SSD oder HDD? So finden Sie das richtige Speichermedium für Ihren PC

In Zeiten von Big Data kann man gar nicht genug Speicherplatz zum langfristigen Speichern von Daten haben. Allerdings sind Daten nicht gleich Daten, und somit gibt es je nach Anwendung unterschiedliche Anforderungen an Verfügbarkeit, Performance und natürlich Preis des Speichermediums. Während konventionelle HDDs gemessen an Preis je Terabyte Speicherkapazität nach wie vor noch deutliche Vorteile haben, überzeugen SSDs mit höherer Lese- und Schreibgeschwindigkeit, geringeren Zugriffszeiten und flexibleren Einsatzmöglichkeiten. Welche Speichertechnologie für Sie die richtige ist und worauf Sie bei der Wahl achten sollten, erfahren Sie in diesem Blogbeitrag.

Konventionelle HDD als günstiger Massenspeicher

Zwar scheinen konventionelle mechanische Festplatten – auch HDD („Hard Disk Drive“) genannt – in Privatrechnern langsam aber sicher aus der Mode zu kommen, doch möchte man Datenmengen in der Größenordnung mehrerer Terabyte speichern, so sind sie aus technischer und Preisleistungs-Sicht immer noch die erste Wahl.

Funktionsweise und Aufbau einer HDD

Eine gewöhnliche Festplatte besteht aus einem Plattenstapel mit magnetisierbar beschichteten Glas- oder Aluminiumscheiben. Diese Scheiben drehen sich mit Winkelgeschwindigkeiten zwischen 4.800 und 15.000 Umdrehungen pro Minute („rpm“). Je größer die Umdrehungszahl, desto kleiner die mittlere Zugriffszeit und desto größer die maximale Datentransferrate. Jedoch steigt mit der Umdrehungszahl auch der resultierende Geräuschpegel spürbar an.

Um Daten auf die Festplatte zu schreiben bzw. von der Festplatte zu lesen, werden sogenannte Lese-/Schreibköpfe eingesetzt. Sie werden durch kleine Elektromotoren in die richtige Position gebracht und können magnetische Spuren auf die Festplatte durch Magnetisierung winziger Kreisbogenabschnitte schreiben und wieder auslesen. Da sich innerhalb einer HDD mechanisch bewegte Komponenten befinden, die aufgrund physischer Gegebenheiten nach einer gewissen Betriebszeit zum Defekt der Festplatte führen können, geben HDD-Hersteller oftmals eine Zuverlässigkeitsprognose in MTBF („Mean Time Between Failures“) an, die bei guten Modellen zwischen 1,5 und 2,5 Millionen Stunden liegt.

Der gängigste Formfaktor für eine HDD ist 3,5“, in besonders kompakten Systemen und Notebooks werden dagegen meist 2,5“-Modelle eingesetzt. Angebunden werden mechanische Festplatten für den Privatgebrauch üblicherweise über eine SATA-Schnittstelle („Serial AT Attachment“) mit bis zu 6 GB/s, im professionellen Umfeld setzt man dagegen häufiger auf die leistungsfähigere, besser skalierbare, aber auch teurere SAS-Schnittstelle („Serial Attached SCSI“) mit bis zu 12 GB/s.

Unterschiedliche Anwendungen erfordern unterschiedliche Festplatten

Zwar funktionieren mechanische Festplatten grundsätzlich nach dem gleichen Prinzip, jedoch entwickelten die Hersteller im Laufe der Jahre HDDs für verschiedene Anwendungen und bieten heute ihren Kunden perfekt auf ihr Nutzungsprofil zugeschnittene Modelle an. In diesem Blogbeitrag gehen wir exemplarisch auf Modellfamilien der beiden größten Festplattenhersteller Seagate und Western Digital („WD“) ein, aber natürlich haben auch andere HDD-Hersteller ein breites Angebot an unterschiedlichen Festplattenmodellen auf dem Markt.

Sparsam und günstig

Vor allem für Bürorechner sind günstige und gleichzeitig sparsame Festplatten sehr gut geeignet, denn betrachtet man eine komplette Büroausstattung mit mehreren Rechnern, so können ein paar Watt Unterschied an Leistungsaufnahme im Jahr einen erheblichen Geldbetrag ausmachen. Western Digital ist in diesem Segment mit der WD Green mit bis zu 6 TB Speicherkapazität vertreten, die mit lediglich 5.400 rpm sehr sparsam und laufruhig ist. Etwas schneller sind die WD Blue-Modelle mit 7.200 rpm, die mit maximal 12 TB Speicher auch etwas mehr Platz bieten. Seagate hat die BarraCuda-HDDs in diesem Segment platziert, die je nach Ausführung mit Umdrehungszahlen zwischen 5.400 und 7.200 rpm arbeiten und bis 24 TB Speicherplatz bieten.

Maximale Gaming-Leistung

Um den hohen Ansprüchen hinsichtlich kurzer Ladezeiten gerecht zu werden, haben die HDD-Hersteller speziell auf Gaming ausgerichtete Festplatten entwickelt. Western Digital vermarktet diese Modelle in der Black-Serie, die mit 7.200 rpm betrieben wird, bis zu 10 TB Speicher bietet und durch einen bis zu 512 MB großen DRAM-Cache minimale Ladezeiten verspricht. Seagate hat mit den FireCuda-Modellen ebenfalls interessante Gaming-HDDs im Programm, ebenfalls mit 7.200 rpm laufen und als SSHD („Solid-State Hybrid Drive“) mit bis zu 2 TB Speicherplatz ebenfalls atemberaubende Performance verspricht.

Die Umgebung fest im Blick

Betreibt man Überwachungssysteme mit einer Vielzahl an Kameras und möchte die Daten auch langfristig speichern, so sollte man eine Festplatte wählen, die für mehrere parallele Schreibvorgänge optimiert wurde. Western Digital hat genau für diesen Anwendungsfall die Purple-Serie ins Leben gerufen, die gleichzeitige Schreibvorgänge von bis zu 64 Kameras gleichzeitig verarbeiten und maximal 26 TB an Daten speichern kann. Die Umdrehungszahl liegt je nach Modell zwischen 5.400 und 7.200 rpm. Seagate hat mit den SkyHawk-Modellen ähnliche Produkte im Sortiment, die allesamt mit 7.200 rpm laufen und eine Speicherkapazität von maximal 32 TB (SkyHawk AI) bieten.

Schneller und zuverlässiger NAS-Speicher

Egal ob Netzwerkspeicher im privaten oder professionellen Umfeld – die Festplatten in einem NAS („Network Attached Storage“) müssen Daten schnell lesen und schreiben können und darüber hinaus mit einer hohen Zuverlässigkeit eine Datenverfügbarkeit zu jeder Zeit gewährleisten. Um Speicherkapazität und Datenverfügbarkeit zu erhöhen, sollten sie außerdem eine Kombination mehrerer Festplatten zu RAID-Verbünden (Redundant Array of Independent Disks) und damit das Aufnahmeverfahren CMR („Conventional Magnetic Recording“) unterstützen. Western Digital hat speziell für NAS-Systeme die Red-Modelle im Sortiment, die mit 5.400 bis 7.200 rpm betrieben werden und je nach Ausführung 3 TB (WD Red), 1 TB bis 12 TB (WD Red Plus) oder 2 TB bis 26 TB (WD Red Pro) Speicherkapazität bieten. Seagate schickt in diesem Segment die IronWolf-Modelle ins Rennen, die mit den gleichen Umdrehungszahlen arbeiten wie die WD-Konkurrenz und je nach Modell bis zu 12 TB (IronWolf) bzw. 32 TB (IronWolf Pro) Speicherplatz zur Verfügung stellt.

Hochleistungs-HDDs für Rechenzentren

Die Anforderungen an Festplatten in Datacentern gehen hinsichtlich Performance und Zuverlässigkeit nochmals ein Stück über die von NAS-Systemen hinaus. Außerdem spielt in Rechenzentren die Lautstärke keine allzu große Rolle wie in Desktop- oder NAS-Rechnern, sodass Enterprise-HDDs mit einer deutlich höheren Umdrehungszahl betrieben werden können. Western Digital betreibt seine Gold- und Ultrastar DC-Festplatten für Datacenter allerdings „nur“ mit Umdrehungszahlen bis 7.200 rpm und bieten maximal 32 TB Speicherkapazität je Festplatte. Was bei Seagate einst auf die Modelle X, E und M aufgeteilt war, ist jetzt unter einem einzigen, starken Modellnamen Exos zusammengefasst. Die Platten laufen ebenfalls mit 7.200 rpm und bieten eine Kapazität von maximal 32 TB Speicherplatz pro Festplatte.

Moderne SSD ohne mechanisch bewegte Bauteile

Vor allem im Desktop-PC-, aber mittlerweile auch im Server- und Enterprise-Bereich scheinen SSDs („Solid State Drive“) den konventionellen HDDs langsam aber sicher den Rang abzulaufen. Im Gegensatz zum HDD-Markt, der hauptsächlich durch Western Digital und Seagate beherrscht wird, ist der SSD-Markt hinsichtlich der Hersteller deutlich breiter aufgestellt, darunter beispielsweise Samsung, Crucial, ADATA und Kingston, aber auch aus dem Gamingsegment bekannte Marken wie MSI und Gigabyte. Während unter den HDD-Platzhirschen Seagate auch im SSD-Segment vertreten ist, hat Western Digital 2025 die Flash-Sparte um SanDisk wieder als eigenständiges Unternehmen ausgegliedert, das sich künftig auf die Flash-Speicher fokussiert. Aufgrund der Vielfalt an verschiedenen Marken gehen wir bei den SSDs nicht auf beispielhafte Modelle der Hersteller, sondern intensiv auf verschiedene Formfaktoren und Anschlussmöglichkeiten ein.

Funktionsweise einer SSD und Vergleich mit einer HDD

Eine SSD ist, wie auch eine Festplatte, ein Medium zur dauerhaften Speicherung von Daten. Der Unterschied zu einer HDD liegt jedoch darin, dass sich in einer SSD keinerlei bewegliche Teile befinden. Die Daten werden bei einer SSD in Flash-Speichern (z.B. NAND-Speichern) gespeichert. Die Vorteile einer SSD liegen vor allem in der kürzeren Zugriffszeit auf die Daten im Vergleich zu einer herkömmlichen HDD, da sowohl die mechanische Trägheit der Leseköpfe einer HDD als auch die Latenzzeit durch die Drehung der Scheibe wegfallen. Außerdem nehmen SSDs weniger Leistung auf und sind vollkommen geräuschlos. Auch hinsichtlich der Speicherkapazität haben SSDs mechanische Festplatten mittlerweile überholt, die größten Modelle bieten bereits über 30 TB Speicherplatz, allerdings zu einem deutlich höheren Preis. Während eine Enterprise-HDD mit 20 TB schon ab knapp 400 Euro erhältlich ist (20 Euro je TB), sind für eine 30 TB große SSD mindestens knapp 3.700 Euro (123 Euro je TB) fällig.

Auch wenn SSDs im Gegensatz zu HDDs keine mechanisch bewegten Komponenten enthalten, werden die Speicherzellen jedoch bei Schreibvorgängen trotzdem belastet, sodass sie nach einer gewissen Datenmenge ausfallen können. Daher wird die Zuverlässigkeitsprognose bei SSDs nicht nur in MTBF (normalerweise zwischen 1 und 2 Millionen Stunden), sondern auch in TBW („Total Bytes Written“) angegeben. Üblicherweise steigt mit der maximalen Speicherkapazität auch der TBW-Wert, da die Anzahl der Speicherzellen zunimmt.

Die wichtigsten Schnittstellen und Bauformen im Überblick

SSD ist nicht gleich SSD, sowohl bei Formfaktor als auch bei Anschlussmöglichkeiten gibt es einige wichtige Details zu beachten, da sich diese nicht nur auf die Bauform, sondern auch auf die Performance auswirken können.

SATA

Bereits an dieser Stelle muss man anmerken, dass im SSD-Bereich die SSD-Bezeichnungen und die tatsächliche technische Anbindung zur Datenübertragung sehr unglücklich gewählt sind. Spricht man im Fachjargon von „SATA-SSDs“, so sind in der Regel SSDs im 2,5“-Formfaktor gemeint, die üblicherweise im PC-Gehäuse verschraubt werden, beispielsweise in einem Laufwerkskäfig oder auf der Rückseite des Mainboard-Trays. Diese SSDs werden wie konventionelle HDDs über eine SATA-Schnittstelle (6 GB/s) mit dem Mainboard zur Datenübertragung verbunden. Die Lese- und Schreibraten von guten SATA-SSDs liegen im Bereich von 500 bis 600 MB/s, das maximale Datenvolumen liegt derzeit bei 16 TB. Die Preise für ein Modell mit 1 TB Speicherkapazität liegen üblicherweise je nach Modell zwischen 50 und 100 Euro.

PCIe

Analog zu SATA-SSDs sind PCIe-SSDs zu betrachten, denn auch hier ist die Bezeichnung etwas missverständlich gewählt. Unter „PCIe-SSDs“ versteht man SSDs in Form einer Add-In Card, die wie eine Grafikkarte in einem PCIe x16-Slot montiert wird. Da PCIe-SSDs nicht über SATA, sondern über die deutlich schnellere Schnittstelle PCIe mithilfe des Softwareprotokolls NVMe („Non-Volatile Memory Express“), erreichen sie bei einer PCIe 4.0 x8-Anbindung deutlich höhere Lese- und Schreibraten mit bis zu 8.000 MB/s bzw. 3.800 MB/s, bei PCIe 4.0 x16 sind sogar jeweils maximal 15.000 MB/s möglich. Die maximale Speicherkapazität der aktuell verfügbaren Modelle liegt bei 8 TB, allerdings sind PCIe-SSDs seit der Ausbreitung der M.2-Modelle nicht mehr allzu breit vertreten, sodass ein 1 TB großes Exemplar preislich zwischen 150 und 350 Euro liegt.

M.2

Mittlerweile sehr beliebt sind SSDs, die über eine M.2-Schnittstelle in den Rechner integriert werden. Der große Vorteil dieser SSDs ist, dass sie als Steckkarte direkt auf dem Mainboard in einem dafür vorgesehenen M.2-Steckplatz installiert werden, wodurch man sich im Vergleich zu SATA-SSDs die Verkabelung spart und Gegensatz zu PCIe-SSDs keinen PCIe-Slot blockiert. Allerdings gilt es bei M.2-SSDs zu beachten, dass es diese sowohl mit SATA-, als auch mit PCIe-Anbindung zu kaufen gibt. Der Steckplatz ist in seiner physischen Form jedoch identisch. Daher sollte man vor dem Kauf sowohl bei Mainboard als auch bei der SSD genau darauf achten, ob es sich um eine SATA- oder eine PCIe-Anbindung handelt. M.2-SSDs sind in den fünf Formfaktoren 2230, 2242, 2280 und 22110 erhältlich, wobei die ersten beiden Ziffern die Breite und die letzten beiden bzw. drei Ziffern die Länge in Millimetern angeben. Die mit Abstand gebräuchlichste Form ist M.2 2280 mit 22mm Breite und 80 mm Länge. M.2-Modelle mit einer SATA-Anbindung (6 GB/s) bieten maximal 2 TB Speicherplatz und erreichen ähnliche Lese- und Schreibraten wie eine SATA-SSD im 2,5“-Format, auch preislich sind sie in der gleichen Region eingeordnet. Mit einer PCIe 4.0 x4-Anbindung über NVMe können dagegen jeweils über 7.000 MB/s bei einer Speicherkapazität von derzeit maximal 8 TB erreicht werden, ein 1 TB-Modell kostet zwischen 60 und 150 Euro. Bei solch hohen Lese- und Schreibraten ist allerdings eine gute Kühlung notwendig, um ein Thermal Throttling aufgrund zu hoher Temperaturen zu verhindern. Daher sind einige dieser Hochleistungs-SSDs bereits ab Werk mit einem gut dimensionierten Kühlkörper ausgestattet. Alternativ können die SSDs in einen Wasserkühlungskreislauf oder die vom Mainboard vorgesehene Kühllösung integriert werden.

Wer ultimative Lese- und Schreibleistung in seinem Rechner erreichen möchte, der sollte zu M.2-SSDs mit PCIe 5.0 x4-Schnittstelle greifen. Mit maximalen Lese- und Schreibraten von über 10.000 MB/s setzen sie sich leistungstechnisch nochmal spürbar von PCIe 4.0-SSDs ab – allerdings aktuell mit noch überschaubarem Mehrwert. In der Praxis haben solch hohen Lese- und Schreibraten nur Auswirkungen, wenn man mit sehr großen Dateien arbeitet (beispielsweise in der Videobearbeitung oder Rendering) und diese häufig von einem Speichermedium auf ein anderes kopiert. Im normalen Desktopbetrieb oder im Gaming spürt man gegenüber einer PCIe 4.0-SSD bisher noch keinerlei Vorteile. Nachteilig ist jedoch die nochmals deutlich stärkere Hitzeentwicklung gegenüber PCIe 4.0-Modellen, sodass eine aktive Kühlung, besser noch eine Einbindung in einen Wasserkühlungskreislauf, schon fast Pflicht ist, um Thermal Throttling zu vermeiden. Hinzu kommt der deutlich höhere Anschaffungspreis, eine 1 TB-SSD liegt zwischen 160 und 240 Euro.

U.2

U.2 ist im Bereich der Privat-PCs eher eine Ausnahme und wird hauptsächlich in Servern verwendet. SSDs mit einer U.2-Schnittstelle verbinden den bei SATA-SSDs üblichen 2,5“-Formfaktor mit der bei PCIe- und vielen M.2-SSDs verwendeten PCIe-Anbindung. Vor allem im Serverbereich sind SSDs im 2,5“-Format deutlich sinnvoller als beispielsweise M.2-SSDs, da sie in Servern üblicherweise auf einer Hot-Swap-fähigen Backplane installiert werden und dadurch problemlos im laufenden Betrieb ausgetauscht werden können, was die Wartung und Reparatur des Servers deutlich vereinfacht. Die Leseraten sind bei einer PCIe 4.0 x4-Anbindung mit denen einer entsprechenden M.2-SSD vergleichbar, die vergleichbaren Schreibraten liegen mit 1.500 bis etwa 6.000 MB/s allerdings etwas dahinter. Außerdem ist die Auswahl an U.2-SSDs aufgrund der Fokussierung auf den Server-Markt deutlich geringer. Dadurch sind sie auch preislich höher einzustufen als gängige M.2-SSDs, für ein 1 TB-Modell sollte man 150 bis 600 Euro (je nach PCIe-Anbindung und Hersteller) einplanen. Möchte man allerdings eine SSD mit einer Speicherkapazität von bis zu 30 TB sein Eigen nennen, so kommt man um U.2 nicht herum.

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