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NVMe HDD SSD Ratgeber

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Was ist der beste Speicher für einen PC? Wo punkten mechanische Festplatten, wo ist die M.2-PCIe-NVMe besser als die SATA-SSD? TechStage erklärt, welchen Speicher man wann verwenden sollte.

Drei verschiedene Speicherarten buhlen um Kunden: klassische Festplatten, SSDs mit SATA-Anschluss und M.2-NVMe-Speicher. Letzterer setzt wie die SSD auf Flash-Speicher, ist aber am deutlich schnelleren PCI-Express-Datenbus angebunden. Alle Lösungen liegen preislich inzwischen in vernünftigen Regionen, sodass man genau prüfen sollte, welcher Speicher für den eigenen Einsatzzweck der beste Datenträger ist. Die gute Nachricht: Man kann, zumindest im PC, alle Formate mischen und problemlos parallel betreiben.

Vorab eine kurze Erläuterung zu den Begriffen. Für eine einfache Lesbarkeit nutzen wir den Begriff HDD für klassische mechanische Festplatten. SSD (Solid State Drive) verwenden wir für SSD-Speicher mit SATA-Anschluss. Flash-Speicher mit einer M.2-PCI-Express-Schnittstelle bezeichnen wir als NVMe (Nonvolatile Memory Express), auch wenn das eigentlich für den Protokollstandard des Flash-Speichers steht und die Geräte technisch gesehen ebenfalls SSDs sind. Zudem gehen wir in diesem Artikel auf Consumer-Geräte ein, sprich auf Speicher für Desktop-PCs und Notebooks. Enterprise-Geräte für den Einsatz im Server sind nicht der Fokus.

Noch mehr zu NVMe-SSDs schreiben wir in der Themenwelt NVMe. Dort haben wir neben diversen Einzeltests auch Ratgeber, etwa, wie man eine NVMe im PC einbaut und Windows umzieht oder wie man den Speicher der Playstation 5 mit einer NVMe erweitert.

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 uralten ATA/ATAPI-Steckplätze sind fast komplett verschwunden. Kein Wunder, denn während ATA/ATAPI in Version 7 eine maximale Datenrate von 133 MByte/s erreicht, liegt der maximale Durchsatz aktueller SATA-III-Schnittstellen bei 600 MByte/s. M.2-NVMes mit PCIe 3x4 sind deutlich schneller. 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 solche NVMe schafft bis zu 3500 MByte/s. Doch damit nicht genug. Inzwischen sind die M.2 NVMes nach dem 4x4-Standard breit verfügbar. Diese setzen auf den schnelleren PCI Express 4.0 Datenbus, der verdoppelt die Geschwindigkeit. Eine PCIe-4x4-NVMe erreicht bis zu 7000 MByte/s.

Wer über die seltsame Schreibweise PCIe 3x4 und PCIe 4x4 im weiteren Verlauf stolpert, den bitten wir zunächst um Verzeihung. Denn fast schon transparent hat sich im letzten Jahr eine neue NVMe-Generation auf den Markt geschlichen: M.2 NVMe SSDs, die über PCI Express 4.0 angebunden sind. Nachdem die neue Schnittstelle bereits bei den aktuellen Grafikkarten von AMD und Nvidia (Bestenliste) auftauchte, ist der Speicher der nächste große Einsatzzweck. Kurz gesagt: PCIe 4.0 verdoppelt die maximale Geschwindigkeit gegenüber PCIe 3.0 von 16 GBit/s auf 32 GBit/s.

Das alles sind theoretische Maximalwerte, die aber wichtig für die Einordnung der Produkte sind. In unseren Tests kommen wir bei bestmöglicher Optimierung der Benchmarks nur beim sequenziellen Lesen nah an die Werte heran. Dabei liegen die Daten schön hintereinander und sind ohne großes Suchen zu finden. Realistischere Messerwerte mit unterschiedlichen Benchmarks liegen deutlich darunter. Es zeichnet sich aber eine klare Rangfolge ab, bei der NVMes die ersten beiden Plätze belegen, die SSD folgt und die HDDs das Schlusslicht sind. Das bedeutet, wer von einer HDD auf jeden beliebigen Flash-Speicher umsteigt, erfährt einen ordentlichen Geschwindigkeitszuwachs. Beim Umstieg von SSD auf NVMe ist er kleiner, aber gerade, wenn man Windows von einer NVMe bootet, geht das noch einmal fixer.

Für unseren Test haben wir vier verschiedene Speichermedien durch den Data Drive Benchmark des PC Mark 10 geschickt. Folgende vier Speicher hatten wir im Test:

  •  HDD: Eine zugegebenermaßen etwas ältere Seagate Desktop HDD mit 7200 Umdrehungen und drei TByte Speicher. Angeschlossen per SATA6
  •  SSD: Eine Crucial MX 500, 4 TByte Speicher. Angeschlossen per SATA6
  •  NVMe: Eine Samsung 980 PCIe 3x4 NVMe am M.2-Port
  •  NVME 2: Eine Samsung 980 Pro PCIe 4x4 NVMe am PCIe 3 M.2 Port. Das ist etwas problematisch, da dieser Test die Speicherkarte mit einer nominellen Geschwindigkeit von 7000 MBit/s nicht mal ansatzweise ausnutzen kann. Wir wollten allerdings sehen, ob es einen großen Unterschied macht, eine PCIe 4x4 NVMe in einem PCIe-3-System zu betreiben.

Das Ergebnis ist eindeutig. Die Samsung 980 Pro 4x4 NVMe liegt weit vorne, obwohl der M.2-Slot eigentlich zu langsam ist. Auch die 3x4 NVMe Samsung 980 kann punkten, die SSD fällt da deutlich zurück. Die Festplatte ist weit abgeschlagen, zudem sieht man die enorm hohe Zugriffszeit im Vergleich mit den Flash-Speichern.

Festplatten kommen normalerweise in den Formaten 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. Achtung: Immer mehr Gehäuse verzichten inzwischen auf einen großen Festplattenkorb an der Front (was vor allem mit dem Ende optischer Laufwerke zu tun hat) und bringen weniger Festplatten unter. Meist passen zwei oder mehr 2,5-Zoll-Speicher (HDD oder SSD) direkt auf die Rückseite des Mainboards, unten finden sich zudem Platz für eine oder zwei 3,5-Zoll-HDDs. Darauf sollte man beim Kauf eines neuen Gehäuses in jedem Fall achten.

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 Ziffern sind die Breite (22 mm), die letzten Ziffern die Länge (z.B. 80 mm). Die meisten Produkte (und damit die größte Auswahl) gibt es für die Formate 2242 und 2280. Die meisten aktuellen Mainboards und Geräte wie die Playstation 5 nehmen alle Längen auf, die notwendigen Abstandshalter lassen sich problemlos versetzen.

Selten sind inzwischen 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, wir raten hier eher zum Upgrade des Mainboards, primär wegen PCIe 4.0 (mehr dazu später).

Ein Hinweis: 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.

Die Geschwindigkeitstests zeigen es: selbst schnelle HDDs kommen nicht an Flash-Speicher heran, egal ob der an SATA oder PCIe angeschlossen ist. 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.

Festplatten haben aber einen großen Vorteil: Den Preis pro TByte. Es gibt kein anderes System für Endkunden, die so viel Platz für Daten zu vergleichsweise günstigen Preisen bieten. Es gibt HDDs inzwischen mit bis zu 16 TByte Speicher, davon sind Flash-Systeme noch weit entfernt – und viel zu teuer. Ein 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. Der limitierende Faktor ist das Netzwerk selbst, in einem Gigabit-LAN liegt der maximale Durchsatz bei 125 MByte/s.

Perfekter Einsatzzweck: Ganz klar, HDDs sind Datenlager. Egal ob in der NAS, in einer großen externen Festplatte oder als Zweit- oder Drittplatte im Gaming-PC. Gerade im Netzwerk oder am USB-Anschluss fällt der geringe Datendurchsatz kaum ins Gewicht. Festplatten lohnen sich immer dann, wenn Speicherplatz wichtiger ist als Geschwindigkeit. Mehr dazu im Vergleich: Die beste Festplatte fürs NAS von 4 bis 12 TByte.

Lange waren SATA-SSD-Festplatten die Sieger im Bereich Preis-Leistung. Und ja, immer noch sind SSDs den klassischen Festplatten in allen Belangen überlegen – die Ausnahme ist Speicherplatz. 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.

SATA-SSDs sind zuverlässig, schneller als mechanische Festplatten und lassen sich in so ziemlich jedem PC einbauen, der in den letzten 10 Jahren auf den Markt kam. Sie sind ideale als Boot-Datenträger. Windows startet von einer SSD einfach um ein Vielfaches schneller als von einer HDD.

Perfekter Einsatzzweck: Wir empfehlen die SSDs als Boot-Medium für ältere Computer ohne M.2-Schnittstelle. SSDs arbeiten aber immer noch gut als als Massenspeicher oder um auf älteren Computern garantiert ein schnelles, bootbares Medium zu besitzen. Mit Preisen unter 50 Euro für 500 GByte lohnt es kaum noch, eine kleinere SSD zu kaufen. Wir empfehlen mindestens eine 500 GByte oder gleich eine 1-TByte-SSD. Allerdings sind NVMes inzwischen teilwiese günstiger als gleich große SSDs, weswegen wir jedem mit M.2-PCIe-Steckplatz zu einer NVMe raten.

Wer den täglichen TechStage-Schnäppchen-Artikel kennt, der weiß, warum wir in NVMes mit PCIe 3x4 den neuen Standard für Datenspeicher sehen. Im letzten Jahr sind die Preise für diese Speicher fast schon im freien Flug nach unten gewesen. 500-GByte-NVMes kosten inzwischen dauerhaft weniger als 50 Euro, 1-TByte-NVMes beginnen bei 75 Euro. Gut, das sind nicht die schnellsten Geräte, wie man den angegebenen Lese- und Schreibwerten erkennen kann. Doch selbst die langsamsten M.2-NVMes liegen weit vor einer SATA-SSD. Man merkt einfach, dass diese Technik ausgereift ist und inzwischen ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis bietet.

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 beschränkten Platz. Die kleinen Speicherriegel der M.2-NVMes sind deutlich kompakter als eine klassische 2,5-Zoll-SSD.

Das einzigen „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 und auch die Ladezeiten werden je nach Spiel nicht wesentlich kürzer. 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. Der Umzug von Windows auf eine NMVe ist simpel, wie wir im Ratgeber NVMe wird günstig zeigen.

Perfekter Einsatzzweck: NVMes mit PCIe 3x4 sind unserer Meinung nach der neue Standard für alle Gaming- oder Arbeits-PCs. Klar, ein billiger Office-Rechner hat davon nichts, wer aber zockt oder Videos von Drohnen schneidet, der bekommt mit einer PCIe 3x4 NVMe eine deutlich höhere Geschwindigkeit zu einem günstigeren Preis als bei einer vergleichbaren SSD. Deswegen. NVMes gehören in jeden aktuellen Rechner.

Hier kommen wir zur absoluten Oberklasse, der über PCI Express 4.0 mit 4 Lanes angebundenen M.2 SSDs. Diese schaffen enorm hohe Werte, wie die aktuell im Test befindliche Samsung 980 Pro zeigt. Samsung gibt die Lesegeschwindigkeit mit bis zu 7000 MBit/s an, die Schreibgeschwindigkeit liegt bei bis zu 5500 MBit/s, immer vorausgesetzt, das Mainboard bietet einen M.2-Anschluss, der schnell genug ist. Doch selbst bei einem PCIe 3.0 Anschluss kann sich die NVMe gegenüber der Konkurrenz durchsetzen, wie unser Vergleich weiter oben zeigt. Die 4x4-NVMes haben einfach dermaßen viel Reserve, dass sie fast alles aus dem M.2-Port herausholen können.

Spannend ist zu sehen, dass sich dieser Geschwindigkeitszuwachs nur teilweise im Preis niederschlägt. Sieht man sich die Preise für 4x4 NVMes mit 1 TByte Speicher an, dann kosten sie etwa 50 Euro mehr als ihre 3x4-Pendants. Ein Blick in den Preisverlauf zeigt auch hier eine erfreuliche Tendenz nach unten. Es spricht absolut nichts dagegen, sich mit einem PCIe 3.0-M.2-Anschluss eine PCIe 4.0-NVMe zu kaufen. Denn der Standard ist voll abwärtskompatibel.

Perfekter Einsatzzweck: Ganz klar, diese Geräte sind der beste Speicher für alle PCs mit einem 4x4-M.2-Anschluss. Wird man die Geschwindigkeit demnächst komplett ausnutzen? Nein. Muss man sich darum Sorgen machen? Nein. Ist es besser, schnelleren Speicher zu haben? Auf jeden Fall. Doch nicht nur für aktuelle PCs, auch für Besitzer einer Playstation 5 sind die Speicher spannend. Mit dem Firmware-Update vom September 2021 wurde der NVMe-Port, den jede PS5 besitzt, für alle Nutzer freigeschaltet. Er nimmt eine 4x4 M.2 SSD auf, mit der man den internen Speicher deutlich erweitern kann. Mehr dazu in der Anleitung: PS5-Speicher in 5 Minuten mit schneller NVMe erweitern.

Für den Einbau der NVMe-Speicher gibt es zwei Möglichkeiten: Die meisten aktuellen Mainboards besitzen eine oder mehrere M.2-Schnittstellen, in die man die Flash-Speicher einfach einsetzen kann. Möglicherweise muss man den Abstandshalter umsetzen, die meisten der Mainboards sind aber von Haus aus auf die 2280-Größe ausgelegt.

Wer keinen Anschluss hat oder mehrere NVMes ins System einbauen möchte, der kann alternativ zu einer PCIe-Adapterkarte greifen. Im Ratgeber "NVMe wird günstig: Schnellen Speicher einfach nachrüsten" haben wir festgtestellt, dass die Adapter bei der Geschwindigkeit keinen Nachteil gegenüber den fest integrierten M.2-Anschlüssen haben.

Aufpassen muss man beim Kauf einer Adapter-Karte mit mehreren M.2-Anschlüssen. Damit diese problemlos funktioniert, muss das Mainboard in den meisten Fällen die sogenannte PCIe-Bifurcation unterstützen. Diese Technik kann mehrere PCIe-Lanes aufteilen, sodass die NVMe-Speicher die volle Bandbreite nutzen können. Mehr dazu in der PCI Express FAQ von heise online.

SSDs und NVMes sind nicht nur im Rechner eine gute Wahl, sondern auch als mobiler Datenspeicher. Sie haben keine mechanischen Teile, was sie weniger anfällig gegen Stürze macht. Im Artikel Günstige SSD für unterwegs: Kaufen oder selber bauen? haben wir uns die Optionen dafür genauer angesehen.

Der Preisverfall ist auch hier bemerkbar, besonders bei den Speicher-Sticks. Wer einen externen Speicher mit bis zu 256 GByte sucht, der macht mit einem USB-Stick wahrscheinlich nichts verkehrt. Mehr Platz haben die externen SSDs mit USB 3.1, sie haben auch eine solide Geschwindigkeit. Noch schneller sind die Festplatten mit USB 3.2 Gen 2x2, sie können es fast schon mit internen Speichern aufnehmen. Diese sind allerdings noch sehr teuer. Da lohnt es sich eventuell, selbst eine NVMe in ein externes Gehäuse einzubauen.

NVMes, zumindest die 3x4-Varianten, sind inzwischen günstiger als klassische SATA-SSDs. Damit geht unsere klare Kaufempfehlung an eine M.2-NVMe. SATA-SSDs empfehlen wir als Boot-Medium für ältere Systeme, wobei eine große SSD immer noch problemlos weitergenutzt werden kann.

Die klassische Festplatte spielt ihre Stärken dann aus, wenn viel Speicher benötigt wird. Egal, ob NAS oder USB-Backupmedium: Wenn die Geschwindigkeit keine Rolle spielt 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.

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