SSDs und HDDs im Vergleich

SSD oder HDD?

In den letzten 1.5 Jahren hat der SSD Markt gewaltige Schritte gemacht. Neben dauernd fallenden Preisen, steigt auch die Leistung mit jeder Generation. Die Kinderkrankheiten werden langsam auskuriert und dadurch empfehlen sich SSDs bereits als Alternative zu aktuellen HDDs in Notebooks. Wie drei aktuell leistbare und schnelle Consumer SSDs (Vertex, Torqx und X25-M) im Vergleich mit vier 2.5“ HDDs und einer externen SSD für Notebooks abschneiden, erfahren Sie in folgendem Testbericht.

SSD versus HDD Vergleich

SSD Einführung

Die Abkürzung SSD steht für Solid State Disk und bezeichnet ein Laufwerk, welches aus nichtflüchtigen Speicherchips aufgebaut wird (und nicht wie bei HDDs aus Magnetscheiben). Es gibt zwei Arten von Speicherchips, welche in aktuellen SSDs eingesetzt werden. SLC (Single-Level Cell) NAND Speicher und MLC (Multi-Level Cell) NAND Speicher. SLC Chips speichern pro Transistor nur 1 Bit (0 oder 1) und können dadurch schneller ausgelesen und beschrieben werden. MLC speichern 2 Bit (00, 01, 10 oder 11) pro Transistor. Dadurch passen zwar doppelt so viele Daten auf die Chips, jedoch sinkt die durchschnittliche Lese- (2x) und Schreibgeschwindigkeit (3x) pro NAND Zelle. Jedoch kann in einer Operation das doppelte ausgelesen / geschrieben werden. Außerdem leidet die Haltbarkeit der  SSD darunter (10.000 Schreib-/Löschzyklen bei MLC und 100.000 Schreib-/Löschzyklen bei SLC). Wir widmen uns hier nur SSD Laufwerken mit MLC Chips, da SLC SSDs aufgrund hoher Preise noch nicht massentauglich sind.

Die einzelnen Speicherzellen sind nun organisiert in Pages = 4KB. Dies ist die kleinste Einheit, die geschrieben und gelesen werden kann. 128 Pages (512 KB) sind dann nochmals organisiert in Blocks. Und hier liegt auch das größte Performance-Problem von SSDs. Es können nämlich nur ganze Blöcke gelöscht werden. Wenn man nun einen einzelnen 4KB Bereich überschreiben will, muss der Controller 512 KB auslesen (1 Block) die Daten im Speicher verändern und dann den Block löschen und die veränderten Daten zurückschreiben. Dadurch wird eine 4KB Schreibaktion zur langsamen Kette von Befehlen.

Überschreiben sollte ja eigentlich nicht oft vorkommen – leider falsch. Da HDDs Daten nur schreiben können, gibt es bei ihnen kein Löschen. Dadurch reichen die Betriebssysteme den Löschbefehl für Daten gar nicht weiter zum Laufwerk. Je länger man das Laufwerk also schon benutzt hat, desto mehr Schreibzugriffe müssen Daten überschreiben. Für SSDs ganz schlecht.

Um dies zu verhindern gibt es verschiedene Strategien. Einerseits kann sich der SSD Controller mittels verschiedenster Strategien um das Problem kümmern. Zum Beispiel beschreibt er zuerst leere Zellen und optimiert im Hintergrund die Speicherstruktur. Ein weiterer Ansatz wäre, wenn das Betriebssystem den Löschbefehl weiterreichen würde. Hierzu wurde der TRIM Befehl eingeführt. Dadurch wird zwar das Löschen von Daten deutlich langsamer, jedoch sollte die Schreibrate (die in der Anwendung deutlich öfter stattfindet) nicht mehr einbrechen. Leider wird der TRIM Befehl noch nicht von allen SSDs und Betriebssystemen (derzeit nur neuere Linux Kernel und das kommende Windows 7) unterstützt.

Ein weiteres Problem bei SSDs ist die limitierte Anzahl von 10.000 Schreib-/Löschzyklen bei MLCs. Auch hierum muss sich der verwendete Controller kümmern, damit es nicht zu Datenverlust führt. Um die Abnutzung der Zellen gleichmäßig zu verteilen und gegebenenfalls einzelne auszuschließen, bieten alle SSDs noch zusätzlichen (nicht benutzbaren) Speicherplatz (die X25-M soll z.b. 7-8% zusätzlichen freien Speicher haben).

Da die einzelnen NAND ICs (die einzelnen Speicherchips auf der SSD) nicht sonderlich schnell sind (5-40 MB/Sekunde), schreibt und liest der Controller parallel von verschiedenen Chips. Aktuelle SSDs haben zwischen 4 bis 10 Kanäle und können so auf die theoretischen Geschwindigkeiten kommen, die in den Datenblättern stehen.

Ein Vorteil der SSDs gegenüber der HDDs ist die positions-unabhängige Schreib- und Lesegeschwindigkeit. HDDs haben durch die Scheibenstruktur den Nachteil das die Daten innen viel langsamer gelesen und geschrieben werden können als außen auf der Platte.

Detailliertere Informationen über den genauen Aufbau und das Löschproblem bei SSDs finden Sie in dem detaillierten Artikel über SSDs bei Anandtech (in Englisch).

Rotierende Magnetscheiben bei HDDs versus Speicherchips bei SSDs
Rotierende Magnetscheiben bei HDDs versus Speicherchips bei SSDs

Installation von SSDs

Bei der Installation von SSD Laufwerken, muss man eigentlich nichts anders machen, als bei normalen HDDs. Einige SSDs der 1. Generation hatten jedoch Probleme mit der Installation des Betriebssystems (zu langsame Zugriffszeiten führten zu Time-Outs), dies war jedoch bei unseren internen SSDs nicht der Fall.

Optimierungen

Im Betrieb sollte man die automatische Defragmentierung (z.B. in Vista) abschalten, da die Defragmentierungstools auf HDDs optimiert sind und bei SSDs mehr Schaden als nützen. Einige Quellen empfehlen auch Prefetch und Superfetch auszuschalten, um die Zugriffe (und damit die Abnützung) zu vermindern.

Testsysteme

Als Testsysteme für unseren umfangreichen Tests verwendeten wir drei verschiedene Notebooks. Im Acer Aspire 8935G führten wir die meisten synthetischen Benchmarks durch. Durch den Einsatz der aktuellen Intel Generation (Intel GM45 mit ICH9M) und dank eines zweiten freien 2.5“ HDD Schachts war ein ungestörtes Messen möglich.

Für die Mac OS X und Vista Installations- und Boottests haben wir ein Apple MacBook Aluminium mit 2.0 GHz Core 2 Duo und Nvidia 9400M Chipsatz genommen (vom Herbst 2008).

Für die Upgrade Tests musste unser altes 2.2 GHz MacBook Pro (Mid 2007) herhalten. Es besitzt noch einen Intel Chipsatz mit ICH8M Southbridge.

Acer Asprie 8935G (ICH9M)
Acer Asprie 8935G (ICH9M)
MacBook Aluminium 2.0 GHz (9400M)
MacBook Aluminium 2.0 GHz (9400M)
MacBook Pro 2.2 GHz (ICH8M)
MacBook Pro 2.2 GHz (ICH8M)

Benchmarks mit unbenutzten SSDs

Um die max. Leistung der SSD Laufwerke festhalten zu können, haben wir die Laufwerke vor den Durchläufen mit HDD Erase (Intel) und den eigenen Tools von Patriot und OCZ zurückgesetzt.

Der HDTune File Benchmark schreibt Dateien verschiedener Größe (und Blockgrößen) auf die Festplatte. Wir haben die maximale Lese- und Schreibrate in unten stehendem Diagramm festgehalten. Bei diesem Benchmark sehen wir auch die oft beworbene maximale Lese- und Schreibraten der Laufwerke. Die Patriot Memory Torqx zeigt hier im Schnitt die besten Ergebnisse. Die Intel Consumer SSD wird anscheinend vom Controller beim Schreiben auf 75 MB/Sekunde beschnitten, wodurch Sie beim Schreiben einen der hinteren Plätze einnimmt. Beim Lesen jedoch zeigt die Intel SSD allen anderen die Rücklichter. Interessant ist die Performance der per eSATA angebundenen OCZ Throttle. Sie kann beim Lesen gut mit den maximalen Datenraten der Festplatten mithalten. Nur beim Schreiben fällt sie deutlich zurück.

HDTune Pro File Benchmark: Im Schnitt gewinnt die Torqx, da die Intel bei den Schreibraten beschnitten ist. Bei den Festplatten ist die Seagate ST9320421 meistens die schnellste. Nur die 32KB Performance der MK3254GS ist beachtlich.
HDTune Pro File Benchmark: Im Schnitt gewinnt die Torqx, da die Intel bei den Schreibraten beschnitten ist. Bei den Festplatten ist die Seagate ST9320421 meistens die schnellste. Nur die 32KB Performance der MK3254GS ist beachtlich.

Auch der Maxima beim ATTO Benchmark geben die maximalen Lese- und Schreibraten der getesteten Platten wieder. Das Bild ist sehr ähnlich zum File Benchmark von HDTune. Neu in diesem Diagramm ist ein RAID 0 Verbund aus drei Seagate ST9500420A Festplatten (500 GB, 7200 U/Min.) mit Desktop X58 ICH10R Chipsatz (im mySN QXG7 von Schenker). Dieser Verbund kann sich bei den sequentiellen Schreib- und Leseraten auf Niveau der SSDs begeben. Die Zugriffszeiten bleiben jedoch klarerweise deutlich höher. Bei den Festplatten ist wieder die Seagate die Siegerin, knapp vor der Toshiba. Die zwei 500 GB / 5400 U/Min. HDDs bleiben deutlich zurück.

In den sequentiellen max. Schreib- und Leseraten kann ein RAID 0 Verbund aus 3 HDDs gut mit den SSDs mithalten (bzw. sie sogar übertreffen). Die gefühlte Geschwindigkeit ist jedoch deutlich geringer als die einer SSD.
In den sequentiellen max. Schreib- und Leseraten kann ein RAID 0 Verbund aus 3 HDDs gut mit den SSDs mithalten (bzw. sie sogar übertreffen). Die gefühlte Geschwindigkeit ist jedoch deutlich geringer als die einer SSD.

Auch im sequentiellen Schreibbenchmark von HDTune sieht man gut die Beschränkung der X25-M auf 75 MB/s. Die SSD Laufwerke zeigten nahezu lineare Schreibraten rund um den Durchschnitt (mit einzelnen Ausreißern nach unten, die das Minimum festlegen, wie bei der Intel SSD). Die Festplatten werden jedoch über die Platte langsamer wegen dem unterschiedlichen Ringdurchmesser je nach Position. Das Schlusslicht ist erwartungsgemäß der eSATA Stick von OCZ.

Neben den guten sequentiellen Schreibfähigkeiten der SSDs mit Barefoot Controller von Indilix (Torqx und Vertex) stechen vor allem die minimalen Zugriffszeiten aller SSDs (auch der Throttle) hervor.
Neben den guten sequentiellen Schreibfähigkeiten der SSDs mit Barefoot Controller von Indilix (Torqx und Vertex) stechen vor allem die minimalen Zugriffszeiten aller SSDs (auch der Throttle) hervor.

Im sequentiellen Lesebenchmark von HDTune sind die internen SSDs die klaren Gewinner. Mit etwa 165 MB / Sekunde liegen alle drei praktisch gleich auf. Bei den Zugriffszeiten zeigen sie dann ihre wahre Stärke. Mit nur 0,2 ms Zugriffszeit gegenüber den 15-19 ms der Festplatten bieten sie einen signifikanten Vorteil. Bei den Festplatten sieht man gut die Steigerung von 5400 Umdrehungen/Minute  HDDs, der Samsung und der 500 GB Toshiba Platte zu den 7200 U/Min  Modellen, der 320 GB Toshiba und Seagate HDD. Die Throttle von OCZ kann hier gut mit den Festplatten mithalten, bei deutlich besseren Zugriffszeiten (auf Niveau der internen SSDs). Dieses Bild bestätigt auch der HDTach Benchmark, welcher sehr ähnliche Ergebnisse aufweist.

HDTune - Sequentieller Lese Benchmark
HDTune - Sequentieller Lese Benchmark
HDTach - Leserate
HDTach - Leserate

Der h2benchw Benchmark zeigt bei der Zonenmessung nochmals gut die sequentielle Schreib- und Leseperformance der einzelnen Speichermedien. Die Schreibschwäche der Throttle und Intel X25-M, ansteigende Ergebnisse der HDDs (vom langsamen Minimalwert über den Mittelwert bis zum Maximalwert) und die Unterschiede zwischen 5400 U/ Min und 7200 U/Min Platten sind im "Stacked Bar" Diagramm gut ersichtlich.

h2benchw - Zonenmessung der Lese- (blau) und Schreibgeschwindigkeit (rot): Torqx knapp vor Vertex - dahinter X-25M (wegen der beschnittenen Schreibgeschwindigkeit). Mit deutlichem Abstand folgen die Festplatten und die Throttle.
h2benchw - Zonenmessung der Lese- (blau) und Schreibgeschwindigkeit (rot): Torqx knapp vor Vertex - dahinter X-25M (wegen der beschnittenen Schreibgeschwindigkeit). Mit deutlichem Abstand folgen die Festplatten und die Throttle.

Wenn man sich die Zugriffszeiten der HDDs und SSDs mittels h2benchw im Detail ansieht, gewinnen auch hier klar die SSDs. Gut sichtbar ist auch die konstante Zugriffszeit über die gesamte Kapazität bei den SSDs. Die HDDs brauchen bei den Zugriffen auf die gesamte HDD im Schnitt deutlich länger als auf die ersten 504MB. Wieder ein Phänomen der Magnetscheiben und der Spurposition.

Die Zugriffszeiten der SSDs sind auch im Detail bei der h2benchw Messung durchgehend hervorragend. Nur die externe Throttle verzeichnet einen deutlichen Ausreißer über die gesamte Disk. Zum Vergleich haben wir auch noch das RAID 0 Array (nur lesend, da ein Systemverbund) hinzugenommen. Die Zugriffszeiten sind hier nur auf Niveau einer einzelnen Festplatte.
Die Zugriffszeiten der SSDs sind auch im Detail bei der h2benchw Messung durchgehend hervorragend. Nur die externe Throttle verzeichnet einen deutlichen Ausreißer über die gesamte Disk. Zum Vergleich haben wir auch noch das RAID 0 Array (nur lesend, da

Die Ergebnisse der Messung der Anwendungsprofile mittels h2benchw müssen laut Autor des Tools mit etwas Vorsicht betrachtet werden. „Diese Messung ist inzwischen nicht mehr aussagekräftig, da sich einerseits das Zugriffsverhalten von Betriebssystem und Anwendungen geändert hat und andererseits einige Annahmen, auf denen die Profile basieren, heute nicht mehr gelten. So liefern einige Teilprofile mit aktuellen Festplatten unrealistisch überhöhte Messergebnisse.“ Dadurch lässt sich auch das stark überhöhte Ergebnis der Seagate ST9320421AS beim Virus Profil „F-Prot“ erklären. Die restlichen Ergebnisse passen zu den Eindrücken aus den anderen Tests. Die internen SSDs gewinnen mit Abstand gegen die Festplatten. Die Throttle, ist trotz guter Leseraten, deutlich schwächer als alle HDDs.

Bei den Applikationsprofilen zeigt sich die Stärke der internen SSDs und die Schwäche der Throttle. Der hohe F-Prot Wert bei der Seagate HDD dürfte nicht praxisrelevant sein.
Bei den Applikationsprofilen zeigt sich die Stärke der internen SSDs und die Schwäche der Throttle. Der hohe F-Prot Wert bei der Seagate HDD dürfte nicht praxisrelevant sein.
Auch im Gesamtscore spiegelt sich das Bild der Einzelergebnisse wieder und bescheinigt den internen SSDs eine tolle Performance.
Auch im Gesamtscore spiegelt sich das Bild der Einzelergebnisse wieder und bescheinigt den internen SSDs eine tolle Performance.

Zum Abschluss der Tests mit dem Acer Aspire 8935G führten wir noch verschiedenste Messungen mit dem Benchmark Iometer durch. Neben vier theoretischen Messungen (2MB und 4K sequentielle und zufällige Lese- und Schreiboperationen) liefen noch die zwei Anwendungsprofile IOMix und Workstation. Beide sollen die typischen Schreib- und Leseszenarien im Alltag simulieren.

Bei den Anwendungsprofilen hat die Intel SSD eindeutig die Nase vorne. Trotz der Schreibratenbegrenzung, welche man z.B. im Diagramm der 2 MB Schreibzugriffe gut sieht, spielt der Intel Controller bei Anwendungen seine Stärken aus. Dies kann auch an der praxisrelevanten Stärke bei den zufälligen 4 KB Schreibzugriffen liegen.

Bei den theoretischen Messungen punkten die beiden SSDs mit Indilix Controller. Besonders die Torqx kann sich hier noch etwas abheben.

Die Festplatten bleiben bei praktisch allen Benchmarks deutlich zurück. Besonders bei den Anwendungsprofilen ist der Abstand gewaltig.

Dank hervorragender Performance bei zufälligen 4K Schreibzugriffen, gewinnt die Intel X25-M eindeutig die Anwendungstests "Workstation" und "IOMix". Die beiden Indilix basierenden SSDs zeigen ihre unterschiedliche Optimierung und performen beide noch sehr gut. Deutlich abgeschlagen sind die HDDs und die Throttle.
Dank hervorragender Performance bei zufälligen 4K Schreibzugriffen, gewinnt die Intel X25-M eindeutig die Anwendungstests "Workstation" und "IOMix". Die beiden Indilix basierenden SSDs zeigen ihre unterschiedliche Optimierung und performen beide noch seh

Praktische Test mit dem MacBook Alu

Als praktischen Test haben wir auf einem 2.0 GHz MacBook Aluminium aus 2008 mit 9400M Chipsatz die SSDs bzw. HDDs als primäre Platte eingebaut und Mac Os X installiert. Im Vergleich gewann hier die OCZ Vertex mit einer Installationszeit von knapp 21 Minuten. Am langsamsten war erwartungsgemäß die 500 GB 5400 U/Min Samsung MH500Li mit 50 Minuten.

Auffällig gute Performance der Vertex beim Installieren von MacOs X.
Auffällig gute Performance der Vertex beim Installieren von MacOs X.

Bei den Boot Zeiten – der Zeit vom Einschalten bis zum Mac Os X Desktop können sich die SSDs klar von den HDDs absetzen. Man sieht im Diagramm gut die 3 Klassen

  1. SSDs mit 23-25 Sekunden Bootdauer
  2. 320 GB Toshiba MK3254GS mit 7200 U/min mit etwa 31-35 Sekunden und die langsame
  3. 500 GB Samsung mit 5400 U/min mit 39-47 Sekunden.
Zeit die Mac Os X benötigt um vom ausgeschalteten Zustand zum Desktop zu gelangen (mehrere Messungen).
Zeit die Mac Os X benötigt um vom ausgeschalteten Zustand zum Desktop zu gelangen (mehrere Messungen).

Mit dem frisch installierten System haben wir dann XBench 1.3 einige Male durchlaufen lassen. Leider streuen die Ergebnisse bei XBench teilweise sehr stark zwischen den Durchgängen, wodurch der Gesamtscore nicht unbedingt als wegweisend anzusehen ist. Bei den einzelnen HDD Tests sieht man jedoch gut die Ausrichtung der einzelnen SSD Firmwares auf verschiedene Schreibstrategien. Zum Beispiel ist die Intel X-25M sehr stark in den 4K Random Writes, welche gerade im täglichen Gebrauch sehr oft vorkommen sollen. Die OCZ Firmware des Indilinx Controllers zeigt ihre Stärken beim sequentiellen Schreiben (und dadurch auch beim zufälligen Schreiben größerer Blöcke). Hier limitiert bei Intel die Beschränkung auf 75MB/S. Die Torqx reiht sich meist in der Nähe der OCZ Vertex ein. Man merkt den Einsatz des selben Indilinx Controllers wie bei der Vertex. Die Samsung HDD liegt bei allen Einzeltests abgeschlagen am letzten Platz. Nur beim Gesamtscore kann sie gut mithalten.

Den XBench Festplattentest gewinnt knapp die Vertex mit (im Schnitt) 240 Punkten. Die X25-M ist zwar nur Dritte, kann aber bei den praxisrelevanten 4K Reads und Write gewinnen. Die 500 GB Festplatte liegt erwartungsgemäß abgeschlagen. Die Gesamtpunkte des XBench 1.3 spiegeln jedoch die HDD Ergebnisse nicht wieder und sind daher mit Vorsicht zu genießen.
Den XBench Festplattentest gewinnt knapp die Vertex mit (im Schnitt) 240 Punkten. Die X25-M ist zwar nur Dritte, kann aber bei den praxisrelevanten 4K Reads und Write gewinnen. Die 500 GB Festplatte liegt erwartungsgemäß abgeschlagen. Die Gesamtpunkte d

Bei der Installation von Windows Vista Business auf einem 2.0 GHz MacBook Alu (2008) per Boot Camp zeigte sich ein unerwartetes Bild. Nur die SSD von OCZ war hier schneller als die beiden Festplatten von Samsung und Toshiba (MK3254). Die Intel X-25M und die Torqx von Patriot Memory waren deutlich langsamer. Die Installation auf der Intel X-25M war mit 29 Minuten mehr als doppelt so lange als auf der Vertex mit 14 Minuten.

Zeit der Vista Installation ab der Partition bis zum ersten Dialog nach fertiger Installation in Sekunden.
Zeit der Vista Installation ab der Partition bis zum ersten Dialog nach fertiger Installation in Sekunden.

Im Windows Vista Boottest auf dem Apple MacBook (Boot Camp Partition, frisch installiertes Windows Vista Business 32 Bit mit Treibern von der Mac CD) zeigte die SSD von OCZ die besten Werte. Mit durchschnittlich 52 Sekunden war die Vertex um mehr als 10 Sekunden schneller als die zwei Festplatten. Der Unterschied zwischen SSD und HDD war hier jedoch im Schnitt nicht dramatisch. Muss man bei den 2 HDDs im Test durchschnittlich 65 Sekunden warten, zeigen die SSDs im Schnitt schon nach 56 Sekunden den Desktop.

Zeit vom Einschalten bis zum vollständig geladenen Windows Vista Business Desktop am MB Alu 2.0 (per Desktop). Kleiner ist besser - es gewinnt die Vertex.
Zeit vom Einschalten bis zum vollständig geladenen Windows Vista Business Desktop am MB Alu 2.0 (per Desktop). Kleiner ist besser - es gewinnt die Vertex.

Zu guter letzt haben wir auf dem gerade installierten Windows Vista Business noch den PCMark Vantage laufen lassen. Besonders in den HDD Scores zeigt sich die Stärke der SSDs. Eine bis zu 11x bessere Leistung attestiert Futuremark z.B. im Vergleich Samsung MH500Li zur Intel X-25M. Auch beim Vantage sieht man gut die Leistungsfähigkeit des Intel Controllers. Auch im Endergebnis zeigt sich der Wechsel von HDD auf SSD deutlich.

PCMark Vantage Ergebnisse am 9400M Chipsatz von Nvidia. Die SSDs zeigen einen deutlichen Punktegewinn im Vergleich zur HDD.
PCMark Vantage Ergebnisse am 9400M Chipsatz von Nvidia. Die SSDs zeigen einen deutlichen Punktegewinn im Vergleich zur HDD.

Benchmarks mit benützten SSDs

Wie bereits in der Einleitung erwähnt, haben die SSDs beim Überschreiben / Löschen von Daten größere Performanceprobleme. Je mehr eine SSD benutzt wird, umso häufiger müssen Daten überschrieben werden (die bereits zum Löschen markiert wurden). Dieses Überschreiben dauert leider erheblich länger als ein Schreibbefehl alleine. Die SSD Controller besitzen bereits unterschiedliche Algorithmen, um mit diesem Problem umzugehen. Solange die SSD noch Platz bietet, schreibt der Controller z.B. die Daten in leere Bereiche, um ein Überschreiben zu verhindern. Außerdem sollen die Controller von Intel und Indilix über Algorithmen zur Heilung einer fragmentierten Disk verfügen. Dadurch wird es jedoch schwierig die SSDs im gebrauchten Zustand miteinander zu vergleichen.

Um die dauerhafte Benutzung zu simulieren bzw. eine Extremsituation darzustellen, haben wir den IOMeter mit Profil „IOBenchmehrere Stunden laufen lassen und danach die Leistung gemessen. Die Messergebnisse sollen nicht direkt verglichen werden, sondern eher einen Eindruck über die Auswirkungen der Fragmentierung vermitteln.

Bei den sequentiellen Schreib- und Lesebenchmarks zeigt sich der Performanceeinbruch klarerweise nur bei den Schreibzugriffen. Hier brachen Vertex und Torqx auf etwa 24 MB / Sekunde ein, die Intel X25-M konnte 38 MB / Sekunde halten.

Nach mehreren Stunden IOMix: Deutlicher Performanceeinbruch bei den Schreibraten der SSDs (Degraded = stark benutzt versus Neuzustand). Ein direkter Vergleich der SSDs ist wg der verschiedenen Optimierungen der Controller nicht aussagekräftig.
Nach mehreren Stunden IOMix: Deutlicher Performanceeinbruch bei den Schreibraten der SSDs (Degraded = stark benutzt versus Neuzustand). Ein direkter Vergleich der SSDs ist wg der verschiedenen Optimierungen der Controller nicht aussagekräftig.

Bei den verschiedenen Profilen im Iometer Benchmark zeigt sich der starke Einbruch der SSDs bei starker Fragmentierung. Trotzdem bleiben die Messergebnisse meist deutlich über den Ergebnissen der (nicht fragmentierten) HDDs. Nur bei den sequentiellen Schreibraten von 2 MB Häppchen können die SSDs noch unter die Schreibrate der HDDs fallen (im Durchschnitt).

IOMix Performance Einbrüche der benutzten SSDs (degraded).
IOMix Performance Einbrüche der benutzten SSDs (degraded).
4K Zufällige Schreibzugriffe
4K Zufällige Schreibzugriffe
2MB Sequentielle Schreibzugriffe
2MB Sequentielle Schreibzugriffe

Da das Überschreiben von Daten bei SSDs sehr langsam ist (da nur ganze Blöcke von 128 KB gelöscht werden können) bricht die Schreibrate immer wieder auf bis zu 0,1 MB / Sekunde ein. Eine stark fragmentierte SSD zeigt bei den Schreibzugriffen meist ein starkes Zick-Zack Muster.

Starkes Zick-Zack von der max. Schreibrate zur eingebrochenen bei der Intel X-25M SSD.
Starkes Zick-Zack von der max. Schreibrate zur eingebrochenen bei der Intel X-25M SSD.
Die Torqx brach im Test auch komplett ein und schwankte nur noch rund um 30 MB/s.
Die Torqx brach im Test auch komplett ein und schwankte nur noch rund um 30 MB/s.
TRIM Befehl erst in Windows 7 und Linux
TRIM Befehl erst in Windows 7 und Linux

Abhilfe gegen die Performanceeinbrüche beim Überschreiben von Daten, sollte (in Zukunft) der TRIM Befehl bieten. Dieser veranlasst das Weiterreichen des Löschbefehls an die SSD. Derzeit wird der Befehl nur von neueren Linux Kerneln unterstützt und auch das kommende Windows 7 wird den TRIM Befehl unterstützten. Jedoch muss auch die SSD den TRIM Befehl verarbeiten können. Dies ist zum Beispiel derzeit bei der Intel X25-M nicht der Fall und soll erst bei der 2. Generation (gerade angekündigt) nachgereicht werden. OCZ und Patriot unterstützen TRIM bereits jetzt und bietet sogar ein Tool für Windows XP und Vista an (namens Wiper), welches den Befehl manuell auf der Platte ausführt.

Upgrade

Als weiteren Praxistest haben wir die integrierte, alte und volle 120 GB Festplatte (Fujitsu MHW2120BH) in einem MacBook Pro aus 2007 (2.2 GHz) gegen eine schnelle HDD oder SSD ausgetauscht. Namentlich haben wir die Toshiba MK3254GS mit 320 GB und 7200 Umdrehungen pro Minute und die zwei 120 GB SSDs mit Indilinx Controller von OCZ und Patriot Memory verwendet.

Die Ergebnisse sprechen ein deutliches Bild. Bereits der Austausch der langsamen 120 GB Festplatte durch die schnelle 320 GB HDD brachte eine spürbare Verbesserung. Das System startete fast 4x so schnell und Anwendungen wurden doppelt so schnell geöffnet. Insgesamt spürte man einen klaren Performancegewinn.
Noch schneller wurde Mac Os X mittels der zwei SSDs. Die Performance der beiden unterschied sich im Anwendungstest kaum (da auch beide den selben Controller verwenden) und überzeugte im täglichen Gebrauch. Die Ladezeiten reduzierten sich abermals enorm und auch schwergewichtige Anwendungen, wie Eclipse starten in wenigen Sekunden.
Ein weiterer spürbarer Vorteil durch den Wechsel zu SSD war das verringerte Betriebsgeräusch (da die SSDs geräuschlos arbeiten). Die Toshiba HDD war jedoch im Praxistest etwas lauter als die alte 120 GB Fujitsu Platte.

Bereits das Upgrade zur 320 GB HDD bringt deutliche Geschwindigkeitsvorteile mit sich. Mit einer SSD verkürzen sich die Startzeiten von Programmen dann nochmals deutlich und spürbar.
Bereits das Upgrade zur 320 GB HDD bringt deutliche Geschwindigkeitsvorteile mit sich. Mit einer SSD verkürzen sich die Startzeiten von Programmen dann nochmals deutlich und spürbar.

Stromverbrauch

Um den Stromverbrauch der einzelnen Probanden zu testen, haben wir die Gesamtstromaufnahme des 8935G mit dem jeweiligen Speichermedium im 2. Slot gemessen. Bei den Messungen kann sich eigentlich nur die Intel X25-M etwas von den 2.5“ Festplatten absetzen. Ohne Last sind moderne 2.5“ Festplatten auch sehr sparsam und dadurch ergibt sich nur ein geringes Einsparungspotential. Einen Vorteil beim Stromverbrauch spielen die SSDs jedoch aus. Durch ihre höhere Geschwindigkeit, sind sie mit den meisten Aufgaben (besonders Lesen) deutlich schneller fertig und können dadurch länger im Idle Mode verbleiben. Dadurch ist das SSD System bei gleicher Aufgabenstellung sparsamer über die Zeit.

Bei den Festplatten kann sich nur die 500 GB HDD von Toshiba im Lesetest etwas von der Konkurrenz absetzen.

Intel X25-M und Toshiba MK5055GSX können in ihrer Klasse durch niedrigen Stromverbrauch punkten.
Intel X25-M und Toshiba MK5055GSX können in ihrer Klasse durch niedrigen Stromverbrauch punkten.

Akkulaufzeit

Auch bei der Akkulaufzeit kommt es stark auf das Nutzungsszenario an, ob man einen Unterschied spürt. Besonders synthetische Akkubenchmarks kämpfen hier etwas, um die Vorteile der SSD darzustellen. In der praktischen Nutzung, sollte jedoch ein SSD basiertes System durch die schnellere Abarbeitung bei ähnlichem Stromverbrauch leichte Vorteile haben. 

Gewicht

Beim Gewicht gibt es nur kleine Vorteile für ein (verpacktes) SSD System. Da alle getesteten SSDs in einer Metallhülle ausgeliefert werden, ist der Gewichtsvorteil gegenüber einer 2.5“ HDD gering. Die Patriot Memory Torqx wiegt z.B. 94 Gramm und kann sich mit 5g gegen die ähnlich große Fujitsu MHW2120BH mit 5400 U/Min durchsetzen (99g). Im Vergleich zu den beiden modernen Toshiba HDDs ist der Abstand noch etwas größer (114g 320GB, 101g 500 GB).

Die Testprobanden im Detail

Intel X25-M 80 GB SSD
Intel X25-M 80 GB SSD

Intel X25-M SSD

Die Mainstream SSD der 1. Generation von Intel überzeugte vom Start weg mit einer hervorragenden Leistung, welche sich Intel jedoch auch bezahlen lies. 

Die SSD glänzt vor allem bei praxisrelevanten zufälligen 4K Lese- und Schreiboperationen und kann daher in den Anwendungsszenarien von IOMeter (IOMIX, Workstation) deutlich punkten. Die sequentiellen Leseraten sind ebenfalls ausgezeichnet, jedoch wurde die SSD anscheinend absichtlich auf max. 75 MB / Sekunde beim Schreiben begrenzt (um der teureren SLC basierenden X25-E wohl keine zu starke Konkurrenz zu machen).

Ein Nachteil der MLC basierten Solid State Disk ist die fehlende Unterstützung des TRIM Kommandos, jedoch kann die sehr gute Controller Firmware dieses Manko teilweise durch Optimierungsalgorithmen kompensieren. Es bleibt der teure Kaufpreis und dadurch auch Preis / GB, welche die Attraktivität der 1. Generation deutlich senkt. Abhilfe wird hier die kommende 2. Generation schaffen, welche dank 34nm Speicherchips deutlich günstiger ist und auch etwas schneller.

  • Intel Multi Level Cell (MLC) NAND Flash Memory
  • 10 Channel Parallel Architecture with 50nm MLC ONFI 1.0 NAND
  • Stromverbrauch laut Intel: 0.06 W Idle, 150mW typical (Mobile Mark 2007)
  • 0-70°C Einsatzbereich
  • 16 MB Cache
  • NCQ fähig
  • 3 Jahre Garantie
  • MTBF 1.2 Mio Stunden

OCZ Vertex

OCZ Vertex mit 120 GB und Barefoot Controller
OCZ Vertex mit 120 GB und Barefoot Controller

Die Vertex von OCZ war die erste SSD mit dem Barefoot Controller von Indilix, welcher im Gegensatz zu Samsung und JMicron Controllern ein echter Konkurrent für die Intel MLC SSD darstellt. OCZ war auch unter den Ersten, die den TRIM Support für die Platte integriert haben und ein eigenes Tool (namens Wiper) für ältere Betriebssystem herausgebracht haben. In unserem kleinen Vergleich gewinnt die OCZ den Preis / Leistungsbewerb knapp vor der Torqx. Erst die 2. Generation von Intel wird dies ändern. Die Leistung der Vertex kann gut mit der Intel SSD mithalten und in manchen Teilbereichen überholt das OCZ Produkt sogar den Chipgiganten Intel und teilt sich daher die Performancekrone.

  • Indilinx Barefoot Controller mit 8 Speicherkanälen, 64 MB Cache von Elpida
  • MLC-NAND Speicherchips von Samsung
  • 120 GB Version die schnellste lt. Datenblatt (30, 60 und 250 GB Versionen langsamer)
  • Wiper Software für TRIM Ausführung
  • MTBF (Durchschnittliche Zeit zwischen 2 Fehlern): 1.5 Mio Stunden
  • Shock: 1500G für 0,5 ms
  • Operating Temperature: 0-70°C
  • 2 Jahre Garantie

Patriot Memory Torqx

Patriot Memory Torqx mit Barefoot Controller
Patriot Memory Torqx mit Barefoot Controller

Die Torqx von Patriot Memory basiert ebenso wie die Vertex auf den Indilix Controller namens Barefoot, wurde jedoch von Patriot etwas mehr in Richtung sequentielle Schreib- und Leseraten optimiert. Dadurch ist sie bei den Anwendungstests etwas langsamer als die Vertex, jedoch dürfte der Unterschied in der Praxis kaum spürbar sein. Der TRIM Befehl und das Wiper Tool wurden etwas später von Patriot Memory integriert, jetzt kann die SSD jedoch auch mit Beidem punkten. Größter Vorteil der Torqx ist das gigantische Garantieversprechen von 10 Jahren! Dies sollte die typische Einsatzdauer der verwendeten Hardware deutlich übersteigen (wer benutzt z.B. noch ein Notebook, welches älter als 5 Jahre ist?) und gibt eine beruhigende Sicherheit. Dadurch wird die Torqx gerade bei starker Verwendung zu einer empfehlenswerten Alternative.

  • 64 MB Cache (new 128 MB Cache Torqx M28)
  • Samsung NAND Chips, Cache Chip von Elpida
  • Inkludiert 3.5 Drive Bay, Jumper für Firmware Upgrades
  • Shock Resistant: 1500G/0.5ms
  • Vibration Resistant: 20G/10~2000Hz with 3 Axis
  • Power Consumption: DC 5V <550mA 2.75W
  • Operating Temperature: 0C~70C
  • Storage Temperature: -40C~ 85C
  • MTBF: >2,5 Mio h
  • Data Retention: 5 years at 25C
  • Data Reliability: Built in BCH 8, 12 and 16-bit ECC
  • 10 Jahre Garantie

OCZ Throttle

USB / eSATAp Flash Speicherstick mit JMF601 4 Kanal Kontroller
USB / eSATAp Flash Speicherstick mit JMF601 4 Kanal Kontroller

Die OCZ Throttle stellt als USB und eSATA Memory Stick / SSD eine Ausnahme in dieser Runde dar, da sie nicht primär als Systemlaufwerk gedacht ist. Der 4 Kanal Controller JMF601 von Jmicron zeigt gerade beim Schreiben deutliche Schwächen. Dadurch verliert die Throttle selbst gegen langsame HDDs im Anwendungsbenchmark. Der eigentliche Anwendungsfall, das sequentielle Lesen, gelingt der Throttle jedoch hervorragend. Beim Schreiben ist sie jedoch auf etwa 30 MB / Sekunde limitiert. Die USB Performance ist erwartungsgemäß deutlich schlechter, da hier das USB 2.0 Interface limitiert. Dank eSATAp Standard lässt sich die Throttle in kombinierten USB / eSATA Slots ohne zusätzliches USB Kabel betreiben. Z.B. war dies in unserem Testmodell Aspire 8935G von Acer ohne Probleme möglich. Als schnelles externes Speichermedium kann man den OCZ Throttle daher ohne Einschränkungen empfehlen.

  • 4 Channel Controller
  • Jmicron JMF601 Controller
  • MLC NAND Chips von Micron
  • eSATAp (Power-over-eSATA)
  • USB 32-35MB Lesen / 15-21 MB Schreiben
  • 2 Jahre Garantie

Seagate Momentus 7200.3 ST9320421AS

Die Seagate ST9320421AS ist eine 2.5“ Notebookfestplatte mit 320 GB Speicherkapazität und 7200 Umdrehungen pro Minuten. Mit maximalen 87 MB / Sekunde sequentiellen Lese- und Schreibraten übernimmt die Seagate die Führung in unserem HDD Parkour und wird nur von den SSDs geschlagen. Im IOMix und h2benchw schlägt sie jedoch die 320 GB MK3254GS von Toshiba. Die Laufgeräusche der ST9320421AS sind eher von der lauteren Natur und werden von einem deutlichen Rattern bei Zugriffen untermalt.

  • 512 Bytes / Sektor, 2 Platters, 4 Heads, 7200 rpm, 16 MB Cache
  • Power Requirements: Idle 0.75, Standby: 0.21, Search 2.3, Read/Write 2.1W
  • 110g
  • 0-60° (non operating -40°C – 70°C)
  • Shock: 350 G, non operating 1000 G
  • 0.48 % jährliche Ausfallrate
  • MTTF 500.000 (Controlled Ramp Load / Unload > 600.000)
  • 5 Jahre Garantie

Toshiba MK3254GS

Toshiba MK3254GSY - 320 GB, 7200 U/min, gute Anwendungsperformance, leises Quietschen bei Zugriffen
Toshiba MK3254GSY - 320 GB, 7200 U/min, gute Anwendungsperformance, leises Quietschen bei Zugriffen

Die Toshiba MK3254GS ist die zweite 320GB fassende Festplatte mit 7200 U./Min. in unserem Testset. Sie überzeugt ebenfalls mit sehr guten Leistungsdaten (für Festplatten). Die Toshiba ist etwas schneller im relevanteren IOMix und h2benchw Anwendungsmix, bei den synthetischen Tests bleibt sie jedoch hinter der Seagate. Auch die Lautstärke ist laut Messgerät etwas geringer, jedoch gab unser Testmodell bei Zugriffen ein leises Pfeifen / Quietschen von sich. Dies störte im Test bei sehr leisen Notebooks (wie dem MacBook) etwas.

  • 512 Bytes / Sektor, 2 Platters, 4 Heads, 7200 rpm, 16 MB Cache
  • Power Requirements Sleep 0.13 W, Standby 0.18 W, Read 1.9 W, Write 1.9 W, Start-up 5.5 W 
  • 114g
  • 5-55°C (non operating -40°-60°C)
  • Shock: Vibration 1.0 G with 5-500Hz, Shock 300 G 2 ms, non operating 900 G 1 msec
  • 28 dBA (1m)
  • MTTF 600.000 h

Samsung Spinpoint HM500LI

Samsung Spinpoint HM500Li - 500 GB, 5400 rpm, langsamste Platte im Test
Samsung Spinpoint HM500Li - 500 GB, 5400 rpm, langsamste Platte im Test

Benötigt der Anwender mehr Speicherplatz, dann sind 500 GB Festplatten derzeit die richtige Wahl. Die Samsung war im Test die langsamste HDD und dreht mit 5400 Umdrehungen / Minute. Die Laufgeräusche der Samsung liegen im Mittelfeld und können sich als ein sonores Brummen beschreiben lassen.

  • 512 Bytes / Sektor, 3 Platters, 5400 rpm, 8 MB Cache
  • Sleep 0.2W, Standby 0.25W, Low Power 0.7W, Read/Write 2.4 W, Seek 2.6 W
  • 115g
  • 5-55°C (non operating -40 – 70°C)
  • Shock: Vibration 0.76Grms, ½ sine pulse operating 325 G, non operating 900 G
  • Controlled Ramp Load/Unload 600,000

Toshiba MK5055GSX

Toshiba MK5055GSX, 500 GB, 5400rpm, subjektiv leise, bessere Performance als die Samsung 500 GB HDD
Toshiba MK5055GSX, 500 GB, 5400rpm, subjektiv leise, bessere Performance als die Samsung 500 GB HDD

Zu guter letzt hatten wir mit der MK5055GSX noch eine zweite 500 GB Notebookfestplatte im Test. Diese dreht ebenfalls mit 5400 Umdrehungen pro Minute und zeigte eine deutlich bessere Performance als die Samsung HDD. Die Laufgeräusche waren laut Messgerät im Mittelfeld, subjektiv war die Toshiba jedoch kaum hörbar und leise.

  • 512 Bytes / Sektor, 2 Platters, 4 Heads, 5400 rpm, 8 MB Cache
  • Power Requirements Sleep 0.13 W, Standby 0.18 W, Read 1.9 W, Write 1.9 W, Start-up 4.5 W 
  • 101g
  • 5-55°C (non operating -40°-60°C)
  • Shock: Vibration 1.0 G with 5-500Hz, Shock 400 G 2 ms, non operating 900 G 1 msec
  • 25 dBA (1m)
  • MTTF 600.000 h

Fazit

In unseren Vergleichstest haben wir verschiedene Festplatten und SSDs einander gegenübergestellt und die Leistung verglichen. Besonders als Upgrade einer älteren 5400 U/Min drehenden Festplatte bieten sich moderne 7200er Platten wie die schnelle Toshiba MK3254GS oder SSDs mit einem modernen Controller (in diesem Beispiel Indilix oder Intel) an, um die Systemleistung deutlich zu steigern

Die theoretischen Daten der SSDs wissen auf voller Linie zu überzeugen. Im unbenutzen Zustand schlagen die Laufwerke von Intel, OCZ und Patriot Memory alle verfügbaren Festplatten deutlich. Nur RAID Kombinationen können in einigen Teilbereichen (seq. Lese- und Schreibraten z.B.) die Leistungsfähigkeit moderner SSDs erreichen.

Auch im Anwendungstest zeigen die SSDs ihre Stärke. Applikationsladezeiten reduzieren sich durch die Bank drastisch und erlauben ein flüssigeres Arbeiten am Notebook. Spieler profitieren eher durch verkürzte Ladezeiten, was die schmerzhaften Aufpreise weniger rechtfertigt.

Eine Schwachstelle der SSDs ist die verminderte Performance nach starker Benutzung der SSD. Da nur ganze Blöcke gelöscht werden können und dies derzeit (ohne TRIM Befehl) erst beim nächsten Schreibzugriff erfolgt, kann die Schreibperformance deutlich einbrechen (auf bis zu 0,1 MB / Sekunde). Abhilfe schafft hier erst Windows 7 bzw. eine aktuelle Linux Distribution, welche den TRIM Befehl implementieren. Leider wird dieser von Intel in der 1. Generation der X25-M SSDs nicht unterstützt. Erst die gerade angekündigte nächste Generation soll dieses Feature per Firmware Update erhalten.

Weitere Vorteile der SSDs sind der lautlose Betrieb, die deutlich höhere Toleranz gegen Stöße und auch die niedrigere Temperaturentwicklung (im Vergleich zu 7200 U/Min drehenden HDDs). Eine deutliche Akkulaufzeitsteigerung ist derzeit leider noch nicht zu erwarten.

Falls man immer auf dem neuesten Firmware-Update Stand bei SSDs bleiben möchte, muss man jedoch oft die Löschung aller Daten auf der SSD in Kauf nehmen. Dies ist gerade beim Einsatz in Laptops als einzige Systemplatte ein Problem.

Als Fazit unseres Tests kann man den Einsatz einer modernen SSD bereits mit geringen Vorbehalten empfehlen. Besonders an die schnellen Ladezeiten und den geräuschlosen Betrieb gewöhnt man sich schnell und weiß ihn zu schätzen.  Der hohe Preis spricht derzeit noch gegen den Kauf und außerdem werden die SSDs von Generation zu Generation deutlich besser und billiger.

Vielen Dank an die PCO Computer Handels GMBH in Wels, die uns freundlicherweise die Samsung und Seagate Festplatten zur Verfügung gestellt haben. 

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Autor: Klaus Hinum (Update: 29.11.2012)