Jan 092011
 

Wie bereits im letzten Beitrag SSD-Festplatten: Abkehr von rotierenden Festplatten beschrieben hat diese neue Technik neben großen Vorteilen auch kleinere Nachteile. Einer dieser Nachteile, hängt sehr mit dem Chipsatztreiber zusammen.

 

der AHCI Chipsatz Treiber…

Wie schon mal genannt wurde, muss für einen reibungslosen Betrieb beim Motherboard im BIOS / UEFI der AHCI-Modus beim SATA-Controller aktiviert sein. Das Advanced Host Controller Interface (= AHCI) ist eine Weiterentwicklung der IDE-Schnittstelle und wurde mit SATA-Festplatten mit der zugehörigen Schnittstelle eingeführt. Erst im AHCI-Modus werden auch bei normalen Festplatten NCQ und Hot Plug & Play unterstützt. Erste Funktion kann einen spürbaren Geschwindigkeitsvorteil bringen. Der zweite Teil ermöglicht das an- und abstecken von Festplatten im laufenden Betrieb, solange es natürlich nicht die Systemfestplatte ist – ist dabei eher im Businessbereich geläufiger.

 

Nun benötigt man für den AHCI-Modus spezielle Treiber. Bei Windows XP müssen die immer bei der Installation eingespielt werden, damit die Festplatten erkannt werden. Bei Windows Vista und Windows 7 sind allgemeine Treiber von Microsoft bereits verfügbar und hören auf den Namen msahci.sys (= Microsoft Advanced Host Controller Interface). Bei Windows 7 beherrscht der msahci.sys Treiber die für SSD-Festplatten wichtige Funktion TRIM.

 

Alles schön und gut somit?

Leider nicht ganz. Das System erreicht mit den mitgelieferten Treibern nicht die höchste Geschwindigkeit. Besonders bei Computer mit AMD Chipsatz gibt es das Phänomen, dass Windows beim Starten nach dem Logo für einige Sekunden zu hängen scheint. Zeitweise wird die allgemeine Reaktionsgeschwindigkeit negativ wahrgenommen, wo immer wieder Wartsekunden auftreten. Abhilfe schafft der spezifische Treiber vom Chipsatzhersteller.

Hinweis: Die Webadressen verweisen immer auf die aktuellsten Treiber.

 

Jetzt ist doch alles super?

Naja, nicht ganz. Man erhält zwar im Normalfall eine schnellere und stabilere Umgebung, aber TRIM wird bei den oben genannten Treibern nicht immer sauber weitergeleitet. Hier hängt es wiederrum vom Hersteller ab.

Bei Intel kann ruhig der Microsoft Treiber bleiben. Das INF Update Utility macht hier keine Änderung, sondern hilft nur alle Chipsatzkomponenten sauber zu erkennen. Was anderes ist, wenn noch die Intel Rapid Storage Technology hinzukommt. Leider habe ich selbst noch zu wenig Erfahrung. Laut Hersteller kann jedoch der SATA-Controller neben dem AHCI-Modus auch im RAID-Modus laufen und trotzdem wird bei einer einzelnen SSD-Festplatte der TRIM Befehl unterstützt. Ab der Version 9.6.x soll diese Möglichkeit für alle aktuellen Intel Chipsätze zur Verfügung stehen. Selbst im AHCI-Modus erfolgt eine kleine Geschwindigkeitsverbesserung. Intel hat die Aufgabe somit gut erledigt.

Bei AMD war man nicht ganz so erfolgreich. Hier sind die bösartigsten Probleme mit dem Microsoft Treiber bemerkbar und damit eher ein Grund für einen Wechsel. Bis zum AHCI Driver Catalyst 10.9 wurde der TRIM Befehl überhaupt nicht unterstützt, brachte jedoch einen hohen Geschwindigkeitsvorteil. Die Wartesekunden und der Hänger beim Startvorgang sind weg. Ich hatte bereits geschrieben, dass TRIM überbewertet wird, vor allem wenn Garbage Collection zu den Funktion der SSD-Festplatte gehört. Damit kann man ruhig auf TRIM verzichten. Ab dem AHCI Driver Catalyst 10.12 (Ver. 1.2.1.275 vom 11.11.2010) kommen nur Motherboards mit dem SB850 Chipsatz (und neuer) in den Genuss des TRIM Befehls. Ältere Chipsätze werden nicht unterstützt.

Bei Marvell war es ähnlich wie bei AMD. Kein TRIM, dafür bessere Leistung. Ab der Treiberversion 1.0.0.1051 vom 22.11.2010 wird der TRIM Befehl unterstützt. Das aktuelle Paket 11.41.3.3 ist somit optimal.

 

Tja bei Nvidia wird eine Unterstützung für TRIM nicht erscheinen. Dieser hat sich leider wieder vom Chipsatzmarkt zurückgezogen. Wohl aufgrund der ATI Übernahme von AMD oder liegt es an Intel ??

Zuletzt bleibt noch JMicron und hier scheint es ähnlich wie bei Nvidia zu sein. Der TRIM Befehl soll nicht kommen.

 

Vergleich Microsoft Treiber zu AMD Treiber…

Getestet wird unter Windows 7 mit AMD 890FX/SB850 Chipsatz. Als SSD-Festplatte wird der aktuelle Rekordhalter Crucial C300 256 GB genutzt.

crucial_c300_256gb

 

Als Programme kommen AS SSD Benchmark 1.5.3784.37609 und HD Tune 2.55 zum Einsatz.

msahci.sys
as-ssd-bench_crucial_C300CTFDDAC256M_101212_003925
amd_sata
as-ssd-bench_crucial_C300-CTFDDAC256_101212_011715
HDTune_Benchmark_C300-CTFDDAC256MAG_msahci HDTune_Benchmark_C300-CTFDDAC256MAG_amd_driver

Neben der höheren Lesegeschwindigkeit merkt man vor allem die stabilere Leistung über den gesamten Testzyklus und das macht sich besonders bemerkbar im täglichem Betrieb.

 

Update für die SSD-Festplatten…

Neben dem Treiber ist auch die Firmware der Crucial C300 256 GB ausschlaggebend für die Geschwindigkeit. Diese sollte für optimale Betriebsverhältnisse, hohe dauerhafte Geschwindigkeit und lange Lebensdauer möglichst auf Letztstand sein. Genau hier ist der nächste Bereich, den man beachten sollte. Vorsicht vor einem Update mit vorhandenen Daten. Manchmal werden diese gelöscht – steht aber immer bei den Anweisungen dabei. Es sollte in jedem Fall vorher eine Sicherung stattfinden.

Mehr habe ich im vorherigen Artikel (siehe ganz oben) geschrieben. Ein regelmäßiger Besuch der Herstellerseite hilft weiter. Ich empfehle vor der ersten Inbetriebnahme und danach alle 6 bis 12 Monate. Wenn die SSD-Festplatte erst auf den Markt gekommen ist, dann kann ein monatlicher Besuch sinnvoller sein. Laut meinen bisherigen Erfahrungen wurden nach Markteinführung häufiger Aktualisierungen veröffentlicht.

 

Unnötige Funktionen…

Dafür kann die regelmäßige Defragmentierung ausbleiben. Für die SSD-Festplatte ist es egal wo die Daten liegen. Diese sollten im Idealfall (siehe Chipsatztreiber) immer gleich schnell gelesen werden können. Die Defragmentierung bewirkt nur eine massive Verminderung der Lebensdauer der Speicherchips.

Exakt das gleiche gilt für PreFetch oder SuperFetch. Beides Techniken, die das Laden von Anwendungen oder dem Betriebssystem auf normalen Festplatten beschleunigen soll. Auch hier führt der zusätzliche Schreibaufwand zu keiner Verbesserung der Leistung, sondern in manchen Fällen vielleicht sogar noch zu einer Verminderung. Sicher jedoch zu einer Minimierung der Lebensdauer der SSD-Festplatten.

Was bleibt ist das regelmäßige Ausführen der Datenträgerbereinigung.

 

Was soll alles auf die SSD-Festplatten…

Bekanntlich gibt es die SSD-Festplatten (noch) bis maximal 256 GB und die sind mit rund 600 Euro auch nicht billig. Somit greift man schnell zu den kleineren Größen. Somit stellt sich die Frage: Was soll drauf und wie viel Speicher brauch ich dann?

Auf alle Fälle das Betriebssystem, den Benutzerpfad mit den temporären Daten und dem virtuellen Arbeitsspeicher. Klar kann man die beiden zuletzt genannten auf normale Festplatten auslagern. Oft wird dies aufgrund der Erhöhung der Lebensdauer sogar empfohlen. Ich halte nichts davon, da dabei auch der Geschwindigkeitsvorteil verloren geht, denn besonders diese beiden Aktionen profitieren davon. Eigentlich alle SSD-Festplatten sind im Gegensatz zu USB-Sticks dafür ausgelegt – also das Installieren und Verwenden eines Betriebssystems. Bei Windows 7 wurde von Microsoft sogar noch extra eine schonendere Handhabung integriert.

Ich empfehle sogar die Anwendungen auf den SSD-Festplatten zu installieren. Damit wird das Arbeiten auf ein anderes Niveau gehoben. Bei Spielen ist das immer so eine Sache, denn auch diese profitieren sehr gut davon. Immerhin belegen moderne Spiele gleich um die 10 Gigabyte. Da merkt man nun auch den Nachteil, den nach Installation mehrerer Spiele geht auch sehr schnell der Speicher aus. Groß und zugleich teuer muss die Solid State Disk sein.

Je nach Verwendung und Betriebssystem ändern sich meine daraus resultierende Empfehlungen.

Onlineanwender Gelegenheitsanwender Onlinespieler Gelegenheitsspieler Highend Spieler / Anwender
Beschreibung Wenig lokale Anwendungen. Verwendet Emails und Browser, der Rest wird via Webzugriff aufgerufen oder erledigt. Einige wenige große Programme sind installiert. Dazu zählt Word, Excel, Powerpoint, Outlook oder vergleichbar. Dazu auch kleinere Bearbeitungen von (Urlaubs-) Bildern Es sind einige kleinere Programme für Emails und Webseiten installiert. Es werden kleinere Browserspiele oder wenige  Onlinerollenspiele gespielt. Einige größere Spiele sind installiert. Es kommen auch Browserspiele vor. Gespielt werden zum Teil ältere aber auch wenig aktuelle Spiele. Viele Programme sind notwendig. Die Bereiche führen von CAD über Video- und umfangreichen Grafikbearbeitungen zu aktuellen Blockbustern aus der Spieleindustrie.
Mehrere aktuelle Spiele sind über längere Zeit hinweg installiert.
Windows 7 x86 60 GB 80 GB 60 GB 80 GB 256 GB
Windows 7 x64 80 GB 128 GB 80 GB 128 GB >256 GB

 

Eigene Überlegungen sind natürlich möglich. Man muss auf alle Fälle einen gewissen freien Speicherplatz berücksichtigen. Genau wie bei den normalen Festplatten (aber da aus anderen Gründen) sollten etwa 20 % freier Speicher pro Partition übrig bleiben. Den Tipp nicht die gesamte Kapazität bei der Formatierung zu nutzen ist wenig zielführend. Immerhin ist der Speicherplatz einer SSD-Festplatte teuer genug. Ebenso hilft der freie Platz nichts bei Schreibvorgängen innerhalb einer Partitionen. Für den TRIM Befehl bewirkt dies keine Verbesserung. Und wenn die Partition voll ist, so wird trotzdem nicht (immer) der leere Platz für die blockweisen Schreibvorgänge genutzt. Im Gegenteil, Windows und auch anderen Betriebssysteme reagieren mit Abbrüchen auf fehlenden Speicherplatz.

Lediglich für Garbage Collection könnte es je nach verwendeter Logik Vorteile bringen. Jedoch hat kein Hersteller noch genaue Auskünfte gegeben. Viel mehr haben diese Festplatten oft einen eigenen zusätzlichen freien Platz (etwa 10 % und mehr der gesamten Größe) der dafür verwendet wird. Stellenweise kann dies in technischen Datenblättern immer wieder gelesen werden.

Die Unterteilung in Partitionen kann nach Wunsch erfolgen. Es hat weder Vor- noch (wenn man nicht übertreibt) Nachteile. Ich empfehle als Mindestgröße in etwa 80 GB pro Partition. Damit geht einher, dass man bei kleineren SSD-Festplatten nur eine Partition angelegt sollte.

 

Abschließend möchte ich noch einige Anmerkungen loswerden:

  1. Bei der Nutzung über längeren Zeitraum kann jede SSD-Festplatte wie eine normale Festplatte behandelt werden.
  2. Die erhaltene Geschwindigkeit aufgrund des Wechsel von rotierenden Festplatten auf SSD-Festplatten ist unerreicht.
  3. Eine neue SSD-Festplatte hat einen stärkeren Einfluss auf die (wohl nicht ganz objektive) Warnehmung, als die neueste Grafikkarte und stärkste Prozessor zusammen.
  4. Es gibt nichts besseres als Arbeitsspeicher außer mehr Arbeitsspeicher. Jedoch selbst bei maximalsten Speicher wird aufgrund notwendiger Vorgänge nach wie vor auf Festplatten geladen und geschrieben.
  5. Der Spruch „never touch a running system“ gilt NICHT für Solid State Disks.

 

Update 24.10.2011:

Nebenbei hat sich aufgrund aktueller Ereignisse eine neue Erkenntnis ergeben. Bei Problemen kann auch ein Firmwareupdate beim Motherboard helfen.

Update 17.04.2015:

Downloadlinks von AMD aktualisiert, da der alte direkte Link nicht mehr gültig ist. Die Weiterleitung führt nun zum (neuen) Download Center.

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  9 Antworten zu “SSD-Festplatten im täglichen Betrieb”

Kommentare (5) Pingbacks (4)
  1. Super Beitrag !

    Was mich persönlich jetzt noch interessieren würde – Wie ist das Preis/Leistungsverhältniss aus deiner Sicht zwischen z.B. einer WD Velo 600 GB, einer aktuellen 7200 U/min 2TB Platte und eben einer aktuellen SSD mit ausreichend Speicherplatz und Geschwindigkeit … Ist hier eine SSD gerechtfertigt „sauteuer“ ? – Hab schon versucht einige objektive Meinungen zu bekommen, aber leider immer nur komische Blicke und Antworten erhalten 🙂

    lg wiesel

    • Hallo Wiesel, danke für das Lob.

      Bezugnehmend auf deine Frage würde ich mit Ja antworten.

      Die kurze Antwort wird wohl weniger reichen, daher die ausführlichere Ausgabe, für die ich etwas ausholen muss. Eine VelociRaptor von Western Digital dreht mit 10.000 Umdrehungen. Allein daraus resultiert eine gewissen Geschwindigkeit (160 MB/s) und Reaktionsverzögerung (ca. 5ms). Dazu kommt eine bestimmte I/O Leistung. Also damit sind die Input / Output Operationen gemeint, die die Festplatte pro Sekunde abarbeiten kann. Sollte die angefragten Befehle an die Festplatte diesen Wert übersteigen, dann heißt es warten und äh warten. 🙂

      Im Gegensatz ist bei Festplatten mit 7.200 Umdrehungen oder gar 5.400 Umdrehungen (kommt immer mehr bei großen Festplatten bzw. Energiesparfestplatten – Stichwort „Green IT“) die maximale Geschwindigkeit nicht soweit entfernt. Das wird einfach dadurch erreicht, dass mehrere „Magnetscheiben“ (weil aufgrund größerer Kapazität vorhanden) gleichzeitig lesbar sind. Somit sind auch hier Spitzenwerte (etwa 140 MB/s) möglich.

      Anders sieht es bei der Reaktionsverzögerung und der I/O Leistung aus. Diese Werte sind für langsamere Platten technisch unmöglich zu erreichen. Und da ist der Unterschied zeitweise doch groß. Die Wartezeit verdoppelt sich etwa pro Stufe (12ms und 20ms). Die I/O Leistung vermindert sich auf etwa die Hälfte.

      Klar hängt die Leistung auch von der Aktualität ab. Neue, aktuelle Produkte sind immer besser in allen Bereichen gegenüber den Vorgängern. Aber es gibt die Klassenunterschied nach wie vor.

      Für das tägliche Arbeiten ist die Geschwindigkeit zwar nett. Auf die subjektive Wahrnehmung hat die Reaktionsgeschwindigkeit und die I/O Leistung einen viel größeren Einfluss. Beim Öffnen des Windows-Startmenüs werden wenige Kilobytes gelesen, aber die Festplatte benötigt eine gewissen Zeit, bis gelesen werden kann und wenn dann die I/O Leistung bereits aufgrund vorheriger Befehle ausgelastet bzw. die Warteschlange für notwendige Daten von der Festplatte aufgefüllt ist, dann heißt es warten – und selbst einige wenige Sekunden werden unangenehm empfunden.

      Das Betriebssystem kann je nach Hardware, der Konfiguration und vor allem der Verwendung auch bei jedem Computer zu Hause hohe I/O Lasten erzeugen. Damit ist die Western Digital VelociRaptor eindeutig überlegen. Weil es auch um den Stromverbrauch geht – netter Nebeneffekt: die Bauform, die Western Digital verwendet. Die Platte wird, wie im Businessbereich üblich im 2,5″ Format gebaut (gekauft wird dies bereits mit 3,5″ Kühlgehäuse). Damit benötigt die Festplatte einiges weniger Strom und kann selbst mit Energiesparfestplatten (max. 5.400 Umdrehungen) ohne Probleme mithalten. Die Festplatten mit 7.200 Umdrehungen sehen dabei total schlecht aus.

      Nun kommen die SSD-Festplatten ins Spiel. Bei herkömmlichen rotierenden Festplatten nimmt die Geschwindigkeit aufgrund technischer Einschränkung auf bis zu 1/3 der Maximalgeschwindigkeit ab. Somit ist die durchschnittliche Geschwindigkeit ausschlaggebender. Beim Laden von Spielen, Installationen, Hochfahren des Computers, kopieren von vielen Daten, bearbeiten von Videos und sehr großen Bildern kann dies zusätzlich einen Dämpfer bedeuten. Zusätzlich muss eine SSD-Festplatte keine Schreib- / Leseköpfe bewegen und warten bis die notwendige Daten wieder vorbei kommen. Damit sinkt die Reaktiongeschwindigkeit auf unter einer Millisekunde. Daraus resultierend kann die I/O Leistung um einiges ansteigen. Hier übersteigen die SSD-Festplatten selbst SAS-Festplatten (Businessbereich, die bis zu 15.000 Umdrehungen haben) bei weiten.

      Und aufgrund dieser drei Punkte (gleichbleibende Leistung, „keine“ Reaktionsverzögerung, absolut hohe I/O Leistung) macht jede SSD-Festplatte beim täglichen Betrieb auf die subjektive Wahrnehmung so eine gute Figur. Selbst wenn die Geschwindigkeit der SSD-Festplatte mit der Zeit abnimmt (siehe Notwendigkeit der Daten blockweise beschreiben zu müssen) bleiben die praktisch nicht vorhandene Reaktionsverzögerung und die hohe I/O Leistung. Selbst aktuelle Prozessoren sind nicht wirklich in der Lage (beim Computer zu Hause, im Businessbereich sieht es etwas anders aus) die hohe I/O Last bei SSD-Festplatten auszulasten.

      Somit 5.400 upm => 7.200 upm => => 10.000 upm => => => => Solid State Disk!

  2. Sehr gut geschrieben, absolut informativ und hilfreich für alle SSDler 🙂

  3. Mittlerweile gibt es ja SSD Platten mit 512 GB schon zu erschwinglichen Preisen.

    • Tja, in drei Jahren kann sich schon einiges tun. Nachdem man nun schon weit mehr als die 512 GB kaufen kann, hat sich die Preisgestaltung in Bezug auf Speichermenge um einiges verschoben.

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