SSD vs. NVMe: Unterschied und Vergleich

SSD (Solid State Drive) und NVMe (Non-Volatile Memory Express) sind beide Arten von Speichertechnologien. Während SSDs NAND-Flash-Speicher verwenden und über SATA oder andere Schnittstellen angeschlossen werden, ist NVMe ein Protokoll, das speziell für eine schnellere Kommunikation zwischen dem Speicher und dem System entwickelt wurde und die PCIe-Schnittstelle nutzt. NVMe-Laufwerke bieten im Vergleich zu herkömmlichen SSDs deutlich höhere Datenübertragungsgeschwindigkeiten und eignen sich daher für Aufgaben, die einen schnellen Zugriff auf große Datenmengen erfordern.

Key Take Away

1. NVMe-Laufwerke bieten aufgrund ihrer fortschrittlichen Schnittstelle höhere Geschwindigkeiten als herkömmliche SSDs, sodass mehr Daten in kürzerer Zeit übertragen werden können.
2. SSDs haben einen größeren Formfaktor und können in einer breiteren Palette von Geräten verwendet werden, während NVMe-Laufwerke kleiner und besser für Hochleistungssysteme geeignet sind.
3. Obwohl NVMe-Laufwerke teurer sind als herkömmliche SSDs, sind sie aufgrund ihrer höheren Geschwindigkeit und verbesserten Leistung die bessere Wahl für Benutzer, die Hochgeschwindigkeitsspeicherlösungen benötigen.

Unterschied zwischen SSD und NVMe

Der Unterschied zwischen SSD und NVMe besteht darin, dass SSD Daten mithilfe integrierter Schaltkreise speichert, während NVMe eine Schnittstelle ist, um mit hoher Geschwindigkeit auf die gespeicherten Daten zuzugreifen. NVMe ist weitaus fortschrittlicher als SSD und daher schneller und besser verschlüsselt als letztere. Dies bedeutet jedoch nicht, dass NVMe fehlerfrei ist und irgendwelche Nachteile hat. 

Vergleichstabelle für SSD vs. NVMe

Merkmal	SSD	NVMe
Schnittstelle:	SATA III (am häufigsten), PCIe (seltener)	PCIe
Datenübertragungsraten:	Bis zu 6 Gbit/s (SATA)	Bis zu 32 Gbit/s (PCIe 4.0)
Befehlswarteschlangen:	Einzelne Warteschlange mit 32 Befehlen	Bis zu 65,535 Warteschlangen mit 65,536 Befehlen pro Warteschlange
Latenz:	Niedriger als HDD, höher als NVMe	Deutlich niedriger als sowohl SATA SSD als auch HDD
Leistungsaufnahme:	Niedriger als die Festplatte	Etwas höher als SATA SSD, niedriger als HDD im Leerlauf
Formfaktoren:	2.5 Zoll, M.2, SATA mSATA	M.2, U.2
Preis:	Im Allgemeinen günstiger	Generell teurer
Am besten geeignet für:	Alltägliche Aufgaben, moderates Spielen	Hochleistungsaufgaben, anspruchsvolles Gaming, Workstations

Was ist SSD?

SanDisk stellte erstmals ein Solid-State-Laufwerk vor. Es kann als Solid-State-Gerät oder Solid-State-Disk bezeichnet werden.

Als es 1991 erstmals eingeführt wurde, konnte es nur bis zu 20 MB Daten speichern. Heutzutage können diese Laufwerke etwa 60-100 TB an Daten speichern.

Diese Laufwerke können nicht leicht physisch beschädigt werden und sind stoßfester. Ihre Zugriffszeit ist schnell und sie erfordern kein Drehen der Festplatte, um ausgeführt zu werden.

Die Leistung verschiedener Laufwerke kann je nach Anzahl der in einer Zelle vorhandenen Bits variieren. Single-Cell-Laufwerke sind die schnellsten und langlebigsten unter ihnen; sie sind auch sparsamer.

Frühe SSDs verwendeten die RAM-Technologie, aber diese konnte nicht bestehen bleiben, da sie zwar schnell waren, aber Daten verloren, sobald der Strom ausging. Dies führte zu Datenverlust.

Daher eine zuverlässigere Technologie musste gefunden werden, und es war Flash-Speicher. Die im Flash-Speicher des Solid-State-Laufwerks gespeicherten Daten gingen bei Stromausfall nicht verloren, sondern wurden im Gerät gespeichert.

Wie funktioniert SSD?

Architektur

SSDs basieren auf der Flash-Speichertechnologie und nutzen integrierte Schaltkreise anstelle rotierender Festplatten und mechanischer Lese-/Schreibköpfe. Zu den Schlüsselkomponenten einer SSD gehören Flash-Speicherchips, ein Controller, eine NAND-Schnittstelle und ein Cache.

Flash-Speicherchips speichern Daten nichtflüchtig mithilfe elektrischer Ladung, organisiert in Seiten und Blöcken. Der Controller verwaltet alle Datenvorgänge, stellt die Datenintegrität sicher, optimiert die Leistung und verlängert die Lebensdauer der SSD. Die NAND-Schnittstelle verbindet die Flash-Speicherchips mit dem Controller und ermöglicht so die Datenkommunikation.

Viele SSDs verfügen über einen Cache, einen temporären Speicherbereich für häufig abgerufene Daten. Der Cache besteht aus flüchtigem Hochgeschwindigkeitsspeicher wie DRAM und verbessert die Lese- und Schreibgeschwindigkeit, indem er die Latenz beim Zugriff auf den Flash-Speicher verringert.

Diese Komponenten arbeiten zusammen, um eine schnelle, zuverlässige und effiziente Datenspeicherung in SSDs zu ermöglichen, was sie zu einer beliebten Wahl in der modernen Computertechnik macht.

Komponenten

Zusätzlich zur Kernarchitektur können SSDs zusätzliche Komponenten enthalten, die die Funktionalität, Zuverlässigkeit und Schnittstellenkompatibilität verbessern. Zu den bemerkenswerten Komponenten gehören Wärmesensoren, Mechanismen zum Schutz vor Stromausfällen und Verschlüsselungsfunktionen.

In SSDs sind Wärmesensoren integriert, um die Temperatur zu überwachen und Überhitzung zu verhindern. Diese Sensoren geben dem Controller Rückmeldung und ermöglichen ihm, bei Bedarf die Leistung anzupassen oder Schutzmaßnahmen zu aktivieren.

SSDs können Mechanismen zum Schutz vor Stromausfällen nutzen, um Daten bei plötzlichen Stromausfällen zu schützen. Diese Mechanismen nutzen Superkondensatoren oder andere Energiespeichergeräte, um vorübergehend Strom bereitzustellen. Dadurch kann der Controller alle ausstehenden Daten im Flash-Speicher speichern, bevor er sicher heruntergefahren wird.

Für die Datensicherheit bieten einige SSDs integrierte Hardware-Verschlüsselungsfunktionen. Diese SSDs verwenden Verschlüsselungsalgorithmen, um die auf das Laufwerk geschriebenen Daten zu verschlüsseln und so sicherzustellen, dass gespeicherte Informationen sicher und vor unbefugtem Zugriff geschützt bleiben.

SSD-Kaufratgeber

Kapazität

Die Kapazität einer SSD bezieht sich auf die Datenmenge, die sie speichern kann. SSDs sind in verschiedenen Kapazitäten erhältlich, die von 128 GB bis zu mehreren Terabyte (TB) reichen. Berücksichtigen Sie bei der Entscheidung über die Kapazität Ihre Speicheranforderungen, einschließlich der Größe Ihres Betriebssystems, Ihrer Anwendungen und Dateien. Wenn Sie Ihren Computer hauptsächlich für grundlegende Aufgaben nutzen und keinen großen Speicherplatz benötigen, kann eine kleinere SSD wie 256 GB oder 512 GB ausreichen. Wenn Sie jedoch mit großen Mediendateien arbeiten oder ausreichend Speicherplatz für Spiele, Videobearbeitung oder professionelle Anwendungen benötigen, entscheiden Sie sich für größere Kapazitäten wie 1 TB oder mehr.

Schnelligkeit

Die SSD-Geschwindigkeit spielt eine entscheidende Rolle für die Gesamtsystemleistung. Zwei Hauptfaktoren bestimmen die Geschwindigkeit einer SSD: Lese- und Schreibgeschwindigkeiten, die als sequentielle und zufällige Geschwindigkeiten bezeichnet werden. Sequentielle Geschwindigkeiten geben an, wie schnell das Laufwerk große, zusammenhängende Datenblöcke lesen oder schreiben kann, was sie für Dateiübertragungen und Startzeiten wichtig macht.

Andererseits messen Zufallsgeschwindigkeiten die Fähigkeit des Laufwerks, auf kleinere, verstreute Daten zuzugreifen und diese zu verarbeiten, was für alltägliche Computeraufgaben wie das Öffnen von Anwendungen und Multitasking von entscheidender Bedeutung ist. Suchen Sie nach SSDs mit hohen sequentiellen und zufälligen Lese-/Schreibgeschwindigkeiten, um eine reibungslose und reaktionsschnelle Leistung zu gewährleisten.

Schnittstelle

Die Schnittstelle einer SSD bestimmt, wie sie mit der Hauptplatine Ihres Computers verbunden wird, und beeinflusst deren Kompatibilität und Leistung. Die gängigsten Schnittstellen für SSDs sind SATA (Serial ATA) und NVMe (Non-Volatile Memory Express). SATA-SSDs, erhältlich in den Formfaktoren 2.5 Zoll und M.2, bieten eine gute Leistung und sind mit den meisten Computern kompatibel.

Sie sind eine ausgezeichnete Wahl für diejenigen, die von herkömmlichen Festplatten aufrüsten. NVMe-SSDs im M.2-Formfaktor nutzen die PCIe-Schnittstelle (Peripheral Component Interconnect Express) und bieten deutlich höhere Geschwindigkeiten als SATA. Wenn Ihr System NVMe unterstützt, kann die Entscheidung für eine NVMe-SSD zu einer spürbaren Leistungssteigerung führen.

Guter Ruf der Marke

Der Ruf der Marke ist ein wichtiger Faktor, den es beim Kauf einer SSD zu berücksichtigen gilt. Seriöse Marken legen Wert auf Qualitätskontrolle, Zuverlässigkeit und Kundensupport und sorgen so für ein besseres Gesamterlebnis. Zu den bekannten SSD-Herstellern zählen Samsung, Western Digital, Crucial, Kingston, Intel und SanDisk. Um den Ruf einer Marke einzuschätzen, empfiehlt es sich, Kundenrezensionen, professionelle Benchmarks und Zuverlässigkeitsdaten zu recherchieren. Darüber hinaus schaffen Marken, die längere Garantiezeiten anbieten, mehr Vertrauen in ihre Produkte.

Was ist NVMe?

NVM Express hat die erste NVMe-Schnittstelle entwickelt. Es begann vor zehn Jahren, im Jahr 2011. Der Drang, die Schnittstelle zu entwickeln, kam, nachdem die Leute einige Nachteile mit Solid-State-Laufwerken erlebt hatten.

Ähnlich wie bei SSDs muss das NVMe physisch mit den Speichermedien eingelegt werden.

Während SSDs nur eine ausführen können query oder Befehl auf einmal, bei NVMe ist das nicht der Fall. Sie können Ergebnisse aus mehreren Abfragen und Befehlen liefern.

Dadurch wird auch die Latenz verringert und es gibt eine minimale Verzögerung beim Abrufen der Ergebnisse. Sie werden in 2.5-Zoll-Karten geliefert, die in das Speichersystem des Computers passen.

Das erste Sprungbrett für den Zugriff auf nichtflüchtigen Speicher entstand 2007 im Intel Developer Forum. Es wurde 2008 fertiggestellt und auf der Intel-Website veröffentlicht.

An der Erstellung der NVMe-Spezifikationen waren mehr als 90 Unternehmen beteiligt. Integrated Device Technology hat NVMe im August 2012 kommerziell verfügbar gemacht.

NVMe-Vorteile

Schnellere Geschwindigkeiten

NVMe bietet bemerkenswerte Datenübertragungsgeschwindigkeiten, die herkömmliche Speicherschnittstellen wie SATA (Serial ATA) übertreffen. Durch die Nutzung der PCIe-Schnittstelle (Peripheral Component Interconnect Express) bietet NVMe einen direkten und dedizierten Pfad zwischen dem Speichergerät und der CPU des Computers. Diese direkte Verbindung ermöglicht schnellere und effizientere Datenübertragungen und verbessert die Lese- und Schreibgeschwindigkeit erheblich. Mit NVMe können Benutzer schnelle Startzeiten, schnelle Anwendungsstarts und nahtlose Datenübertragungsvorgänge erleben.

Geringere Latenz

Unter Latenz versteht man die Zeit, die für die Verarbeitung einer Datenanfrage benötigt wird. NVMe reduziert die Latenz im Vergleich zu anderen Speicherprotokollen erheblich. Herkömmliche Festplattenlaufwerke (HDDs) und sogar SATA-SSDs leiden aufgrund mechanischer Komponenten oder der Einschränkungen der Schnittstelle unter Latenz.

NVMe wurde entwickelt, um die Latenz durch die Verwendung eines optimierten Befehlssatzes und eines kürzeren, direkteren Datenpfads zu minimieren. Diese Reduzierung der Latenz führt zu einer verbesserten Systemreaktionsfähigkeit, einem schnelleren Zugriff auf Daten und einer insgesamt besseren Leistung, insbesondere bei latenzempfindlichen Anwendungen wie Spielen, virtueller Realität und Echtzeit-Datenverarbeitung.

Höhere Effizienz

NVMe ist sowohl hinsichtlich des Stromverbrauchs als auch der Systemressourcen äußerst effizient. Die optimierte Architektur und der optimierte Befehlssatz von NVMe minimieren den CPU-Overhead, der für die Verarbeitung speicherbezogener Aufgaben erforderlich ist. Diese Effizienz steigert die Systemleistung und führt zu einem geringeren Stromverbrauch, was insbesondere für Laptops, Tablets und andere mobile Geräte von Vorteil ist. Mit NVMe können Benutzer aufgrund des geringeren Stromverbrauchs eine längere Akkulaufzeit und einen kühleren Betrieb genießen.

Verbesserte Skalierbarkeit

Unter Skalierbarkeit versteht man die Erweiterung oder Aufrüstung der Speicherkapazitäten ohne Leistungseinbußen. NVMe zeichnet sich in diesem Aspekt aus und bietet im Vergleich zu herkömmlichen Speichertechnologien eine überlegene Skalierbarkeit. NVMe-Laufwerke können problemlos hinzugefügt oder ausgetauscht werden, und mehrere NVMe-Laufwerke können in verschiedenen Konfigurationen kombiniert werden, beispielsweise als RAID (Redundant Array of Independent Disks), um größere und flexiblere Speicherlösungen zu schaffen. Diese Skalierbarkeit ist für moderne Computerumgebungen von entscheidender Bedeutung, in denen der Bedarf an Speicherkapazität schnell wächst.

NVMe-Anwendungsfälle

Verbraucheranwendungen

NVMe erfreut sich in Verbraucheranwendungen immer größerer Beliebtheit, vor allem aufgrund seiner Fähigkeit, blitzschnelle Speicherleistung bereitzustellen. Hier sind einige häufige Verbraucheranwendungsfälle für NVMe:

1. Gaming: Gamer können von den höheren Geschwindigkeiten und geringeren Latenzzeiten von NVMe stark profitieren. NVMe-Speicher ermöglicht schnellere Ladezeiten von Spielen, nahtlose Levelübergänge und reduzierte Verzögerungen im Spiel und sorgt so für ein reibungsloses und immersives Spielerlebnis.
2. Inhaltserstellung: Profis und Enthusiasten, die sich mit der Erstellung von Inhalten wie Videobearbeitung, 3D-Modellierung und Grafikdesign befassen, benötigen Hochgeschwindigkeitsspeicher, um große Dateigrößen verarbeiten zu können. NVMe ermöglicht schnelleres Rendern, Kodieren und Datentransfer und ermöglicht so effizientere Arbeitsabläufe und höhere Produktivität.
3. Medienverbrauch: Angesichts der zunehmenden Verbreitung hochauflösender Videoinhalte sorgt NVMe-Speicher für eine reibungslose Wiedergabe und schnellen Zugriff auf Mediendateien und verbessert so das gesamte Streaming- und Multimedia-Erlebnis. Benutzer können große Medienbibliotheken schnell laden und darin navigieren, wodurch die Reaktionsfähigkeit von Medienanwendungen verbessert wird.
4. Persönliche Produktivität: Die Geschwindigkeit und die geringe Latenz von NVMe verbessern die Reaktionsfähigkeit des Systems und machen alltägliche Aufgaben wie das Hochfahren des Computers, das Starten von Anwendungen und Multitasking viel schneller und reibungsloser. Dies erhöht die persönliche Produktivität, indem Wartezeiten verkürzt und die Gesamteffizienz gesteigert werden.

Geschäftliche Anwendungen

1. Datenbanksysteme: Datenbankgesteuerte Anwendungen wie Transaktionsverarbeitungssysteme und Big-Data-Analysen erfordern Hochleistungsspeicher, um riesige Datensätze zu verarbeiten und einen schnellen Datenzugriff zu gewährleisten. NVMe ermöglicht eine schnellere Verarbeitung von Datenbankabfragen, verbesserte Echtzeitanalysen und ein effizientes Datenmanagement und verbessert so Geschäftseinblicke und betriebliche Effizienz.
2. Virtualisierung und Cloud Computing: Die geringe Latenz und die hohe Skalierbarkeit von NVMe machen es zu einer idealen Speicherlösung für virtualisierte Umgebungen und Cloud-Computing-Plattformen. Es ermöglicht eine schnelle Bereitstellung virtueller Maschinen (VMs), eine schnellere VM-Migration und eine verbesserte Reaktionsfähigkeit cloudbasierter Anwendungen, was zu besseren Benutzererlebnissen und einer optimierten Ressourcennutzung führt.
3. Hochleistungsrechnen (HPC): Branchen, die auf intensive Rechenaufgaben wie wissenschaftliche Forschung, Finanzmodellierung und künstliche Intelligenz angewiesen sind, können vom Hochgeschwindigkeitsspeicher von NVMe profitieren. NVMe beschleunigt den Datenzugriff und die Datenverarbeitung, reduziert die Rechenzeit und ermöglicht eine schnellere Analyse und Entscheidungsfindung.
4. Rechenzentren: NVMe-Laufwerke bieten eine höhere Dichte und einen geringeren Stromverbrauch und eignen sich daher für den Einsatz in Rechenzentren. Ihre Effizienz und Skalierbarkeit ermöglichen es Rechenzentren, schnellere Speicherdienste bereitzustellen, steigende Arbeitslasten zu bewältigen und die Ressourcennutzung zu optimieren, wodurch die Leistung des Rechenzentrums verbessert und die Betriebskosten gesenkt werden.

Hauptunterschiede zwischen SSD und NVMe

• Formfaktor:
  • SSDs (Solid State Drives) gibt es in verschiedenen Formfaktoren, darunter SATA, mSATA und M.2.
  • NVMe (Non-Volatile Memory Express) ist ein Protokoll, das speziell für SSDs entwickelt wurde und häufig mit dem M.2-Formfaktor verwendet wird.
• Schnittstelle:
  • SSDs nutzen die SATA-Schnittstelle, die ein Standard für den Anschluss von Speichergeräten ist.
  • NVMe nutzt die PCIe-Schnittstelle (Peripheral Component Interconnect Express) und bietet so schnellere Datenübertragungsraten im Vergleich zu SATA.
• Geschwindigkeit:
  • SSDs bieten relativ hohe Datenübertragungsgeschwindigkeiten, wobei SATA-SSDs im Vergleich zu NVMe-SSDs niedrigere Geschwindigkeiten aufweisen.
  • NVMe-SSDs nutzen die PCIe-Schnittstelle und bieten im Vergleich zu SATA-SSDs deutlich höhere Datenübertragungsgeschwindigkeiten.
• Latenz:
  • NVMe-SSDs haben im Vergleich zu SATA-SSDs eine geringere Latenz, da das NVMe-Protokoll für den Speicherzugriff mit geringer Latenz optimiert ist.
• Warteschlangentiefe:
  • NVMe unterstützt höhere Warteschlangentiefen und ermöglicht so eine bessere Parallelität und verbesserte Leistung bei der Verarbeitung mehrerer gleichzeitiger Datenanforderungen im Vergleich zu SSDs mit SATA.
• Eigenschaften:
  • NVMe-SSDs bieten im Vergleich zu SATA-SSDs eine höhere Gesamtleistung in Bezug auf sequentielle und zufällige Lese-/Schreibgeschwindigkeiten.
• Kompatibilität:
  • SSDs mit SATA-Schnittstelle sind besser mit älteren Systemen kompatibel, da SATA ein seit langem etablierter Standard ist.
  • NVMe erfordert möglicherweise ein kompatibles Motherboard und BIOS, um seine Funktionen voll auszuschöpfen, was die Kompatibilität mit älteren Systemen einschränken kann.
• Leistungsaufnahme:
  • NVMe-SSDs sind im Vergleich zu einigen SATA-SSDs tendenziell energieeffizienter, da das NVMe-Protokoll darauf ausgelegt ist, den Stromverbrauch während der Datenübertragung zu optimieren.
• Preis:
  • Im Allgemeinen sind SATA-SSDs im Vergleich zu NVMe-SSDs preisgünstiger, was sie zu einer kostengünstigen Option für Benutzer mit weniger hohen Leistungsanforderungen macht.
• Anwendungsfälle:
  • SATA-SSDs eignen sich für alltägliche Rechenaufgaben und bieten ein gutes Gleichgewicht zwischen Geschwindigkeit und Kosten.
  • NVMe-SSDs eignen sich ideal für Hochleistungs-Rechenaufgaben, Spiele und andere Anwendungen, bei denen schnellere Datenübertragungsgeschwindigkeiten entscheidend sind.

Bibliographie

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Letzte Aktualisierung: 02. März 2024