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Vor- und Nachteile SLC versus MLC SLC MLC Kapazität (Größe) – + Schreib-Löschzyklen + – Lesen + + Schreiben + – Zugriffszeit + – Power + – erweiterer Temperaturbereich + – Preis – + 1.3 SSD versus HDD Eine SSD ist praktisch kompatibel zu der HDD (Festplatte), die nicht nur in PCs eingesetzt wird, sondern in vielen unterschiedlichen Anwendungen. Außer beim höheren Preis hat die SSD bei fast allen Vergleichen gegenüber einer HDD die Vorteile auf ihrer Seite: keine Mechanik, schneller im Datentransport, schnellere Zugriffszeit, weniger Stromverbrauch, weniger Hitze, leichter, keine Geräusche durch drehende Scheiben wie bei der HDD=lautlos, shockresistent und eine längere Lebensdauer [siehe Tabelle 1 ]. Nachteil ist der höhere Preis, wobei hier in den letzten Jahren ein durchschnittlicher Preisverfall von 30 % zu verzeichnen war. Ob in naher Zukunft der Preis einer SSD an den Preis einer HDD rankommt, steht noch in den Sternen beziehungsweise ist Zukunftsmusik. Vor allem, weil sich jetzt, bei den brandneuen „25 nm SSD“ die Problematik der Lebensdauer zeigt [siehe Punkt 3]. SSD Vergleich zu HDD SSD MLC SSD SLC HDD Kapazität 16 GB bis 800 GB 16 GB bis 800 GB 160 GB -3.5 TB Interface SATA, PATA, mSATA SATA, PATA, mSATA SATA, PATA Lesen (MB/s), SATA III bis 480 MB/s bis 480 MB/s bis 150 MB/s Schreiben (MB/s) bis 380 MB/s bis 380 MB/s bis 100 MB/s Zugriffszeit (ms), typ. 0,15 ms bis 0,2 ms 0,1 ms 8 ms Power (W) bis 3,5 Watt bis 3 Watt bis 8 Watt Geräuschentwicklung typ. 0 Sone 0 Sone 0,9 Sone Schockbetrieb (g), typ. 1500 g 1500 g 300 g Gewicht (g) 50 g 50 g >100 g Temperaturfestigkeit 0-70°C 0-70°C und -40-80°C 5-55°C S.M.A.R.T teilweise ja ja Preis / Gbyte, typ. 1,60 € 3,30 € bis 4,20 € 0,10 € Tabelle 1: Wesentliche Unterschiede SSD versus HDD 1.4. Organisationsstruktur einer SSD Hauptbestandteil der SSD sind die Nand Flash- ↑top ↑top ↑top converted by Web2<strong>PDF</strong>Convert.com
Chips. Diese sind als Array zusammen gefasst und werden je nach SSD beziehungsweise Controller über mehrere Kanäle angesprochen. Der einzelne Flash-Chip hat als Grundzelle normalerweise eine 2 KB oder 4 KB große Page. Die Pages sind als einzelne Blöcke zusammengefasst und ergeben die Flash-Chip- Struktur als Flash-Array. Im Bild 4 wird ein Page- Register mit der Größe von 4 GB gezeigt sowie 128 Bytes für ECC [siehe auch unter Punkt 1.6.3 EDC/ECC]. Die Blöcke haben üblicherweise die Größe von 128 KB, 256 KB oder 512 KB. So ergeben z.B. 128 Pages eine Blockgröße von 512 KB. Eine Besonderheit bei der Flash Technology ist, dass auf eine einzelne Page geschrieben werden kann, aber nur Blockweise gelöscht werden kann, da die Pages als Blöcke zusammen gefasst sind. 1.5. Interface (Anschlüsse) Die SSD wird heute fast nur noch mit SATA als Interface angeboten nachdem PATA vor ein paar Jahren abgekündigt wurde. [siehe Bild 5] SATA steht für: Serial Advanced Technology Attachment PATA steht für: Parallel Advanced Attachment Hier geht es generell erstmal um einen Datenbus, der hauptsächlich für den Datenaustausch zwischen Prozessor und Festplatte entwickelt wurde. Wobei der ältere ATA – Standard, zuvor IDE genannt, erst mit der Weiterentwicklung und Einführung des seriellen Bus-Design (S-ATA) mit dem Zusatz P-ATA zur Unterscheidung geändert wurde. (IDE=Integrated Device Electronics), was bedeutet: Interface der Laufwerke State of the art ist heute das SATA – Interface [siehe Bild 6]. Die Stromversorgung wird über 15pins (links im Bild) verteilt und mit 3,3 V, 5 V und 12 V auf je drei nebeneinander liegenden Pins angelegt und über fünf Masse- Pins zurückgeführt. Die Daten werden über sieben Pins (im Bild rechts) seriell transportiert. Die Pins sind unterschiedlich lang, damit ein Hot-Plug ohne Probleme möglich ist. Der heutige Standard, wenn es um den Formfaktor einer SSD geht, ist 2.5“. Sonderfaktoren sind 1“ oder 1.8“, wobei die ersten SSD sogar in 3.5“ gebaut wurden. [Siehe Bild 7]. SSD mit 3.5“ gibt es heute sehr selten, da eine 2.5“ mittels einfachem Einbaurahmen in jeden Slot einer 3.5“ eingebaut werden kann. Die Weiterentwicklung von PATA wurde, wie schon erwähnt, vor geraumer Zeit eingestellt und es wird in Richtung SATA weiter entwickelt. SATA bietet unter anderem die Vorteile einer höheren Datentransferrate (siehe unten), Hot-Plug (einund ausstecken im laufenden Betrieb) sowie eine vereinfachte Kabelführung. PATA kann nur maximal 133 MB/s übertragen, während SATA II mit 300 MB/s spezifiziert ist. Hot-Plug ist speziell bei RAID–Systemen ein Vorteil, da eine SSD als Festplatte und die andere SSD als Spiegel beziehungsweise Daten-Backup genommen werden kann. Mittlerweile kommen SSD auf den Markt, die mit SATA III beworben werden. Diese haben eine theoretische, maximale Datenrate bis 600 MB/s bzw. bis zu 6Gb/s Transferrate. 1.6. Firmware Die Firmware (Software) ist der „Facility Manager“ der SSD und sorgt unter anderem dafür, dass die Daten richtig in die SSD geschrieben und wieder gelesen werden. Wesentliche Bestandteile der Firmware sind: das sogenannte Wear-Leveling, Bad Block Managemant, Garbage Collection und EDC/ECC [siehe Bild 8]. 1.6.1 Wear-Leveling Wear-Leveling sorgt dafür, dass die Flashzellen gleichmäßig abgenutzt werden und damit die Lebensdauer der SSD steigt. In vielen meiner letzten Gespräche habe ich erlebt, dass die meisten beim Thema Lebensdauer nur den Wert der einzelnen Flash- Chips berücksichtigen. Diese beträgt, je nach Technologie und Struktur der Flash bei SLC typisch 100.000 und bei MLC typisch 5000 Schreib- Löschzyklen. [siehe auch unter Punkt 1.2] Wenn über die SSD gesprochen wird, dann muss dieses Thema anders, globaler betrachtet werden. Es gibt zwei Methoden des Wear-Leveling: Dynamisch und Statisch. V iele Hersteller von SSD nutzen beide Methoden, um die Abnutzung der Flashzellen so lange wie möglich hinaus zu zögern. Dynamisch bedeutet, dass die Firmware, die am wenigsten benutzten, aktuell freien, Flashblöcke nimmt, um Daten zu schreiben. Dies geht bei einer noch unbenutzten SSD natürlich problemlos, da die Flashzellen so gut wie leer sind. Bei einer benutzten SSD, die zum Beispiel viele Daten abgespeichert hat, könnten dadurch die Zellen schneller abgenutzt werden. [siehe auch Punkt 7] Deshalb gibt es noch eine statische Variante des Wear-Leveling, die durch Umlagern der Daten auf wenig benutzte Flashblöcke, die Abnutzung der Flashzellen über die gesamte Kapazität der eingebauten Flash-Chips reduziert. 1.6.2. Bad Block Management (BBM) Die Firmware hat neben dem Wear-Leveling das sogenannte Bad Block Management (BBM) als sehr nützliche Ergänzung, aber auch ein komplexes Tool, wenn es um das Thema ↑top ↑top ↑top converted by Web2<strong>PDF</strong>Convert.com
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