SSD steht für Solid State Drive (Englisch) und HDD für für Hard Disk Drive (Englisch). Die Disk unterscheiden sich nicht nur vom Namen her, sondern auch von der verwendeten Technik. Eine HDD arbeitet mit mechanischen Komponenten. Da bewegt sich etwas drin (Bilder ganz unten vom Artikel). Eine SSD besteht aus Speicherchips, deren Inhalt per Strom ausgelesen oder beschrieben werden kann. Das bewirkt dann in der Regel den Leistungsunterschied der beiden Speicher. SSD’s sind in der Regel schneller als HDD’s.
Aber wieso ist das so? Stellt euch mal vor, in einer HDD würde ein Heinzelmännchen leben. Das sitzt da auf seinem Stuhl und spielt mit seinem Smartphone. Jetzt drückt man eine Taste am Computer, um Daten zu lesen. Durch diese Taste wird ein Stromstoß in den Stuhl des Heinzelmännchens geschickt. Das ist das Signal für das Heinzelmännchen, sich zu erheben, zu einer Ablage zu gehen, die gewünschten Daten zu suchen und an uns zurückzusenden. Das dauert natürlich seine Zeit. Das Heinzelmännchen muss einen bestimmten Weg zurücklegen und dann noch die richtigen Daten finden.
Bei einer SSD wurde dieses Heinzelmännchen wegrationalisiert, d.h. man schickt den Stromstoß und dieser Stromstoß liefert gleichzeitig auch die gewünschten Daten (verallgemeinert dargelegt). Und deswegen können mit einer SSD deutlich mehr Daten in kürzerer Zeit verarbeitet werden.
In der Realität gibt es aber kein Heinzelmännchen in einer HDD. Stattdessen befindet sich dort ein beweglicher Metallarm, ähnlich dem Arm bei einem Plattenspieler. Aber in einer HDD werden keine Kunststoffplatten ausgelesen, sondern sehr dünne Metallplatten mit einer magnetischen Beschichtung, die wie auf einer sich drehenden Spindel übereinander liegen. Sollen jetzt Daten ausgelesen werden, dann wandert dieser Arm über die sich drehenden Scheiben und entsprechend der Magnetisierung (ähnlich einer Kassette) können dann Datenwerte geschrieben oder gelesen werden. Und hier trennt sich dann die Spreu vom Weizen bei den Speicherherstellern. Will man Daten auslesen, dann muss der Metallarm natürlich erstmal die Daten finden. Und je kürzer diese Zeit ist, desto mehr Daten können pro Sekunde gelesen/ geschrieben werden. Das sind diese Angaben mit 80 MB/s bis 300 MB/s beim Lesen usw.. Jetzt aber nicht in die Irre laufen lassen! Das sind Maximalwerte! Das kann eine HDD erreichen, aber nicht ohne kleine Absacker oder manchmal große Absacker. Deswegen versuchen die Hersteller die Disk so auszustatten, dass dieser Wert sehr oft erreicht wird. Aber das gelingt unterschiedlich gut. Seagate verwendet in HDD’s z.Bsp. Speicherchips, die Daten vorhalten können, d.h. diese Daten sind auf den Magnetscheiben, aber gleichzeitig auch in den Speicherchips (auch andere Hersteller haben ähnliches). Und das Auslesen aus dem Speicherchip erfolgt wieder mit Strom und ist entsprechend schnell (nicht verwechseln mit einer SSHD/ gibt es vereinzelt noch zu kaufen). ABER das ist wirklich sehr kleiner Speicher! Aber der Speicher reicht aus, um die Latenz beim Lesen zu reduzieren und um eine bessere Konstanz bei der Lesegeschwindigkeit zu erzielen.
Es gibt aber noch andere Praktiken. Ganz aktuell hat Seagate neue Ironwolf Pro’s herausgebracht. Diese haben ein Datenvolumen von bis zu 22 Terabyte und erreichen max. 285 MB/s. Diese 22 Terabyte sind für einen Privatanwender eine sehr große Datenmenge. Als Vergleich: Ein normales Smartphone der Mittelklasse hat etwa 0,2 Terabyte und die Oberklasse durchaus bereits 1 Terabyte. Oder preiswerte Smartphones haben einen Speicher von 0,06 Terabyte. In diesen neuen Ironwolfs kommt Heliumgas zum Einsatz. Das Gehäuse der Disk ist entsprechend versiegelt. Heliumgas ist leichter als Luft und bietet dadurch weniger Widerstand für die beweglichen Teile. Außerdem kann dadurch etwas weniger Strom benötigt werden, insgesamt entsteht weniger Wärme und es entstehen weniger Vibrationen. Eine solche Disk hat natürlich ihren Preis und ist für den professionellen Einsatz gedacht.
Eine andere Möglichkeit ist die Erhöhung der Spindelgeschwindigkeit. Der Standard ist 5400 rpm und 7200 rpm. Je schneller die Spindel, desto schneller kommt der Metallarm an die richtige Position.
Ein anderer Punkt ist die Aufzeichnungstechnik. Die verbreiteten Techniken sind CMR und SMR. CMR (Conventional Magnetic Recording; Englisch) ist die effizientere. Es können große Datenmengen in einer kleinen Fläche geschrieben und schnell ausgelesen werden. SMR (Shingled Magnetic Recording; Englisch) ist nicht ganz so effizient. Beim SMR werden die Daten überlappend übereinander geschrieben, was die theoretische Datenmenge auf einer Fläche erhöht. Diese Überlappungen haben aber den Nachteil, dass das Lesen und Schreiben umständlich ist und die Daten sind weiterhin über eine relativ große Fläche verteilt. Beim CMR werden die Daten senkrecht gespeichert und nicht horizontal (also die magnetischen Teilchen/ Ladungen). Das ermöglicht mehr Daten auf einer kleineren Fläche zu erstellen und gleichzeitig auch die Möglichkeit, viele Daten mit wenigen Bewegungen des Metallarms auszulesen. SMR verwendet Seagate in den Barracudas und CMR in den Ironwolfs. Diese Technologie vom CMR ist übrigens die Entdeckung eines japanischen Wissenschaftlers, aber man konnte damals nicht wirklich etwas damit anfangen. Das war bereits um 1970 rum. Der nächste Evolutionsschritt ist Lasertechnologie, d.h. man erwärmt die Scheiben an einer bestimmten Stelle und liest bzw. speichert darüber Daten. Damit sind dann Kapazitäten jenseits der 30 Terabyte möglich.
Ein anderer wichtiger Punkt ist die Qualität des Produktes, z.Bsp. verbaute Kontrolleinheiten und die Qualität der installierten Steuerprogramme in der Disk. Aber auch welche Metalle verwendet werden, Lötpunkte gut gelegt sind, Leiterbahnen gut gelegt usw.. Dieses resultiert dann in den Angaben zur Haltbarkeit, aber beeinflusst auch die Übertragungsgeschwindigkeiten.
MTBF (geschätzte Stunden bis zum Ausfall/ theoretisch) oder die Workload Rate (Welche Datenmenge kann in welchem Zeitraum theoretisch bearbeitet werden/ in der Regel auf das Jahr bezogen) oder die TBW (wie viele Terabyte können insgesamt geschrieben werden in der Lebensspanne/theoretisch) sind Indikatoren. (Bei der TBW muss man aufpassen: In der Regel verfällt die Garantie, wenn der TBW erreicht wird! Das liegt an der verwendeten Mikrotechnik, deren Haltbarkeit begrenzt ist, aber natürlich länger halten kann als die angenommene Schätzung. Auf jeden Fall muss man die Disk entsprechend dem Anwendungsbereich auswählen. Bei HDD ist es oft die Workload Rate oder Angaben zur Betriebsdauer in Stunden, die entsprechende Relevanz haben. Also gar nicht so einfach.)
Die HDD’s haben aber einen weiteren entscheidenden Nachteil: Die beweglichen Teile reagieren empfindlich auf Stöße oder das Herunterfallen. Und die HDD’s sind relativ groß und schwer.
Eine SSD erreicht in der Regel als Maximalwert um die 500MB/s. Also fast bis zu das doppelte einer HDD. Die Steigerung sind NVME’s (Nonvolatile Memory Express; Englisch). Die NVME’s sind ebenfalls Speicherchips basierend, aber können mehrere Daten gleichzeitig übertragen. Das beschleunigt diese Disks auf bis zu 7400MB/s! Aber dafür werden diese dann auch entsprechend warm. Diese sehr schnellen NVME können aber nicht in allen PC’s oder Notebooks verbaut werden. Aber selbst durchschnittliche NVME erreichen um die 2000MB/s. Ausnahmen sind NVME mit SATA Schnittstelle (ermöglicht max. etwa 530 MB/s).
Das Dilemma an den SSD und NVME sind die nicht ganz so hohen Kapazitäten. Deswegen verbaut man in der Regel mehrere dieser Disks oder man nimmt HDD’s mit SSD/ NVME als Zwischenspeicher. Die Haltbarkeit war bei SSD’s und NVME’s ebenfalls ein Problem, aber es gab reichlich Weiterentwicklungen in diesem Bereich.
***www.router-it.de, November'23***