Das ist bei Datenträgern wichtig

Es gibt eine schier unüberschaubare Menge an unterschiedlichen Datenträgern. Um die richtige Entscheidung zu treffen, ist es wichtig, sich mit den Standards auszukennen.
Die HDD - der Klassiker unter den Datenträgern
Die HDD, die oft auch einfach nur als Festplatte bezeichnet wird, schaut bereits auf eine lange Geschichte zurück. Es war im Jahre 1956, als IBM den ersten Datenträger dieser Art vorstellte. Lange Zeit stellte die HDD den absoluten Standard für die Datenspeicherung bei Computern dar. Unabhängig, ob im privaten oder gewerblichen Bereich, die HDD kam und kommt weiterhin überall zum Einsatz.

Die HDD gehört zur Klasse der mechanischen Datenträger. Die Informationen speichert das Laufwerk auf Magnetscheiben. Diese rotieren in der Festplatte und ein Lesekopf ist dafür zuständig, die Informationen per elektromagnetischer Induktion von den Scheiben zu lesen. Aus diesem Grund sind die HDDs mit einem speziellen Gas gefüllt, um einen reibungslosen Betrieb zu ermöglichen.

Zu den Vorteilen von HDDs zählen die hohe Datenspeicherkapazität sowie der günstige Preis. So gibt es HDDs mit Kapazitäten von mehr als 20 TB und der Preis pro TB liegt bei unter 20 Euro. Die Geschwindigkeit ist hingegen ein Nachteil dieser Technik, die bereits in die Jahre kommt. Zum einen liegt dies an den technischen Einschränkungen durch die magnetische Speicherung. Diese limitiert die maximal mögliche Datenübertragungsrate. Zum anderen muss der Lesekopf zunächst die physikalische Position finden, wo die Daten gespeichert sind. Dementsprechend gibt es immer eine leichte Verzögerung beim Zugriff auf Daten, was als Zugriffszeit bezeichnet wird.

Ein weiterer Nachteil ist die recht anfällige Technik. HDDs besitzen eine Reihe von beweglichen Bauteilen. Neben dem Schreib- und Lesekopf ist dies vor allem der Motor, der die magnetischen Scheiben bewegt. Die dauerhafte Belastung kann zu einem Defekt und somit zu einem Ausfall führen. Zudem sind HDDs empfindlich gegenüber Stürzen und Erschütterungen. Ein solcher Sturz kann zu einem Headcrash führen, also einem Aufschlagen des Lesekopfes auf der magnetischen Scheibe. Dies resultiert in einer Beschädigung und somit auch einem Datenverlust, wobei im schlimmsten Fall sogar ein vollständiger Defekt der Festplatte droht. Bei einem Datenverlust auf einer HDD stehen die Chancen auf eine Wiederherstellung jedoch gut. Selbst kostenfreie Software für den Heimgebrauch hilft bei einfachen Problemen weiter. Sind wichtige Informationen auf einer HDD beschädigt, gibt es Datenrettungsunternehmen, die mit professionell Mitteln Informationen wiederherstellen.

Im Laufe der Zeit sind die HDDs durch den technischen Fortschritt geschrumpft. Heute sind vor allem HDDs mit 3,5 Zoll und 2,5 Zoll verbreitet. Deutlich seltener sind HDDs mit einer Baugröße von 1,8 Zoll. Während die größeren 3,5-Zoll-Festplatten vor allem in Servern und Desktops zum Einsatz kommen, finden sich HDDs mit 2,5 Zoll in tragbaren Computern. Die Geschwindigkeit der Festplatten hängt von der Drehzahl ab. Die meisten HDDs arbeiten mit 7.200 oder mit 5.400 Umdrehungen pro Minute, wobei schneller drehende Festplatten höhere Datenübertragungsgeschwindigkeiten ermöglichen. Seltener sind HDDs mit 10.000 oder 15.000 Umdrehungen pro Minute.

Inzwischen sind HDDs größtenteils mit einer SATA-Schnittstelle ausgestattet. Dieser Standard findet sich in den meisten PCs, sodass eine HDD in den allermeisten Computern eingebaut werden kann. Darüber hinaus gibt es noch HDDs mit SAS-Schnittstelle. Diese ermöglicht höhere Datenübertragungsraten, was jedoch nur bei der Leitungsbündelung im Serversegment eine Rolle spielt.

SSDs - Nachfolger der HDDs mit mehr Geschwindigkeit
Die Abkürzung SSD steht für Solid State Disk. Hierbei handelt es sich um Datenträger auf Basis von Flashspeichern, die also keine mechanischen Bauteile mehr besitzen. In der ersten Generation kamen diese SSDs in faktisch identischer Bauform mit den HDDs auf den Markt. SSDs mit 2,5 Zoll können dann auch diese HDDs direkt ersetzen, als Datenträger in Computern, Laptops und ähnlichen Systemen.

Ebenso verfügen diese SSDs über dieselbe Schnittstelle wie die HDDs. Typisch ist ein Anschluss via SATA-Schnittstelle. Der große Vorteil der SSDs liegt bei der Übertragungsgeschwindigkeit. Während mechanische Festplatten bauartbedingt maximale Leseraten in einem Bereich zwischen 80 und 160 MB/s bieten, ermöglichen SSDs Geschwindigkeiten von 500 bis 600 MB/s. Darüber hinaus entfallen bei SSDs die langen Zugriffszeiten, denn eine Suche der Daten auf den magnetischen Scheiben ist nicht erforderlich. Gerade beim Schreiben von Daten sind die SSDs im Vorteil, denn auch hier erreichen diese Datenträger Geschwindigkeiten von über 500 MB/s. In der Praxis macht sich dies durch eine deutlich gesteigerte Arbeitsgeschwindigkeit bemerkbar. So starten das Betriebssystem oder Programme schneller und Kopiervorgänge sind nach kürzerer Zeit abgeschlossen. So profitieren vor allem Laptops von einem Wechsel von einer HDD auf eine SSD.

Bei der Anschaffung einer SSDs gilt es, die Angaben bezüglicher der Datenübertragungsrate sowie der maximalen Anzahl der Schreib- und Lesezyklen zu beachten. Entscheidend hierfür sind die Controller und Speichermodule. Bei Flashmodulen gibt es große Unterschiede, was die Lebensdauer angeht. Dies geben die Hersteller mit einer maximalen Zahl an Schreib- und Lesezyklen an. Diese Angabe kann zwischen 1.000 und 100.000 Zyklen liegen. Weiterhin findet sich oft eine Angabe zur Zahl an Bytes, die mindestens auf den Datenträger geschrieben werden können. Ein Hinweis wie 300 TBW zeigt an, dass die SSD mindestens Schreibvorgänge mit 300 TB an Daten übersteht. Bei der Schreib- und Lesegeschwindigkeit erreichen hochwertige Controller Werte oberhalb von 500 MB/s. Es gibt jedoch auch SSDs mit Datentransferraten im Bereich um 200 MB/s.

Zu den Nachteilen der SSDs gehören der höhere Preis sowie die, im Vergleich zu HDDs, geringere Speicherkapazität. Üblich sind so SSDs mit ein bis vier TB an Speicherkapazität, Modelle mit mehr Speicherplatz sind unverhältnismäßig teurer. Der Preis pro TB bewegt sich um die 60 Euro.

M.2-SSD - Datenträger mit hohen Übertragungsgeschwindigkeiten
Bei den M.2-SSDs handelt es sich im Kern um dieselbe Technik wie bei den eben beschriebenen SSDs. Auch hier kommen schnelle Flashspeicher zum Einsatz. Der Unterschied liegt bei den Schnittstellen sowie dem Formfaktor. Diese M.2-SSDs nutzen eine direkte Anbindung auf dem Mainboard. Für den Anschluss ist aus diesem Grund eine eigene Schnittstelle erforderlich. Diese befindet sich direkt auf dem Mainboard. Hier wird die M.2-SSD eingesteckt.

Kompliziert wird das Ganze noch dadurch, dass es bei den M.2-SSDs zwei Varianten gibt. Auf den ersten Blick ähneln sich die beiden Datenträger, in der Praxis gibt es jedoch große Unterschiede. M.2-SSDs mit SATA-Schnittstelle verfügen über zwei Einkerbungen in der Anschlussleiste. Die NVMe-SSDs hingegen werden direkt über den PCI-Express ins System eingebunden. Bei diesen M.2-SSDs ist nur eine Kerbe an der Anschlussleiste vorhanden. Weiterhin gibt es die M.2-SSDs in verschiedenen Längen. Wichtig ist es, dass M.2-SSD und die Aufnahme auf dem Mainboard kompatibel sind. Ansonsten ist eine Installation nicht möglich. Das gilt vor allem bei längeren M.2-SSDs in Kombination mit einem Mainboard mit kleiner Aufnahme. Zudem besitzen nicht alle Computer und Laptops eine solche Schnittstelle.

Die M.2-SSDs mit PCIe-Anbindung sind die deutlich schnelleren Datenträger. Durch die schnelle Schnittstelle sind Datenübertragungsraten in einem Bereich von 1.000 bis 7.000 MB/s möglich. Die M.2-SSDs mit SATA-Schnittstellen erreichen hingegen nur Datenraten zwischen 500 und 600 MB/s. Diese Varianten sind also vergleichbar mit den Datenträgern im 2,5-Zoll-Format, die per SATA-Kabel mit dem Mainboard verbunden werden. Auch wenn beide Schnittstellen untereinander kompatibel sind, müssen Mainboard und SSD den Standard NVMe unterstützen, um die hohen Datenübertragungsraten zu erreichen. Ansonsten fällt die Geschwindigkeit auf den SATA-Standard zurück.

Die NVMe-SSDs gehören somit zu den schnellsten verfügbaren Datenträgern. Aus diesem Grund kommen diese in Szenarien zum Einsatz, wo die höchsten Datenübertragungsraten benötigt werden. Das ist zum Beispiel in Rechenzentren der Fall. Aufgrund der Kompaktheit ist ein Einbau zudem in kleineren Geräten sehr einfach. Ein weiterer Vorteil ist, dass alle SSDs im Betrieb vollkommen geräuschlos sind. Das liegt am Fehlen der mechanischen Bauteile. Gleichzeitig macht dies alle Formen von SSDs langlebiger und robuster. Stürze und Erschütterungen beeinträchtigen so M.2-SSDs und andere Datenträger dieser Art faktisch nicht. Kommt es hingegen zu einem Datenverlust, stehen die Chancen auf eine Wiederherstellung schlechter als bei mechanischen HDDs. Dies liegt an der speziellen Speichertechnik, die sich von der klassischer HDDs unterscheidet. Dadurch ist auch ein sicheres Löschen, wie bei HDDs, nicht so einfach möglich.

eMMC - schnelle Datenträger für das Smartphone
eMMC steht für Embedded Multi Media Card. Auch diese Klasse von Datenträgern hat viel mit den verschiedenen Formen von SSDs gemein. So kommen hier ebenfalls Flashspeicher zum Einsatz. eMMCs sind dabei deutlich kompakter und somit für den Einsatz in mobilen, besonders kleinen Geräten konzipiert. So kommen eMMC-Module in Smartphones oder auch Geräten wie dem Raspberry Pi zum Einsatz.

Die Bezeichnung "embedded" weist darauf hin, dass diese Module in der Regel fest mit der Platine verbunden sind. Sie sind also ab Werk verbaut und dienen als zentraler Speicher. Die Kompaktheit limitiert jedoch den Speicherplatz. So sind bei eMMCs Speicherkapazitäten bis zu 256 GB üblich. Bei der maximalen Datenübertragungsgeschwindigkeit bewegen sich die eMMCs in einem Bereich bis zu 400 MB/s. Somit sind sie ein wenig langsamer als SSDs in Computern, stellen aber gleichzeitig eine der schnellsten Optionen für Speicherplatz in mobilen Geräten dar. Darüber hinaus sind eMMCs vergleichsweise preiswert.

SD-Karten und andere Speicherkarten
Speicherkarten wie die SD-Karten begleiten uns seit vielen Jahren. Diese zählen zur Klasse der Wechseldatenträger und kommen vor allem in tragbarer Unterhaltungselektronik zum Einsatz. Neben Mobiltelefonen sind dies Digitalkameras oder Medienplayer. Diese SD-Karten greifen auf Flashspeicher zurück. Mit den SD-Karten ist es möglich, den Speicherplatz eines mobilen Endgeräts schnell zu erweitern.

Im Laufe der Zeit sind die SD-Karten durch den technologischen Fortschritt immer kompakter geworden. Die ursprünglichen Speicherkarten waren 32 Millimeter lang. Es folgten die kompakteren Mini-SD-Karten und die noch kleineren Micro-SDs, die nur noch etwa 21 Millimeter lang sind. Gleichzeitig stieg die Speicherkapazität stetig an. So sind SDXC-Karten mit 512 GB und mehr inzwischen keine Seltenheit.

Die Schreib- und Leseraten bei SD-Karten sind grundsätzlich niedriger als bei Datenträgern wie den SSDs. Jedoch gibt es bei SD-Karten eine Einteilung in verschiedene Leistungsklassen. Diese definieren die Schreib- und Lesegeschwindigkeit. SDXC-Karten der Klasse UHS-I haben so eine Busgeschwindigkeit von mindestens 104 MB/s.

Bei einem Datenverlust stehen die Chancen auf eine Wiederherstellung bei SD-Karten vergleichsweise gut. Dies liegt an dem einfachen Aufbau dieser Datenspeicher. Selbst Tools für die Datenrettung zu Hause haben so gute Erfolgsaussichten.

Externe Datenträger - die Schnittstelle ist entscheidend
In der Kategorie der externen Datenträger gibt es noch einige zusätzliche Punkte zu berücksichtigen. Hierzu zählen Datenspeicher, die auf den verschiedenen genannten Technologien basieren. In externen Festplatten beispielsweise sind mechanische HDDs verbaut, USB-Speichersticks bauen auf Flashspeichern auf, die auch in SSDs oder SD-Karten vorhanden sind.

Inzwischen gibt es eine Reihe von Standards und Schnittstellen. Dies hat Einfluss auf die Kompatibilität sowie die mögliche Übertragungsgeschwindigkeit. Weit verbreitet bei externen Datenträgern ist so der Standard USB 2.0. Dieser ermöglicht Datenübertragungsraten in einem Bereich zwischen ungefähr 30 und 48 MB/s. Externe Festplatten werden also durch die Schnittstelle mitunter deutlich gebremst, vor allem dann, wenn eine schnelle SSD angeschlossen wird. Thunderbolt in der Version 4.0 ermöglicht dann Geschwindigkeiten von bis zu 5.000 MB/s. USB 3.1 hingegen 625 bis 1.250 MB/s, bei USB 3.2 mit dem Stecker vom Typ C sind es rund 2.500 MB/s. Probleme können auftauchen, wenn ein Computer eine USB-C-Buchse besitzt, diese aber nur den Standard 3.1 unterstützt. Dann ist unter Umständen der Betrieb eines externen Datenträgers mit einem Thunderbolt-Anschluss nicht möglich.