PC-Turbo SSD

Schnellerer PC dank Solid-State Disk

Praxis & Tipps | Tipps & Tricks

Solid-State Disks beschleunigen das Arbeiten am PC oder Notebook drastisch. Doch noch sind sie zu teuer, um eine Festplatte vollständig zu ersetzen. Hybrid-Festplatten oder SSD-Caching vereinen die Vorzüge beider Speichertypen und ersparen so manchen Konfigurationsaufwand.

Mehrkern-Prozessoren, leistungsstarken Grafikkarten und gigabyteweisem Arbeitsspeicher zum Trotz fühlt sich das Arbeiten selbst an neuen PCs oft nicht richtig schnell an: Die Festplatte liefert Daten nicht schnell genug. Während sie recht gemächlich ihre Schreib-/Leseköpfe an die passende Position über der Magnetscheibe fährt, um Daten zu lesen und zu schreiben, langweilt sich die CPU und der Anwender verliert wertvolle Sekunden. Doch dagegen gibt es ein praktisches Mittel: Solid-State Disks. Sie speichern Daten in Flash-Chips und kommen ohne bewegliche Teile aus. Sie sind deshalb vor allem bei verteilten Zugriffen erheblich schneller.

Besonders günstige Exemplare mit 128 GByte (siehe Artikel auf S. 108) kosten nur noch 65 Euro. Das reicht für die Installation des Betriebssystems und die am häufigsten verwendeten Anwendungen. Eine SSD in den PC oder das Notebook einzubauen ist ein kleiner Eingriff mit großer Wirkung: Öffnet man in Windows einen großen Ordner mit JPEG-Bildern, zeigt der Explorer die Thumbnails sofort an, selbst wuchtige Anwendungen wie Photoshop starten blitzschnell. Voraussetzung dafür ist allerdings eine schnelle CPU. Bei älteren Systemen ist der Prozessor und nicht die Platte der Flaschenhals. Dann bringt auch eine SSD als Datenturbo sehr wenig.

Der Nachteil von SSDs: Ihr Speicherplatz ist noch knapp bemessen: Für 256 GByte werden mindestens 165 Euro fällig. Größere Exemplare mit 512 GByte kosten wenigstens 350 Euro und sind damit unwirtschaftlich. Sinnvoll ist daher die Kombination aus Festplatte und SSD. Auf die SSD speichert man das Betriebssystem und die am häufigsten verwendeten Programme, die schnell starten sollen. Große Brocken wie die Musik- und Videosammlung, die von den kürzeren Zugriffszeiten einer SSD kaum profitieren, lagert man auf Platte aus. Die muss dann nicht besonders schnell sein. Besser ist ein leises Exemplar mit geringem Stromverbrauch und niedriger Drehzahl. Tipps zur Datentrennung und zum Umzug des Betriebssystems entnehmen Sie früheren Artikeln [1, 2]. Wie Sie Windows für den SSD-Einsatz abspecken, können Sie außerdem in der vorherigen Ausgabe nachlesen [3].

SSD-Marktüberblick

SSDs mit 128 GByte sind ab 65 Euro zu haben. Mehr Raum lassen 256-GByte-Exemplare zum doppelten Preis. Zu klein sollte man die SSD keinesfalls wählen. Windows 7 allein belegt zwar nur 6 GByte, doch die Anwendungen muss man dann noch hinzurechnen. Um wirklich komfortabel arbeiten zu können, empfehlen wir SSDs mit mindestens 120 GByte. SSDs mit 80 GByte oder weniger eignen allenfalls für SSD-Caching – dazu später mehr.

Solid-State Disks bieten die Hersteller fast ausschließlich in der Notebook-kompatiblen 2,5"-Bauform an. Für den PC braucht man also immer einen Einbaurahmen für einen 3,5"-Laufwerksschacht, welcher aber oft beiliegt. Die Bauhöhe der SSD – wahlweise 7 oder 9,5 Millimeter – spielt im PC keine Rolle, wohl aber im Notebook. In herkömmliche Notebooks passen 9,5-mm-SSDs, in besonders flache nur 7-mm-Versionen.

Aktuelle SSDs erreichen per SATA 6G mehr als 500 MByte/s, per PCI Express sogar mehr als 2 GByte/s (siehe Artikel auf S. 112). Der eigentliche Vorteil von SSDs sind jedoch die kurzen Zugriffszeiten, welche die Hersteller in Ein- und Ausgabeoperationen pro Sekunde (I/Os pro Sekunde, IOPS) messen. Während es die schnellsten Festplatten gerade einmal auf 300 IOPS bringen, schaffen Server-SSDs mindestens 200 000. Doch für den typischen Einsatz im PC oder Notebook braucht es diese Leistung nicht: Mit bis zu 100 000 IOPS sind die besten SATA-6G-SSDs mehr als ausreichend gerüstet.

SATA-6G-SSDs lassen sich auch an SATA-II-Ports älterer Rechner betreiben. Dann ist zwar auch die Geschwindigkeit geringer, doch schnelle Modelle schaffen dann wie SATA-II-SSDs immer noch mindestens 30 000 IOPS, also das gut Hundertfache der flottesten Festplatten. Der Beschleunigungseffekt gegenüber einer Magnetplatte ist gefühlt der gleiche [4]. Fürs Notebook ist die Anschaffung einer SATA-II-SSD oder einer nicht ganz so schnellen SATA-6G-SSD sogar sinnvoller, weil sie weniger Strom schluckt. Umgekehrt ausgedrückt: Je höher die Übertragungsgeschwindigkeiten und je mehr IOPS eine SSD bewältigt, desto höher ist meistens auch die Leistungsaufnahme. Die schnellsten SATA-6G-Exemplare belasten den Notebook-Akku mit bis zu 5 Watt und verbrauchen damit doppelt so viel Strom wie herkömmliche Notebook-Platten. Außerdem werden sie im Betrieb sehr warm. Im Leerlauf sind viele SSDs nicht sparsamer als 2,5"-Festplatten – die Akkulaufzeit verlängert sich bei Notebooks also nicht unbedingt.

Es gibt auch noch SSDs mit IDE-Schnittstelle zu kaufen. IDE limitiert zwar die sequenziellen Transferraten auf höchstens 133 MByte/s, doch mehrere tausend IOPS sollen auch solche SSDs schaffen. Theoretisch könnten also auch sie mit ihren kurzen Zugriffszeiten den Rechner beschleunigen, aber wir raten von der Anschaffung ab. Schon der Einbau birgt Tücken: Um Daten auf SSD umzuziehen, müssen Sie einen USB-IDE-Adapter auftreiben, hantieren mit störanfälligen IDE-Kabeln, möglicherweise drohen Kompatibilitätsprobleme. Und selbst wenn bei Ihnen alles auf Anhieb klappt: Der Aufwand ist es unserer Erfahrung nach selten wert. Zwar können auch IDE-SSDs den Anwendungs- oder Betriebssystemstart verkürzen, das große Aha-Erlebnis wie beim Einsatz von SATA-SSDs bleibt aber oft aus – meistens ist in solchen Uralt-Rechnern der Prozessor zu schlapp.

Abgesehen von diesem Spezialfall arbeiten praktisch alle aktuellen SSDs rasend schnell. Da die Hersteller unterschiedliche Flash-Chips und Controller-Technik verwenden, sind zwar deutliche Geschwindigkeitsunterschiede zwischen verschiedenen SSDs messbar, wirken sich bei typischer Arbeit im Notebook oder PC aber kaum aus. Die Kaufentscheidung sollte man daher auch anhand von Garantieversprechen und Erreichbarkeit des technischen Supports (siehe Artikel auf S. 108) treffen. Einen Ersteindruck von der Zuverlässigkeit bestimmter SSDs bekommt man in einschlägigen Internetforen.

Auch vom Anwendungszweck hängt es ab, für welche SSD man sich entscheidet: Die weitverbreiteten Exemplare mit Sandforce-Controller erreichen ihr hohes Tempo etwa durch Datenkompression und eignen sich damit nicht so gut für Verschlüsselung per Software, etwa TrueCrypt [5]. Da sich verschlüsselte Dateien nicht weiter komprimieren lassen, sinkt die Schreibgeschwindigkeit in einem solchen Fall auf ungefähr ein Fünftel. Unabhängig davon weisen die Entwickler von TrueCrypt darauf hin, dass sich Solid-State Disks generell weniger gut für sichere Verschlüsselung eignen: Durch die Wear-Leveling-Algorithmen der SSD-Firmware können Lücken in der Verschlüsselung entstehen (siehe c’t-Link am Ende des Artikels). SSDs, die Daten selbsttätig in Hardware verschlüsseln, sind für bestimmte Anwendungsfälle besser geeignet [6].

Aber nicht nur, wenn Sie Daten auf SSD verschlüsseln, wirkt sich die Datenkompression von Sandforce-SSDs negativ aus: Auch wenn Sie häufiger Filme oder Bilder – also komprimierte Dateien – auf SSD kopieren, werden Sie die Bremse beim Schreiben spüren. Andere SSDs kennen diese Effekte nicht. Andererseits kommt bei typischen Desktop-PCs und Notebooks das Schreiben von Daten seltener vor als das Lesen.

SSD-Caching

Im PC ist üblicherweise Platz genug, um außer der Festplatte noch eine SSD zusätzlich einzubauen. Je nach Füllstand der vorhandenen Systempartition auf der Festplatte kann der Umzug einer bestehenden Installation auf SSD sehr aufwendig sein, wenn man Daten nicht trennen mag. Doch auch dann lassen sich Festplattenzugriffe durch zusätzlichen Flash-Speicher beschleunigen. Die Lösung lautet: SSD-Caching.

In den Rechner baut man zusätzlich zu der vorhandenen Festplatte eine SSD ein und bindet diese mit spezieller Software als Festplattenpuffer ein. Der Vorteil gegenüber einer simplen Kombination aus Platte und SSD als Einzellaufwerke: Die Systempartition der Festplatte bleibt unverändert, man muss sie nicht erst mühsam kopieren oder verkleinern. Es genügt, die SSD an einen freien SATA-Port zu stöpseln, eine SSD-Caching-Software oder den nötigen Treiber zu installieren und neu zu starten. Danach bekommt man – abgesehen von einer höheren Reaktionsgeschwindigkeit des Systems – nichts mehr davon mit. Gegenüber Windows erscheint der Plattenverbund als ein großes Laufwerk mit der Kapazität einer Festplatte und annähernd der Geschwindigkeit einer SSD. Bis zu 2 Terabyte Festplattenspeicher lassen sich im PC problemlos mit einer SSD für Caching kombinieren.

Das funktioniert auch in Notebooks, die einen mSATA-Steckplatz besitzen. Dort können dann miniaturisierte SATA-SSDs andocken. Die sogenannten mSATA-SSDs sehen aus wie PCI Express Mini Cards, übertragen Daten aber per Serial ATA [7]. Auch auf einigen PC-Mainboards ist ein solcher Anschluss inzwischen zu finden. Im PC kann man für SSD-Caching jedoch auch jede andere herkömmliche 2,5"-SATA-SSD verwenden, die noch nicht einmal besonders groß sein muss: 20 bis 64 GByte reichen aus.

Intel vermarktet speziell für SSD-Caching die SSD 311 mit 20 oder 24 GByte und SATA-II-Schnittstelle (3 GBit/s), die dank SLC-Flash auch beim Schreiben sehr schnell arbeitet, allerdings mit etwas über 100 Euro sehr teuer ist. Exemplare anderer Hersteller mit Multi-Level-Cell-(MLC-)Flash und SATA-6G-Schnittstelle (6 GBit/s) und höheren Lesetransferraten sind deutlich günstiger. Zwar schreiben sie nicht ganz so schnell, bieten aber dennoch eine höhere Beschleunigungswirkung, da die Leseleistung höher ist [8].

Cache me if you can

SSD-Caching funktioniert bislang nur unter Windows 7 und Vista an Mainboards mit neueren Intel-Chipsätzen (Z68, Z77, H77) und dem Rapid-Storage-Technology-(RST-)Treiber (siehe c’t-Link am Ende des Artikels) von Intel, der seit Version 10.5 die sogenannte Smart-Response-Technik unterstützt. Chipsatz- und hostadapterunabhängig funktionieren spezielle Caching-SSDs von Corsair (Accelerator), Crucial (Adrenaline) oder OCZ (Synapse Cache), die mit einer Caching-Software von Nvelo geliefert werden [9, 10]. Die Firma EliteBytes bietet mit VelosSSD2012 ein Programm für SSD-Caching an, das mit beliebigen SSDs funktioniert (siehe c’t-Link). Und Highpoint verkauft im Rahmen der Baureihe RocketHybrid PCI-Express-SATA-Hostadapter, an denen sich jeweils eine Festplatte und eine SSD für SSD-Caching miteinander kombinieren lassen [11]. Auch diese funktionieren nur unter Windows 7, Vista und Server 2008. Gleiches gilt für einige Mainboards mit speziellen Marvell-SATA-Adaptern.

Bei Intels Smart-Response-Technik darf der SSD-Cache zwischen 18,6 und 64 GByte groß sein. Für die optimale Größe gibt es keine pauschale Empfehlung: Bei typischer Büroarbeit braucht man nicht mehr als das Minimum. Wer viele unterschiedliche Spiele startet, die jeweils mehrere Gigabyte belegen, sollte den SSD-Cache jedoch ruhig größer wählen.

In der Funktionsweise unterscheiden sich die verschiedenen Caching-Lösungen erheblich, doch es gibt auch Gemeinsamkeiten: Die SSD puffert in der Regel alle Partitionen von genau einer Festplatte (oder einem RAID). Diese muss einen Master Boot Record (MBR) sowie höchstens 2 Terabyte Kapazität besitzen. Nur die EliteBytes-Software verspricht, auch GPT und UEFI zu unterstützen. Dennoch raten wir auch aus anderen Gründen momentan eher davon ab, Windows im UEFI-Modus zu installieren (siehe Folgeartikel).

Beim SSD-Caching entscheidet die Software anhand der Zugriffsmuster des Anwenders, welche Daten zusätzlich auf SSD gespeichert werden. Wie bei einer Hybrid-Platte bedeutet dies: Häufig benutzte Daten laden so schnell wie von SSD, bei selten benutzten oder aus dem Cache verdrängten ergibt sich kein Beschleunigungseffekt. Im Vergleich zu einer gewöhnlichen Kombination aus SSD und Festplatte gewinnt man so jedoch mehr Datensicherheit: SSD-Pannen verlieren ihren Schrecken, weil alle Daten zusätzlich auch auf Festplatte gespeichert sind.

Intels Smart-Response-Technik kennt neben dem sogenannten Write-Through-Modus, der Festplatte und SSD simultan beschreibt, auch eine Write-Back-Betriebsart. Auch manche Caching-SSDs wie Corsairs Accelerator nutzen dieses Verfahren. Dabei dient die SSD als Schreibpuffer. Um das Synchronisieren der SSD mit der Festplatte kümmert sich die Software automatisch. Der Write-Back-Modus bringt nach unseren Messungen minimal mehr Tempo, steigert aber auch das Risiko von Datenverlusten, wenn die SSD ausfällt.

Die Highpoint-Adapter kennen neben der Standard-Betriebsart („Safe“) noch einen Capacity-Modus, in dem SSD und Festplatte zu einem großen Laufwerk verkettet werden. Dann kann man die volle Kapazität beider Massenspeicher nutzen, allerdings torpediert man dabei einen entscheidenden Vorteil von SSD-Caching: Bei der Einrichtung eines solchen Speicherverbundes gehen die zuvor auf Festplatte gespeicherten Daten verloren.

Highpoint bietet zu seinen Adaptern außerdem ein Verwaltungstool, mit dem sich überwachen lässt, welche Anwendungen aktuell durch das SSD-Caching beschleunigt werden. Und wer möchte, kann anders als bei anderen Hybrid-Speicherlösungen bestimmte Anwendungen zu dieser Liste hinzufügen, um sie durch den SSD-Cache gezielt zu beschleunigen.

So praktisch SSD-Caching auch sein mag: Es ist nicht geeignet, um es im Multi-Boot-Betrieb mit mehreren Betriebssystemen zu verwenden. Vorsicht ist auch beim Backup der Systempartition angebracht: Viele Datensicherungsprogramme wissen mit solchen Hybrid-Speichern außerhalb von Windows nichts anzufangen. Bei Intels Smart-Response-Technik gibt es zwei Möglichkeiten, um dennoch ein funktionierendes Image zu erstellen: Entweder Sie schalten im RST-Manager von Intel vorübergehend die SSD-Beschleunigung ab oder verwenden die in Windows integrierte Backup-Funktion („Systemabbild erstellen“). Dieses Systemabbild können Sie über die Nothilfe-Funktionen der Installations-DVD von Windows 7 zurückspielen, müssen dafür aber den sogenannten F6-Treiber für den RAID-Modus von Intel auf einem USB-Stick parat haben.

Hybrid-Festplatten

Bevor SSD-Caching populär wurde, kam Festplattenhersteller Seagate auf die Idee, Festplatte und Flash-Speicher in einem Laufwerk zu kombinieren. Die 2,5"-Hybrid-Platte mit dem Namen Momentus XT gibt es mittlerweile in zweiter Generation mit 750 GByte Speicherkapazität und 8 GByte schnellem Single-Level-Cell-(SLC-)Flash zu kaufen [12]. Dieser dient der Platte neben dem üblichen DRAM-Cache als nichtflüchtiger Pufferspeicher für Lesezugriffe. In den Flash-Cache kopiert die Platte von der Magnetscheibe selbsttätig Daten, die besonders häufig gelesen werden. Welche das sind, entscheidet die Firmware der Platte adaptiv anhand des Nutzungsverhaltens des Anwenders.

Bei einer Hybrid-Platte ist die Beschleunigungswirkung nicht sofort spürbar – schließlich muss die Platte erst lernen, welche Daten häufig verwendet werden und damit puffernswert sind. Doch meistens schon nach dem zweiten oder dritten Aufruf starten Programme spürbar zackiger. Ob SSD-Feeling aufkommt, hängt aber von der Nutzungsweise ab: Sobald sich das Nutzerverhalten ändert, dauert es wieder ein wenig, bis die richtigen Daten im Cache stehen. Von einer Hybrid-Festplatte profitieren also vor allem diejenigen, die mit wenigen Anwendungen arbeiten. Nicht nur deshalb will die Anschaffung wohlüberlegt sein: Gegenüber herkömmlichen 750-GByte-Festplatten kostet die Momentus XT von Seagate einen Aufpreis von gut 70 Euro – dafür bekommt man mittlerweile auch eine SSD mit 128 GByte. Für einen stationären PC eignet sich die Momentus XT wegen ihrer bescheidenen Speicherkapazität weniger.

Was nehme ich?

Angesichts drastisch gefallener SSD-Preise erscheinen Hybrid-Speicherlösungen seltener attraktiv. Hybrid-Festplatten wie Seagates Momentus XT funktionieren immerhin betriebssystemunabhängig und vermurksen keine Backups. SSD-Caching erspart den kompletten Umzug des Betriebssystems von Platte auf SSD. Der Beschleunigungseffekt gegenüber dem Betrieb des PC oder Notebooks mit herkömmlicher Magnetplatte ist in beiden Fällen deutlich spürbar. Für den vollen SSD-Effekt müssen Sie jedoch den Rechner von SSD starten lassen. Auf den folgenden Seiten liefern wir Hinweise zum Umgang mit SSDs, einen Test von SSD-Schnäppchenmodellen und einen Ausblick auf zukünftige SSD-Technik. (boi)

Literatur
  1. [1] Boi Feddern, Platten-Tandem, Mehr Performance mit SSD plus Festplatte, c’t 17/10, S. 138
  2. [2] Axel Vahldiek, Fensterumbau, Windows 7 mit Bordmitteln auf kleine SSD umziehen, c’t 22/11, S. 144
  3. [3] Axel Vahldiek, Ballast abwerfen, Platz schaffen auf der Windows-7-Partition, c’t 17/12, S. 74
  4. [4] Boi Feddern, Am Limit, Die Geschwindigkeit von SATA-II- und SATA-6G-SSDs in der Praxis, c’t 15/12, S. 150
  5. [5] Boi Feddern, Grenzgänger, Noch schnellere und zuverlässigere SSDs mit SATA-II- und SATA-6G-Schnittstelle, c’t 26/11, S. 102
  6. [6] Boi Feddern, Sicher verstaut, Festplatten und SSDs mit integrierter Datenverschlüsselung, c’t 6/12, S. 174
  7. [7] Boi Feddern, Wertmarken, Mini-PCIe-SSDs mit mSATA-Schnittstelle für Notebooks, c’t 10/11, S. 64
  8. [8] Benjamin Benz, Vollausbau, Sandy-Bridge-Mainboards mit SSD-Cache, c’t 16/11, S. 96
  9. [9] Schnell schneller, c’t 1/12, S. 52
  10. [10] Antreiber, ct  11/12, S. 54
  11. [11] Platten-Booster, c’t 11/11, S. 62
  12. [12] Boi Feddern, Platten-Karussell, 3,5-Zoll-Festplatten mit mehr als 200 Megabyte pro Sekunde und neue Hybrid-Platten, c’t 4/12, S. 110

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