SSD einbauen und einrichten: PCI Express, M.2, NVME, Defragmentierung, UEFI/BIOS, Alignment, SSD zu langsam [Update]

SSDs ringen den traditionellen Magnetfestplatten immer größere Stücke vom Markt ab. Bei Festplatten übernehmen Magnetscheiben die Speicherung von Daten. Diese bieten hohe Kapazitäten, lassen sich aber dennoch preisgünstig fertigen. Für den Betrieb ist aber eine träge Mechanik notwendig, außerdem ist der Rotationsgeschwindigkeit der Platter eine physikalische Grenze gesetzt. Deshalb ziehen sie bei der Geschwindigkeit gegenüber SSDs meist den Kürzeren. SSDs bestehen aus Flash-Chips die im Vergleich zu den Magnetscheiben der Festplatten große Vorteile haben. Die Zugriffszeit auf die Daten liegt bei Bruchteilen einer Millisekunde, die Schreibgeschwindigkeiten werden aktuell nicht durch die SSD-Elektronik, sondern durch den gängigen SATA-6-GBit/s-Anschluss begrenzt. Da der Aufbau einer SSD so grundlegend anders als der einer Festplatte ist, gibt es einige Unterschiede bei der Systemkonfiguration, die Sie beachten müssen.

SSD einbauen: Gibt es irgendwas beim Anschließen einer SSD zu beachten?

Quelle: PCGH SATA-6-GBit/s-Anschlüsse werden farblich meist hervorgehoben. Hier sind es die weißen Anschlüsse. Antwort: Ja. Dieser einfache Tipp ist gleichzeitig der wichtigste: Viele Mainboards bieten zwei Arten von SATA-Anschlüssen: Schnelle SATA-6-GBit/s und langsamere SATA-3-GBit/s-Anschlüsse. Für die maximale Geschwindigkeit ist SATA 6 GBit/s zwingend notwendig. Diese Anschlüsse sind oft farblich hervorgehoben oder entsprechend beschriftet. An einem SATA-3-GBit/s-Anschluss können Sie selbst mit aktuellen SSDs keine sequenziellen Lese- und Schreibwerte von mehr als 250 MByte/s erwarten.

SSD einrichten: Muss ich SSDs defragmentieren?

Quelle: PCGH Die Defragmentierung deaktivieren Sie unter Systemsteuerung\Verwaltung\Dienste. Antwort: Nein, eine Defragmentierung ist bei SSDs nicht notwendig: Der Grund liegt bei der zu Festplatten abweichenden Arbeitsweise: Bei Festplatten müssen zum Abruf von Daten erst die Spindel auf Geschwindigkeit und dann die Schreib-/Lese-Arme in Position gebracht werden. Anschließend muss die Festplatte noch warten, bis Spindel sich in der richtigen Position befindet und sich die Daten unter dem Kopf lesen, was im Durchschnitt eine halbe Umdrehung dauert. Das entspricht bei 7.200 U/min etwa 4,2 ms. Die Defragmentierung soll die Anzahl der Neupositionierungen des Schreib-/Lese-Kopfes möglichst niedrig halten, da währenddessen keine Daten gelesen werden können. Das geschieht, indem zusammengehörige Blöcke auch auf der Festplatte zusammengelegt werden.

Bei SSDs erfolgt der Datenzugriff bei der SSD über elektronische Schaltungen, die normalerweise innerhalb von Nanosekunden reagieren. Auch wenn die Daten über diverse Chips verstreut sind kommen in Summe für einen Zugriff nur Mikrosekunden zusammen, sodass eine Defragmentierung für die Leistungssteigerung sinnlos ist. Außerdem hat bei SSDs die physische Organisation der Daten auf dem Datenträger nichts mehr mit der logischen Anordnung, wie sie für das Betriebssystem sichtbar ist, zu tun.

Indirekt ist die Defragmentierung bei SSDs sogar schädlich: Das Verschieben der Datenfragmente sorgt für ein hohes Aufkommen von Schreib- und Lesevorgängen und verringert so die Haltbarkeit der SSD, ohne für eine Gegenleistung zu sorgen. Die Defragmentierung lässt sich unter Systemsteuerung/Verwaltung/Dienste unter dem entsprechend benannten Punkt deaktivieren. Genauso wie die Defragmentierung können Sie auch die Indexierung deaktivieren. Das geht allerdings auf die Kosten der Geschwindigkeit bei der Dateisuche.

SSD einrichten: Welche BIOS/UEFI-Einstellung ist für SSDs die richtige?

Quelle: PCGH Achten Sie darauf, dass im BIOS der AHCI-Modus aktiviert ist. Antwort: Für den reibungslosen Betrieb der SSD sollte im BIOS der SATA-Modus auf AHCI umgestellt sein. Denn nur dann profitiert die SSD von Funktionen wie Hot-Plug und NCQ. Letzteres bringt auch bei Flash-Laufwerken rund ein Prozent an Performance, da das Feature dem Controller erlaubt, Lese- und Schreibbefehle so umzusortieren, dass es ihm Vorteile verschafft. Falls Sie Ihr System aktuell den IDE-Modus nutzt, können Sie das im BIOS/UEFI nicht ohne weiteres ändern - Windows würde sich beim Start mit einem Bluescreens verabschieden. Um den SATA-Modus im Nachhinein zu ändern, müssen vorbereitend einen Registry-Schlüssel ändern. Diesen finden Sie unter HKLM\System\CurrentControlSet\Services\msahci. Doppelklicken Sie den Wert "Start" und ersetzen Sie den eingetragenen Wert durch eine Null. Starten Sie den Rechner neu und öffnen Sie das BIOS/UEFI-Menü. Nun können Sie problemlos AHCI aktivieren, ohne dass Windows einen Bluescreen anzeigt. Windows installiert beim nächsten Neustart die passenden Treiber.

SSD einrichten: Was ist Alignment?

Quelle: PCGH Ein Beispiel für fehlerhaftes Alignment Antwort: Beim Alignment handelt es sich um die Partitionsausrichtung. Eine Partition ist in Blöcke unterteilt, die 4 KB oder ein Vielfaches davon groß sind. Genauso ist das auch bei einer SSD. Diese Blöcke sollten auf SSD und Partition möglichst deckungsgleich angeordnet sein. Anderenfalls müssen zum Schreiben eines Dateisystem-Blockes auf der SSD mehrere Blöcke als eigentlich beschrieben werden. Damit verringert sich die Lese- und Schreibgeschwindigkeit, der Verschleiß steigt

Das Alignment überprüfen Sie ganz einfach, indem Sie AS-SSD starten: Ist die Zeile mit der großen Zahl links oben rot gefärbt, ist die Ausrichtung fehlerhaft. Das Problem tritt vor allem dann auf, wenn Sie ältere Betriebssysteme wie Windows XP verwenden. Moderne Betriebssysteme ab Windows 7 erkennen eine SSD und legen Paritionen sofort richtig an. Außerdem ist das Alignment auch meist dann fehlerhaft, wenn Sie Partitionen von einer Festplatte auf eine SSD kopieren. Aktuelle Cloning-Programme bieten meist eine Option zum automatischen Korrigieren des Alignments.

Beim Kopieren einer Partition von einer Festplatte auf eine SSD reicht es also, ein aktuelles und kostenloses Cloning-Programm wie Partition Wizard 7 zu verwenden, das eine Option zur Partitions-Ausrichtung bietet. Sie können die Partition auch manuell verschieben. Das erfordert den Einsatz von Gparted, mit dem Sie die zu verschiebende Partiton verkleinern. Anschließend erstellen Sie eine kleine Partition, die sich von Sektor 63 bis Sektor 2047 erstreckt. An dieser richten Sie alle nachfolgenden Hauptpartitionen aus.

SSD einrichten: Ich habe alles richtig gemacht. Trotzdem ist meine SSD langsam!

Quelle: PCGH Mit dem ATA Secure Reset setzen Sie eine SSD auf den Werkszustand zurück. Antwort: Dann könnte es Zeit für einen ATA Secure Reset sein. Zwar beherrschen aktuelle SSDs durchwegs das TRIM-Kommando, mit dem das Betriebssystem der SSD mitteilen kann, welche Daten gelöscht werden können, über kurz oder lang sammeln sich in den Speicherzellen trotzdem Dateileichen an. Eine SSD kann diese bereits beschriebenen Dateiblöcke nicht einfach überschreiben, sondern muss diese zuerst löschen, bevor wieder sinnvolle Daten darin abgelegt werden können. Die Folge: Aus einem Arbeitsschritt werden zwei und die Geschwindigkeit bricht ein. Hier hilft ein Komplett-Reset der SSD, der über das ATA-Secure-Erase-Kommando durchgeführt wird.

Erstellen Sie sich einen USB-Stick mit PartedMagic. Laden Sie sich dazu das letzte kostenlose ISO (2013_08_01) herunter und schreiben Sie es mit dem USB Universal Installer auf den USB-Stick. Booten Sie anschließend davon. Im PartedMagic-Desktop angelangt klicken sie auf den Startbutton rechts unten, wählen "System Tools" und anschließend "Erase Disk". Im folgenden Fenster klicken Sie auf den Button ganz unten ("Internal Secure Erase ..."). Wählen Sie die zurückzusetzende SSD. Falls Sich diese im Freeze-Zustand befindet, schlägt ihnen das Tool vor, das Problem zu lösen, indem es das System in den Sleep-Modus versetzt. Nachdem Sie das System wieder aus dem Ruhezustand geweckt haben, rufen Sie das Tool erneut auf. Nun sollte es ohne Probleme durchlaufen. Bestätigen Sie das vorgeschlagene Standard-Passwort und stimmen Sie allen folgenden Meldungen zu. Die SSD ist damit in einen fabrikneuen Zustand zurückgesetzt, den Sie selbst mit einer Formatierung nicht erreichen.

Sichern Sie vorher aber alle Daten. Das Durchführen eines ATA Secure Reset löscht nämlich alle Daten auf der SSD unwiederbringlich. Auch ein Datenwiederherstellungsprogramm ist hier machtlos.

SSD-Wissen: Was gibt es bei den neuen SSD-Generationen mit PCI Express oder M.2, sowie NVME zu beachten?

Da SATA 6 Gb/s für viele SSDs inzwischen zu langsam ist, erscheinen vermehrt Flash-Laufwerke, die auf eine andere Schnittstelle setzen. Meist handelt es sich dabei um M.2 (kleine, 22 mm breite Steckkärtchen) oder um das klassische Format einer PCI-E-Steckkarte. Sowohl M.2 als auch PCI-E binden die SSDs mit PCI-E-Lanes an, doch die Breite solche PCI-E-Slots kann sehr variabel sein.

Hier gibt es vor allem bei Mainboards mit Z9x-Chipsatz große Fallstricke: Zwar ist dort oft ein M.2-Anschluss vorhanden, jedoch wird dieser bis auf wenige Ausnahmen nur mit PCI-E 2.0 × 2 angebunden, womit die Bandbreite auf 1.000 MB/s begrenzt ist. Das klingt zwar nach viel, der Knackpunkt ist aber, dass nur einige wenige PCI-E-basierte M.2-SSDs langsam genug sind, um von dieser Schnittstelle nicht limitiert zu werden. Gleiches gilt für die nächsten beiden möglichen Ausbaustufen: M.2 mit PCI-E 2.0 × 4 oder PCI-E 3.0 × 2. Diese Konfigurationen ermöglichen genau, beziehungsweise knapp weniger als 2.000 MB/s. Das ist schon deutlich mehr, aber für High-End-PCI-E Laufwerke wie der Samsung SSD 950 Pro bereits zu wenig. Das Angebot der dadurch limitierten Laufwerke wird sich 2016 nochmals vergrößern. Der sorgenfreie Betrieb von "Next-Gen"-SSDs erlaubt erst PCI-E 3.0 × 4 (ab Z170/X99 die Regel). Damit sind Datenraten von knapp unter 4 GB/s möglich. Das erreichen handelsübliche SSDs derzeit noch nicht. Details zur Anbindung der Slots auf Ihrem Mainboard finden Sie im Handbuch. Falls Ihre Hauptplatine keinen oder keinen ausreichend flotten M.2-Anschluss hat, können Sie diese mittels PCI-E-HHHL-Adapter (Half Height Half Length) auch in einem ganz normalen PCI-E-teckplatz für Grafikkarten benutzen. Beachten Sie, dass Sie dadurch der Grafikkarte unter Umständen einige PCI-E-Lanes streitig machen.

Quelle: PCGH NVME-SSDs wie die Intel SSD 750 arbeiten mit dem Windows-NVME-Treiber wesentlich langsamer als vom Hersteller angegeben. Der Herstellertreiber löst dieses Probelm Ein weitere Stolpferfalle tritt bei manchen dieser SSDs auch softwareseitig auf. So nutzen besonders flotte Vertreter bereits das neue NVME-Protokoll, das AHCI ersetzt und speziell auf SSDs zugeschnitten wurde. Windows unterstützt selbiges seit der Version 8 bereits im Werkszustand, sodass diese Laufwerke ohne der Installation eines Zusatztreibers genutzt werden können. Mit dem Windows-Treiber weisen NVME-SSDs derzeit durch die Bank eine zu niedrige Leistung auf. Die Microsoft-Software erzwingt bei Schreibvorgängen nämlich, dass der Schreib-Cache der SSD umgangen und die Daten direkt auf den nichtvolatilen Speicher geschrieben wird und lässt sich das auch noch vom SSD-Controller bestätigen ("FUA, Force Unit Access"). Das bremst selbst die schnellste SSD aus. Sowohl Samsung als auch Intel, derzeit die einzigen Anbieter von NVME-SSDs auf dem Endkundenmarkt, pflegen deswegen eigene Treiber, welches dieses Problem beseitigen. Diesen Treiber sollten Sie als Nutzer einer solchen SSD auf jeden Fall installieren.