDs entwickelt. Seit der Einführung von Flash-basierten SSDs sind bestimmte Industrieanwendungen, die eine außergewöhnliche MTBF (mittlere Zeit zwischen Ausfällen) Rate, HDDs durch SSDs ersetzt. Solid-State-Laufwerke sind in der Lage, extremen Stößen, Vibrationen und Temperaturänderungen standzuhalten. So können sie sinnvoll unterstützen MTBF-Raten.

Wie funktionieren Solid State Drives?

SSDs werden gebaut, indem miteinander verbundene Speicherchips in einem Raster gestapelt werden. Die Chips bestehen aus Silizium. Die Anzahl der Chips im Stapel wird geändert, um unterschiedliche Dichten zu erreichen. Dann werden sie mit Floating-Gate-Transistoren ausgestattet, um eine Ladung zu halten. Daher bleiben gespeicherte Daten in SSDs erhalten, auch wenn sie von der Stromquelle getrennt werden.

Jede SSD kann eine der drei Speichertypen – einstufige, mehrstufige oder dreistufige Zellen.

1. Zellen mit einer Ebene sind die schnellsten und langlebigsten aller Zellen. Somit sind sie auch die teuersten. Diese sind so gebaut, dass sie zu einem bestimmten Zeitpunkt ein Datenbit enthalten.

2. Mehrstufige Zellen kann zwei Datenbits enthalten. Für einen gegebenen Raum können sie mehr Daten enthalten als Zellen mit einer einzigen Ebene. Sie haben jedoch einen Nachteil – ihre Schreibgeschwindigkeit ist langsam.

3. Triple-Level-Zellen sind die billigsten von allen. Sie sind weniger haltbar. Diese Zellen können 3 Datenbits in einer Zelle enthalten. Sie schreiben Geschwindigkeit ist die langsamste.

Warum wird eine SSD verwendet?

Festplatten sind seit geraumer Zeit das Standardspeichergerät für Systeme. Wenn Unternehmen also auf SSDs umsteigen, gibt es vielleicht einen guten Grund. Lassen Sie uns nun sehen, warum einige Unternehmen SSDs für ihre Produkte bevorzugen.

Bei einer herkömmlichen Festplatte haben Sie Motoren, die den Plattenteller drehen, und der Schreib-/Lesekopf bewegt sich. Bei einer SSD wird die Speicherung von Flash-Speicherchips übernommen. Somit gibt es keine beweglichen Teile. Dies erhöht die Haltbarkeit des Gerätes.

Bei Laptops mit Festplatten verbraucht das Speichergerät mehr Strom, um den Plattenteller zu drehen. Da SSDs keine beweglichen Teile haben, verbrauchen Laptops mit SSDs relativ weniger Energie. Während Unternehmen daran arbeiten, Hybrid-HDDs zu bauen, die beim Drehen weniger Strom verbrauchen, Diese Hybridgeräte werden wahrscheinlich mehr Strom verbrauchen als ein Solid-State-Laufwerk.

Nun, es sieht so aus, als hätte der Verzicht auf bewegliche Teile viele Vorteile. Auch hier bedeutet das Fehlen von rotierenden Platten oder sich bewegenden Schreib-/Leseköpfen, dass Daten fast sofort vom Laufwerk gelesen werden können. Bei SSDs sinkt die Latenz deutlich. Somit können Systeme mit SSDs schneller arbeiten.

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Festplatten müssen sorgfältig behandelt werden. Da sie bewegliche Teile haben, sind sie empfindlich und zerbrechlich. Manchmal kann sogar eine kleine Vibration durch einen Tropfen den HDD. Aber SSDs haben hier die Oberhand. Sie können Stößen besser standhalten als HDDs. Da sie jedoch eine endliche Anzahl von Schreibzyklen haben, haben sie eine feste Lebensdauer. Sie werden unbrauchbar, sobald die Schreibzyklen erschöpft sind.

Arten von SSDs

Einige der Funktionen von SSDs werden durch ihren Typ beeinflusst. In diesem Abschnitt werden wir die verschiedenen Arten von SSDs diskutieren.

1. 2.5” – Im Vergleich zu allen SSDs auf der Liste ist dies die langsamste. Aber es ist immer noch schneller als HDD. Dieser Typ ist zum besten Preis pro GB erhältlich. Es ist der heute am häufigsten verwendete SSD-Typ.

2. mSATA – m steht für mini. mSATA-SSDs sind schneller als 2,5-Zoll-SSDs. Sie werden in Geräten (wie Laptops und Notebooks) bevorzugt, bei denen Platz kein Luxus ist. Sie haben einen kleinen Formfaktor. Während die Platine bei 2,5“ gekapselt ist, sind die bei mSATA-SSDs blank. Auch ihre Verbindungsart unterscheidet sich.

3. SATA III –Dies hat eine Verbindung, die sowohl SSD- als auch HDD-kompatibel ist. Dies wurde populär, als die Leute zum ersten Mal anfingen, von HDD auf SSD umzusteigen. Es ist eine langsame Geschwindigkeit von 550 Mbit/s. Das Laufwerk ist mit einem Kabel namens SATA-Kabel mit dem Motherboard verbunden, damit es etwas unübersichtlich wird.

4. PCIe –PCIe steht für Peripheral Component Interconnect Express. Dies ist der Name für den Steckplatz, der normalerweise Grafikkarten, Soundkarten und dergleichen beherbergt. PCIe-SSDs verwenden diesen Steckplatz. Sie sind die schnellsten von allen und natürlich auch die teuersten. Sie können Geschwindigkeiten erreichen, die fast viermal höher sind als die von a SATA-Laufwerk.

5. M.2 – Wie mSATA-Laufwerke haben sie eine blanke Platine. M.2-Laufwerke sind physikalisch die kleinsten aller SSD-Typen. Diese liegen glatt am Mainboard an. Sie haben einen winzigen Steckerstift und nehmen sehr wenig Platz ein. Aufgrund ihrer geringen Größe können sie vor allem bei hoher Geschwindigkeit schnell heiß werden. Daher sind sie mit einem eingebauten Kühlkörper/Heatspreader ausgestattet. M.2-SSDs sind sowohl in SATA- als auch in PCIe-Typen. Daher können M.2-Laufwerke unterschiedliche Größen und Geschwindigkeiten aufweisen. Während mSATA- und 2,5-Zoll-Laufwerke NVMe nicht unterstützen können (was wir als nächstes sehen werden), können M.2-Laufwerke dies tun.

6. NVMe – NVMe steht für Nichtflüchtiger Speicher Express. Der Begriff bezieht sich auf die Schnittstelle, durch die mit SSDs wie PCI Express und M.2 Daten mit dem Host ausgetauscht werden. Mit einer NVMe-Schnittstelle kann man hohe Geschwindigkeiten erreichen.

Können SSDs für alle PCs verwendet werden?

Wenn SSDs so viel zu bieten haben, Warum haben sie HDDs als Hauptspeichergerät nicht vollständig ersetzt? Ein wesentlicher Abschreckungsfaktor sind die Kosten. Obwohl der Preis von SSD jetzt niedriger ist als der Preis, als er auf den Markt kam, HDDs sind immer noch die günstigere Option. Im Vergleich zum Preis einer Festplatte kann eine SSD fast das Drei- bis Vierfache kosten. Außerdem schießt der Preis schnell in die Höhe, wenn Sie die Kapazität des Laufwerks erhöhen. Daher ist es noch nicht für alle Systeme zu einer finanzierbaren Option geworden.

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Ein weiterer Grund, warum SSDs HDDs nicht vollständig ersetzt haben, ist die Kapazität. Ein typisches System mit einer SSD kann eine Leistung im Bereich von 512 GB bis 1 TB haben. Allerdings haben wir bereits HDD-Systeme mit mehreren Terabyte Speicher. Daher sind HDDs für Leute, die nach großen Kapazitäten suchen, immer noch ihre erste Wahl.

Einschränkungen

Wir haben die Geschichte hinter der Entwicklung von SSDs gesehen, wie eine SSD aufgebaut ist, welche Vorteile sie bietet und warum sie noch nicht auf allen PCs/Laptops verwendet wurde. Jede technologische Innovation bringt jedoch auch ihre Nachteile mit sich. Welche Nachteile hat ein Solid-State-Laufwerk?

1. Schreibgeschwindigkeit - Da keine beweglichen Teile vorhanden sind, kann eine SSD sofort auf Daten zugreifen. Allerdings ist nur die Latenz gering. Wenn Daten auf die Diskette geschrieben werden müssen, müssen die vorherigen Daten zuerst gelöscht werden. Somit sind Schreibvorgänge auf einer SSD langsam. Der Geschwindigkeitsunterschied ist für den durchschnittlichen Benutzer möglicherweise nicht sichtbar. Es ist jedoch ein ziemlicher Nachteil, wenn Sie große Datenmengen übertragen möchten.

2. Datenverlust und Wiederherstellung –Auf Solid-State-Laufwerken gelöschte Daten gehen dauerhaft verloren. Da es keine Sicherungskopie der Daten gibt, ist dies ein großer Nachteil. Der dauerhafte Verlust sensibler Daten kann gefährlich sein. Daher ist die Tatsache, dass man von einer SSD verlorene Daten nicht wiederherstellen kann, eine weitere Einschränkung hier.

3. Kosten - Dies kann eine vorübergehende Einschränkung sein. Da SSDs eine relativ neuere Technologie sind, ist es nur natürlich, dass sie teurer sind als herkömmliche HDDs. Wir haben gesehen, dass die Preise gesunken sind. Vielleicht werden die Kosten in ein paar Jahren die Leute nicht abschrecken, auf SSDs umzusteigen.

4. Lebensdauer - Wir wissen jetzt, dass Daten auf die Festplatte geschrieben werden, indem vorherige Daten gelöscht werden. Jede SSD hat eine festgelegte Anzahl von Schreib-/Löschzyklen. Wenn Sie sich dem Grenzwert für den Schreib-/Löschzyklus nähern, kann die Leistung der SSD beeinträchtigt werden. Eine durchschnittliche SSD kommt mit etwa 100.000 Schreib-/Löschzyklen. Diese endliche Zahl verkürzt die Lebensdauer einer SSD.

5. Lagerung - Wie bei den Kosten kann dies wiederum eine vorübergehende Einschränkung sein. SSDs sind derzeit nur in geringer Kapazität erhältlich. Für SSDs mit höheren Kapazitäten muss man viel Geld ausgeben. Ob es günstige SSDs mit guter Kapazität gibt, wird sich erst mit der Zeit zeigen.