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Egal, ob Sie einen neuen Computer kaufen oder einen alten Computer aufrüsten, heutzutage sollten Sie ein Solid-State-Laufwerk (SSD) anstelle einer herkömmlichen Festplatte (HDD) kaufen. Tatsächlich ist der Wechsel von HDD auf SSD eine der die besten PC-Leistungs-Upgrades, die Sie machen können .
Aber wie? Und warum? Was macht die SSD zu einer so bahnbrechenden Technologie?
In diesem Artikel erfahren Sie genau, was SSDs sind, wie SSDs tatsächlich funktionieren und funktionieren, warum SSDs so nützlich sind und den einen großen Nachteil von SSDs, den Sie kennen sollten. Wenn Sie stattdessen eine Kaufberatung suchen, empfehlen wir Ihnen, unseren Artikel zu lesen, was Sie vor dem Kauf einer SSD beachten sollten.
Computer und Speicher verstehen
Um zu verstehen, wie SSDs funktionieren und warum sie so nützlich sind, müssen wir zuerst verstehen, wie der Computerspeicher funktioniert. Die Speicherarchitektur eines Computers wird in drei Aspekte unterteilt:
- Die Zwischenspeicher
- Die Erinnerung
- Die Datenlaufwerk
Jeder dieser Aspekte erfüllt eine wichtige Funktion, die bestimmt, wie sie funktionieren.
Der Cache ist die innerste Speichereinheit. Während der Ausführung verwendet Ihr Computer den Cache als eine Art Spielwiese für Datenberechnungen und -verfahren. Die elektrischen Wege zum Cache sind die kürzesten, sodass der Datenzugriff fast augenblicklich erfolgt. Der Cache ist jedoch sehr klein, sodass seine Daten ständig überschrieben werden.
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Die Erinnerung ist der Mittelweg. Sie kennen es vielleicht als RAM (Random Access Memory). Hier speichert Ihr Computer Daten zu den Programmen und Prozessen, die aktiv ausgeführt werden. Der Zugriff auf den RAM ist langsamer als der Zugriff auf den Cache, aber nur unwesentlich.
Das Datenlaufwerk ist der Ort, an dem alles andere dauerhaft gespeichert wird. Hier werden all Ihre Programme, Konfigurationsdateien, Dokumente, Musikdateien, Filmdateien und alles andere aufbewahrt. Wenn Sie auf eine Datei zugreifen oder ein Programm ausführen möchten, muss der Computer sie vom Datenlaufwerk in den Arbeitsspeicher laden.
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Wichtig zu wissen ist, dass es einen enormen Geschwindigkeitsunterschied zwischen den dreien gibt. Während Cache und RAM mit Geschwindigkeiten in arbeiten Nano Sekunden arbeitet eine herkömmliche Festplatte mit Geschwindigkeiten von in National Sekunden.
Im Wesentlichen ist das Datenlaufwerk der Flaschenhals: Egal wie schnell alles andere ist, ein Computer kann Daten nur so schnell laden und speichern, wie das Datenlaufwerk damit umgehen kann.
Hier kommen SSDs ins Spiel. Während herkömmliche HDDs um Größenordnungen langsamer sind als Cache und RAM, sind SSDs viel schneller. Dies kann die Zeit, die zum Laden verschiedener Programme und Prozesse benötigt wird, erheblich verkürzen und Ihr Computer fühlt sich viel schneller an.
Wie funktionieren Solid-State-Laufwerke?
SSDs erfüllen denselben Zweck wie HDDs: Sie speichern Daten und Dateien für den langfristigen Gebrauch. Der Unterschied besteht darin, dass SSDs einen Speichertyp namens 'Flash-Speicher' verwenden, der dem RAM ähnelt - aber im Gegensatz zu RAM, das seine Daten löscht, wenn der Computer heruntergefahren wird, bleiben die Daten auf einer SSD auch bei Stromausfall erhalten.
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Wenn Sie eine typische Festplatte auseinandernehmen, sehen Sie einen Stapel Magnetplatten mit einer Lesenadel - ähnlich wie bei einem Schallplattenspieler. Bevor die Nadel Daten lesen oder schreiben kann, müssen sich die Platten an die richtige Stelle drehen.
Auf der anderen Seite verwenden SSDs ein Gitter aus elektrischen Zellen, um schnell Daten zu senden und zu empfangen. Diese Raster sind in Abschnitte unterteilt, die als 'Seiten' bezeichnet werden, und auf diesen Seiten werden Daten gespeichert. Seiten werden zu „Blöcken“ zusammengefasst.
SSDs werden als 'Solid-State' bezeichnet, da sie keine beweglichen Teile haben.
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Warum ist das notwendig zu wissen? Denn SSDs können nur in einem Block auf leere Seiten schreiben. Bei HDDs können Daten jederzeit an eine beliebige Stelle auf der Platte geschrieben werden, und das bedeutet, dass Daten leicht überschrieben werden können. SSDs können Daten auf einzelnen Seiten nicht direkt überschreiben. Sie können nur Daten auf leere Seiten in einem Block schreiben.
Wie gehen SSDs mit dem Löschen von Daten um? Wenn genügend Seiten in einem Block als unbenutzt markiert sind, überträgt die SSD den gesamten Datenwert des Blocks in den Speicher, löscht den gesamten Block und überträgt dann die Daten aus dem Speicher wieder zurück in den Block, während die unbenutzten Seiten leer bleiben. Beachten Sie, dass das Löschen eines Blocks nicht unbedingt bedeutet, dass die Daten vollständig verschwunden sind. ( So löschen Sie Daten sicher auf einer SSD! )
Das bedeutet, dass SSDs mit der Zeit langsamer werden.
Wenn Sie eine neue SSD haben, ist sie vollständig mit Blöcken voller leerer Seiten geladen. Wenn Sie neue Daten auf die SSD schreiben, kann diese sofort mit unglaublicher Geschwindigkeit auf diese leeren Seiten schreiben. Da jedoch immer mehr Daten geschrieben werden, gehen die leeren Seiten aus und Sie werden mit zufälligen ungenutzten Seiten zurückgelassen, die über die Blöcke verstreut sind.
Da eine SSD eine einzelne Seite nicht direkt überschreiben kann, muss die SSD jedes Mal, wenn Sie ab diesem Zeitpunkt neue Daten schreiben möchten, Folgendes tun:
- Finden Sie einen Block mit genügend Seiten, die als 'unbenutzt' markiert sind
- Notieren Sie, welche Seiten in diesem Block noch benötigt werden
- Setzen Sie jede Seite in diesem Block auf leer zurück
- Schreiben Sie die erforderlichen Seiten in den neu zurückgesetzten Block um
- Füllen Sie die restlichen Seiten mit den neuen Daten
Sobald Sie also alle leeren Seiten eines neuen SSD-Kaufs durchgegangen sind, muss Ihr Laufwerk diesen Vorgang jedes Mal durchlaufen, wenn es neue Daten schreiben möchte. So funktionieren die meisten Flash-Speicher.
Das heißt, es ist immer noch viel schneller als eine herkömmliche HDD, und die Geschwindigkeitsgewinne sind den Kauf einer SSD gegenüber einer HDD absolut wert.
Der Nachteil von Solid-State-Laufwerken
Jetzt, da wir wissen, wie ein Solid-State-Laufwerk funktioniert, können wir auch einen seiner größten Nachteile verstehen: Flash-Speicher kann nur eine begrenzte Anzahl von Schreibvorgängen aushalten, bevor er stirbt.
Es gibt viele wissenschaftliche Erkenntnisse, die erklären, warum dies geschieht, aber es genügt zu sagen, dass bei der Verwendung einer SSD die elektrischen Ladungen in jeder ihrer Datenzellen regelmäßig zurückgesetzt werden müssen. Leider erhöht sich der elektrische Widerstand jeder Zelle bei jedem Reset geringfügig, was die zum Schreiben in diese Zelle erforderliche Spannung erhöht. Schließlich wird die erforderliche Spannung so hoch, dass es unmöglich wird, in die bestimmte Zelle zu schreiben.
Somit haben SSD-Datenzellen eine endliche Anzahl von Schreibvorgängen. Das bedeutet jedoch nicht, dass eine SSD nicht lange hält! Lesen Sie unseren Artikel über die durchschnittliche Lebensdauer von HDDs, SSDs und Flash-Laufwerken wenn du mehr wissen willst. Hoffentlich haben Sie jetzt ein besseres Verständnis für die Funktionsweise von Solid-State-Laufwerken.
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Joel Lee ist seit 2018 Chefredakteur von MakeUseOf. Er hat einen B.S. in Informatik und über neun Jahre professionelle Schreib- und Redaktionserfahrung.
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