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Ratgeber: HDD, SSD, NVMe – wer braucht welchen Speicher?

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Magnetplatten gegen Flash-Speicher, SATA gegen PCIe. Wir zeigen, welcher Datenspeicher wann punktet und warum man im PC eine SSD verbauen sollte.

Drei verschiedene Arten buhlen um Kunden: klassische Festplatten, SSDs mit SATA-Anschluss und NVMe-Speicher, der wie die SSD auf Flash-Speicher basiert, aber per PCI-Express angebunden wird. Alle drei sind inzwischen preislich interessant, alle drei bieten Vor- und Nachteile. In diesem Ratgeber stellen wir die drei Typen vor und zeigen, für welchen Einsatzzweck sie sich eignen.

Vorab eine kurze Definition: Der Lesbarkeit halber nutzen wir in diesem Artikel den Begriff SSD für alle per SATA angeschlossenen Flash-Speicher. Flash-Speicher mit PCI-Express-Schnittstelle (egal ob M.2 oder PCIe) bezeichnen wir als NVMe (Nonvolatile Memory Express), auch wenn das eigentlich nur für den Protokollstandard des Flash-Speichers steht und er technisch gesehen ebenfalls eine SSD ist. Zudem gehen wir in diesem Artikel auf Consumer-Geräte ein, sprich auf Speicher für Desktop-PCs und Notebooks.

Langsam (hinten) zu schnell (vorne). Drei Formfaktoren von HDDs, SSDs und NVMes.

Der Anschluss des Datenspeichers an das Mainboard ist ein wichtiger Maßstab für die Geschwindigkeit. Festplatten und SSDs werden inzwischen nur noch per SATA angeschlossen, die uralte ATA/ATAPI-Steckplätze sind fast komplett verschwunden. Kein Wunder, denn wo ATA/ATAPI in Version 7 eine maximale Datenrate von theoretischen 133 MByte/s erreicht, liegt der maximale theoretische Durchsatz aktueller SATA-3-Schnittstellen bei 600 MByte/s. Hier setzen NVMe-basierte Systeme eins drauf. Sie sind direkt in den PCI-Express-Bus des Mainboards eingebunden und nutzen eine oder mehrere Lanes zur Datenübertragung. Damit fällt die Limitierung der SATA-Schnittstelle weg. Eine NVMe in einem M.2-Anschluss schafft in unseren Benchmarks bis zu 3400 MByte/s - ein deutlicher Sprung nach oben.

Bei den Formfaktoren ändert sich nichts. Festplatten kommen weiterhin in 3,5 Zoll, 2,5 Zoll und, meist in mobilen Systemen, 1,8 Zoll. SSDs sind fast ausschließlich im 2,5-Zoll-Formfaktor im Handel, die Formate 1,8 Zoll und 3,5 Zoll sind Ausnahmen.

NVMes gibt es in unterschiedlichen Ausführungen, die M.2-Speicher teilen sich auf fünf Gruppen auf: 2230, 2242, 2260, 2280, 22110. Das klingt kryptisch, steht aber einfach für die Abmessungen in Millimeter: Die ersten beiden Zahlen sind die Breite (22mm), die letzten Zahlen die Länge (etwa 80mm). Die meisten Produkte (und damit die größte Auswahl) gibt es für die Formate 2242 und 2280.

Ein M.2-Steckplatz für NVMe-Speicher. Dieser unterstützt drei verschiedene Formate, 2242, 2260 und 2280,

Alternativ gibt es NVMes im Format Solid State Card (SSC). Das ist nichts anderes als ein Flash-Speicher, der mit einem PCIe-x4-Anschluss kommt. Damit lässt sich der Speicher in Systemen nachrüsten, die keinen M.2-Anschluss haben. Preislich liegen diese Karten aber deutlich über vergleichbaren Speichern mit M.2-Formfaktor.

Ein Hinweis aus dem Forum: Digitale Speicher sollten regelmäßig mit Strom verbunden werden. SSDs können sonst ihre Ladung und die Daten verlieren. Das passiert nicht über Nacht, aber alle paar Monate sollte man den Rechner hochfahren oder die externe SSD anstecken.

Für unseren Test haben wir vier verschiedene Speichermedien durch zwei Benchmarks geschickt: Den Storage Benchmark des PC Mark sowie durch den Crystal Disk Mark 7.0 Bei diesem wählten wir das Profile Real World Performance und fügten eine zusätzliche Mix-Abfrage aus 70 Prozent Lesen und 30 Prozent schreiben durch. Anders als beim Peak-Performance-Profil setzt Real World auf eine geringe QD und wenige gleichzeitige Threats. Dadurch sind die Speicher zwar langsamer, es passt aber eher ans Anwendungsprofil der Nutzer. Folgende vier Speicher hatten wir im Test:

  • HDD: Eine zugegebenermaßen etwas ältere Seagate Desktop HDD mit 7200 Umdrehungen und drei TByte Speicher. Angeschlossen per SATA-6
  • SSD: Ein Toshiba OCZ TR200, ein TByte Speicher. Angeschlossen per SATA-6
  • NVMe: Eine WD Black SN750 (Testbericht), angeschlossen an einem M.2-Steckplatz
  • Optane: Eine Intel Optane 32 GByte Karte, ebenfalls am M.2 Steckplatz

Zunächst die Ergebnisse des Crystal Disk Mark 7. Hier ist ganz klar die normale HDD das Schlusslicht, das sieht man vor allem bei der Zugriffszeit. Ein anderer interessanter Punkt ist, dass Intel Optane und NVME durchaus konkurrenzfähig sind.

Storage Benchmark NVMe, SSD, Optane, HDD (4 Bilder)

Keine Chance: Beim sequenziellen Abarbeiten von Datenströmen kommt niemand an die NVMe heran.

Während die NVME beim sequenziellen Lesen und Schreiben von Daten (also immer dann, wenn die Informationen schön aufeinanderfolgen) alle anderen Speicher gnadenlos abhängt, ist es beim deutlich häufiger vorkommenden zufälligen Lesen und Schreiben von Daten ein gemischtes Bild. Die NVME punktet beim Schreiben, Optane liegt beim Lesen und beim gemischten Test vorne. Die SATA-SSD schlägt sich ebenfalls wacker. Sie ist lang nicht so schnell wie NVME oder Opane, für den Alltag sind die Zugriffszahlen aber ausreichend.

Der Storage-Benchmark aus dem PC Mark unterstreicht dieses Bild. Auch hier liegt der Optane-Speicher weit vorne, gefolgt von NVME und SSD.

Die Ergebnisse aus dem Storage Benchmark des PC Mark.

Die theoretischen Tests sind das eine, wie aber wirkt sich das auf die Ladezeiten von Spielen aus? Um das Auszuprobieren, haben wir die Ladezeiten von zwei Spielen gemessen, GTA V und Subnautica. Tatsächlich haben wir im Test kaum einen Unterschied gemerkt. GTA V benötigte vom Klick auf das Startsymbol im Epic Game Launcher bis wir im Story-Modus gehen konnten immer weniger als 2 Minuten.

Lagert es auf der NVME, waren wir im Mittel nach 01:45 Minuten im Spiel, von der langsamen HDD aus dauerte es 01:46 Minuten. Das ist so nah zusammen, dass man eher von einer Messungenauigkeit reden kann.

Bei Subnautica sieht es ähnlich aus: Die NVME benötigte zum Laden des Levels knapp 23 Sekunden, die HDD 26 Sekunden und vom Optane-Speicher ging es in 20 Sekunden. Auch hier bleibt nicht viel übrig, wenn man die Messgenauigkeit abzieht. Es ist also nicht so, als würde ein deutlich schnellerer Speicher auch einen deutlich schnelleren Spieleinstieg bringen.

Seit der ersten Version dieses Artikels hat sich auf dem Festplatten-Markt einiges getan. Vor allem die Preise fallen stetig. SSDs etwa bekommt man inzwischen mit einem TByte oder mehr Speicher für unter 100 Euro. Gleichzeitig haben sich die Preise für NVMe-Speicher immer weiter an die SSDs angepasst. Für knapp 110 Euro bekommt man M.2-Speicher, die 1 TByte Platz bieten – kein schlechter Deal.

Die Geschwindigkeitstests zeigen es: selbst schnelle HDDs kommen nicht an Flash-Speicher heran. Die Begrenzung durch die mechanischen Vorgänge lässt sich nicht beseitigen. Man kann mit gutem Gewissen sagen, dass es bei klassischen Festplatten keine großen technologischen Sprünge mehr geben wird. Andererseits ist das auch gar nicht nötigt, wie unser Test mit den Spielen zeigt. Wer zockt, der hat wahrscheinlich nur selten den Flaschenhals beim Speicher.

Bei der Kapazität können die HDDs noch immer punkten. Es gibt sie inzwischen mit bis zu 14 TByte Speicher, davon sind Flash-Systeme noch weit entfernt – und viel zu teuer. Festplatten lohnen sich also immer dann, wenn Speicherplatz wichtiger ist als Geschwindigkeit.

Ein sehr gutes Beispiel ist neben der Daten-Partition im Gaming-Rechnern ein großes Backup-System oder eine NAS. Wer die bestücken will, der wird noch immer mit klassischen Festplatten glücklich. Gerade bei NAS-Systemen ist es wenig sinnvoll, SSDs für die Daten verbauen (Ratgeber: die besten NAS-Festplatten). Der limitierende Faktor ist das Netzwerk selbst, in einem Gigabit-LAN liegt der maximale theoretische Durchsatz bei 125 MByte/s. In der Praxis schaffen NAS-Speicher meist maximal 118 MByte/s, wie unser 2-Bay-NAS Vergleichstest zeigt:

Benchmark Netzwerk
Datendurchsatz NAS - PC
QNAP TS-228A Synology DS216j WD My Cloud Home Duo
2000x 128-KByte-Dateien: Lesen 25,2 MByte/s 22,6 MByte/s 8,9 MByte/s
2000x 128-KByte-Dateien: Schreiben 11,8 MByte/s 11,3 MByte/s 0,8 MByte/s
600x 2,5-MByte-Dateien: Lesen 83,6 MByte/s 86,1 MByte/s 56,0 MByte/s
600x 2,5-MByte-Dateien: Schreiben 61,9 MByte/s 58,6 MByte/s 4,2 MByte/s
1x 7,94-GByte-Datei: Lesen 116,0 MByte/s 106,8 MByte/s 112,5 MByte/s
1x 7,94-GByte-Datei: Schreiben 116,7 MByte/s 102,3 MByte/s 71,2 MByte/s
Gemischter Ordner (9,53 GByte): Lesen 02:54 min 02:58 min 06:04 min
Gemischter Ordner (9,53 GByte): Schreiben 04:14 min 04:44 min 55:47 min

Eine Ausnahme für eine wahrscheinlich kleine Gruppe ist das sogenannte SSD-Caching. Dabei nutzt die NAS eine schnelle SSD um Daten zwischenzuschreiben oder diese schneller abzurufen. Sinnvoll ist das vor allem, wenn man auf dem NAS eine Datenbank betreibt, Bilder im RAW-Format speichert und bearbeitet oder es für virtuelle Dienste oder Container nutzt. Dann allerdings benötigt man spezielle Netzwerkspeicher, die SSD-Caching auch unterstützen. Dann allerdings sollte man spezielle NAS-SSDs nutzen, die einen hohen TBW-Wert (Tera Bytes Written) besitzen.


Der aktuelle Spitzenreiter im Bereich Preis-Leistung ist die SSD. Das liegt mit daran, dass die Preise für die notwendigen Chips in den letzten Jahren drastisch gefallen sind. 500 GByte Speicher kosten mittlerweile zwischen 50 und 80 Euro.

Mit Ausnahme der Speicherkapazität sind SSDs den klassischen Festplatten in allen Belangen überlegen. Sie sind schneller, geräuschlos und verzichten auf mechanische Teile, die kaputtgehen können. Ein häufig genanntes Manko ist die begrenzte Lebenszeit. Diese wird vom Hersteller in TBW (Tera Bytes Written) angegeben. Die Kollegen von heise online haben diese Werte im Dauertest überprüft und mehrere 250 GByte große SSDs einem Dauerlasttest ausgesetzt. Das Ergebnis war überraschend: Selbst das Schlusslicht im Test übertraf die Herstellerangaben um das 2,5-fache. Anders als bei Spielen merkt man bei Windows einen deutlichen Geschwindigkeitszuwachs, wenn es auf einer SSD installiert wird.

Unserer Meinung nach sollte eine SSD der Hauptdatenträger in jedem PC oder Notebook sein. Die hohe Geschwindigkeit macht sich bei jeder Nutzung des PCs bemerkbar, unabhängig vom Betriebssystem. SSDs ab 500 GByte Speicherplatz bekommt man schon knapp über 50 Euro, dazu kommen regelmäßige Preisaktionen. In vielen Desktop-Systemen lohnt es sich, das Betriebssystem auf einer SSD zu installieren und für die Daten zusätzlich eine große HDD einzubauen.

NVMe-Datenspeicher sind die jüngsten Zugänge im Storage-Bereich. Die Spezifikation wurde zwar bereits 2011 verabschiedet, die Produkte profitieren aber erst jetzt vom Preisverfall der Flash-Speicher. Inzwischen sind sie fast im Bereich der SSDs angekommen, für etwas mehr als 100 Euro bekommt man knapp 1 TByte M.2-NVMe-Speicherplatz.

Die direkte Anbindung an den PCIe-Bus macht die Speichermedien deutlich schneller - 3400 MByte/s sind beim Lesen sequenziellen Daten kein Problem. In Notebooks haben sich NVMe-Speicher bereits weiter verbreitet als in Desktop-Umgebungen. Das liegt vor allem am relativ beschränkten Platz. Die kleinen Speicherriegel der M.2-NVMes benötigen deutlich weniger Platz als eine klassische 2,5-Zoll-SSD.

Ein Problem bei NVMes ist aktuell eher, dass sie kaum ein Programm wirklich ausreizt. Die Stärke der Datenträger liegt im Verarbeiten großer, sequenzieller Dateiströme. Das macht sie ideal für alle, die mit Videodateien hantieren, aber weniger perfekt für die Otto-Normal-Nutzer. Gamern sei gesagt, dass ein schnellerer Datenspeicher nicht zu mehr Frames pro Sekunde führt. Wer allerdings nicht nur spielt, sondern gleichzeitig aufnimmt, etwa für Let’s Plays oder Streaming (Ratgeber), der entfernt mit einer NVMe einen Flaschenhals im System.

Doch NVMes unterliegen einem noch deutlicheren Preisverfall, als es die klassischen SSDs tun. Inzwischen bezahlt man für 500 GByte Speicherplatz zwischen 55 Euro und 110 Euro, je nach Hersteller. Auch wenn die wenigsten Programme die NVMe-Speicher wirklich ausreizen, es schadet angesichts dieser Preise nicht, einen solchen Speicher als Hauptdatenträger einzubauen.

Eine Sonderrolle nimmt Intel Optane ein. Die Idee dahinter: Ein langsamerer Speicher, etwa eine SATA-SSD oder eine HDD werden mit einem schnellen, aber kleinen Flash-Speicher gekoppelt. Dieser dient als Zwischenspeicher und sorgt für einen schnellen Zugriff auf die Informationen. Optane hat den Vorteil, dass es bei einer geringen Queue Depth bereits hohe Werte liefert. Die Queue Depth (QD) steht für eine Anfragewarteschlange. Die meisten Flash-Speicher laufen erst bei hohen QD-Werten zur vollen Leistung auf. Diese treten aber vor allem im Server-Umfeld, weniger bei Desktop-Anwendungen auf.

Preislich sind die Speicher durchaus interessant. Denn das Speichermodul Intel Optane Memory H10 mit 32 GByte Optane kostet um die 130 Euro und schnitt im Test von heise online (heise+, Zwitter-Laufwerk: QLC-SSD Intel Optane Memory H10 with Solid State Storage) gut ab. Man muss allerdings darauf achten, dass man die Anforderungen wie ein Mainboard mit Intel Series 3000 Chipsatz sowie einen Core-i-Prozessor ab der achten Generation besitzt. Wer sich nicht sicher ist, der sollte lieber zu einer normalen M.2 NVME oder einer SSD greifen.


Bei den mobilen Datenspeichern greift man meist zu einem USB-Stick, dann ist sowieso ein Flash-Speicher gesetzt. Wer aber lieber eine Festplatte möchte, sollte auf den Anwendungsfall achten. Externe Speicher, die man etwa täglich mit sich herumträgt, sind hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt. Hier sollte man lieber zu einem Flash-basierten System als zu klassischen Festplatten greifen, auch wenn letztere billiger sind. Das Risiko eines mechanischen Ausfalls ist zu groß, dem Autor des Textes etwa sind auf diese Art zahlreiche Urlaubsbilder verloren gegangen. Wir empfehlen zu diesem Thema den Ratgeber: Der richtige Datenspeicher für Unterwegs sowie unsere Kaufberatung für externe SSDs.

Anders ist es, wenn man beispielsweise einen Datenspeicher für ein externes Backup oder einen stationären Einsatzort sucht. Hier ist eine klassische Festplatte in einem externen Gehäuse eine gute Wahl, passende Produkte stellen wir in unserer Themenwelt und dem Artikel Fünf externe Festplatten im Test sowie im Artikel Kaufberatung externe SSDs: Pfeilschnelle Datenspeicher vor.

Wer es auf ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis abgesehen hat, kommt an einer SSD nicht vorbei. Die Preise sind dermaßen gefallen, dass es im Desktop oder Notebook kein Argument mehr für eine klassische Festplatte gibt. Das gilt für alle, die eine mobile Festplatte für den täglichen Einsatz suchen. Der Verzicht auf mechanische Komponenten prädestiniert SSDs als mobilen Datenspeicher.

Die klassische Festplatte spielt ihre Stärken dann aus, wenn viel Speicher benötigt wird. Egal ob NAS oder USB-Backup, wenn die Geschwindigkeit sowieso begrenzt ist und das System wenig mobil ist, lohnt sich der Aufpreis für eine SSD nicht. Mechanische Festplatten besitzen noch immer das beste Preis-pro-MByte-Verhältnis.

NVMes stehen gerade erst am Anfang. Sie liefern eine sensationelle Geschwindigkeit, die aber nur von wenigen Programmen wirklich ausgereizt wird. Im Desktop sind sie vor allem etwas für Video-Profis, für Modder, die ein aufgeräumtes System wollen und für alle, die einfach an aktueller Technik interessiert sind.

Übrigens: Wer auf eine größere SSD oder eine NVMe aufrüstet, findet im heise+-Artikel Windows schnell umziehen Hilfen zum Wechsel. Und wer danach Probleme mit der Windows-Aktivierung hat, sollte die FAQ zur Windows-Aktivierung lesen.

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