Solid State Drives ( SSDs ) entwickeln sich schnell zum bevorzugten Computerspeicher für Betriebssysteme und Apps. Sie finden sie in den neuesten Laptops, Telefonen, Tablets und sogar Konsolen.

Mit hervorragender Leistung und Langlebigkeit sorgen diese Laufwerke für Aufsehen, aber was genau ist eine SSD ? 

Funktionsweise herkömmlicher Festplattenlaufwerke^{(Hard Disk Drives)} ( HDDs ) .

Um zu verstehen, was SSDs anders macht, müssen wir die Uhr kurz zurückdrehen und uns traditionelle Festplattenlaufwerke^{(Hard Disk Drives)} ( HDDs ) ansehen. Eine Festplatte^(HDD) war bis vor kurzem der Standardlaufwerktyp, den Sie in praktisch allen Computern finden würden.

Innerhalb der Festplatte^(HDD) finden Sie eine oder mehrere sich drehende Festplatten, die als „Platten“ bezeichnet werden. Jeder Plattenteller ist in Spuren und Sektoren unterteilt. Die Platten bestehen normalerweise entweder aus Aluminium oder Glas und sind mit magnetischem Material beschichtet.

Die Oberfläche der Platte enthält Milliarden einzelner Bereiche, die jeweils ein einzelnes Datenbit darstellen. Der Bereich kann magnetisiert oder entmagnetisiert sein und eine Eins oder eine Null darstellen.

Während sich die sich drehenden Platten mit Tausenden von Umdrehungen pro Minute bewegen, schweben winzige Schreib-Lese-Köpfe, die an Schwenkarmen befestigt sind, eine Haaresbreite über der Platte, um vom Laufwerk zu lesen oder auf das Laufwerk zu schreiben.

Festplattenlaufwerke^(Hard) sind unglaublich komplizierte Geräte mit vielen winzigen, präzisen und zerbrechlichen beweglichen Teilen. Es ist ein modernes Wunder, dass sie so gut funktionieren, wie sie es tun. 

Wie ein Solid State Drive (SSD) funktioniert

SSDs haben mehr mit Halbleitergeräten wie CPUs und RAM gemeinsam als mit Festplattenlaufwerken. SSDs und HDDs fungieren beide als Speichergeräte, aber SSDs funktionieren auf ganz andere Weise.

In einer typischen SSD finden Sie nur Computerchips. Es gibt den Controller-Chip der SSD , der verwaltet, wie und wo Daten gespeichert werden, aber der Großteil einer SSD besteht aus Flash-Speicherchips.

Flash -Speicher ist ein „nichtflüchtiger“ Speicher. Flüchtiger^(Volatile) Speicher, wie RAM , bleibt nicht bestehen, wenn der Strom abgeschaltet wird – die dort gespeicherten Daten verschwinden. Im Gegensatz dazu bleiben Ihre Daten bei nichtflüchtigem Speicher (wie SSDs oder USB - Laufwerken) auch dann erhalten, wenn das Gerät ausgeschaltet ist. Aus diesem Grund werden USB -Sticks auch als „Flash-Laufwerke“ bezeichnet!

Moderne SSDs (und die meisten USB -Flash-Laufwerke und Speicherkarten) verwenden eine Art von Flash-Speicher namens NAND- Flash-Speicher. Es ist nach einer der Arten von Logikgattern benannt, die Sie in einem Mikrochip herstellen können. Innerhalb des NAND-^(NAND) Speichers gibt es „Zellen“, die unterschiedliche elektrische Ladungsniveaus halten können. Indem Sie den Ladezustand einer Speicherzelle messen, können Sie feststellen, ob es sich um eine Eins oder eine Null handelt. Um den Inhalt einer Zelle zu ändern, ändern Sie einfach den Ladezustand darin.

Es gibt viele verschiedene Variationen in der Technologie innerhalb der Welt der NAND - Speicher. Beispielsweise haben Sie vielleicht einige Samsung-SSDs mit der Bezeichnung „ V-NAND “ oder „vertikales “ NAND gesehen . Hier sind die Speicherzellen vertikal gestapelt, was mehr Speicherkapazität bei gleichem Silizium-Footprint ermöglicht. Intels 3D- NAND ist auch mehr oder weniger die gleiche Technologie. 

Arten von SSDs und Schnittstellen

SSDs sind in einer Vielzahl von Formfaktoren und NAND- Flash-Speichertypen erhältlich. Dies bestimmt die maximale Leistung einer SSD sowie ihren Preis.

Flash-Speichertypen

Datendichte und Leistung sind nicht alle NAND- Flash-Speicher gleich. ^(NAND)Sie werden sich aus unserer obigen Diskussion erinnern, dass SSDs Daten als elektrische Ladungen in Speicherzellen speichern. 

Wenn eine Zelle nur ein einziges Datenbit speichert, spricht man von SLC oder Single-Level-Cell-Memory . MLC -Speicher (Multi-Level-Cell) und TLC -Speicher (Triple-Level-Cell) speichern zwei bzw. drei Datenbits pro Zelle. QLC -Speicher (Quad-Level-Cell) bringt es auf vier Bits pro Zelle.

Je mehr Datenbits Sie in einer einzelnen Zelle speichern können, desto billiger kann Ihre SSD sein oder desto mehr Daten können Sie auf demselben Platz unterbringen. Das klingt nach einer großartigen Idee, aber dank der Funktionsweise von SSDs gehen Laufwerke schneller kaputt, wenn eine Multi-Bit-Speichermethode verwendet wird. SLC -Speicher ist der leistungsfähigste und langlebigste NAND -Typ mit einer langen Lebensdauer. Allerdings ist es auch bei weitem das teuerste und nur in High-End-Laufwerken zu finden.

Daher verwenden die meisten Verbraucher -SSDs MLC oder TLC und verwenden spezielle Methoden, um ihre Nutzungsdauer so weit wie möglich zu verlängern. Auf das Thema SSD^(SSD) -Verschleiß gehen wir etwas später in diesem Artikel unter den Nachteilen der Technik ein.

SSD-Formfaktoren

SSDs gibt^(SSDs) es in verschiedenen Formfaktoren. Ein „Formfaktor“ ist einfach die physische Form des Geräts und dem Verbindungsstandard, dem es entspricht. Da SSDs ursprünglich entwickelt wurden, um HDDs zu ersetzen , sollten die ersten Geräte für Consumer-Desktops dort eingesetzt werden, wo zuvor Festplatten waren.

Hier kommt das 2,5-Zoll-SATA-SSD-^{( 2.5-inch SATA SSD)} Design ins Spiel. Sie können einfach Ihre aktuelle 2,5-Zoll-Laptop-Festplatte herausnehmen und eine dieser SSDs anschließen^(SSDs) .

Die SSD in diesem Gehäuse braucht nicht so viel Platz, aber es war absolut sinnvoll, da Laptops und die meisten modernen Desktops bereits 2,5-Zoll-Laufwerksschächte und SATA - Anschlüsse auf ihren Motherboards haben. Sie können auch Adapter kaufen, mit denen Sie ein 2,5-Zoll-Laufwerk in den 3,5-Zoll-Schacht eines Desktops einbauen können.

Abgesehen davon, dass sie unnötig Platz beanspruchen, waren diese 2,5-Zoll-Laufwerke auf 600 MB/s begrenzt, da dies die Grenze der SATA-3 -Schnittstelle ist.

Der mSATA (Mini-SATA) Standard löst das Platzproblem. mSATA hatte physisch die gleiche Form, Größe und den gleichen Anschluss wie der PCI Express Mini -Kartenstandard, aber die beiden Kartentypen sind elektrisch nicht kompatibel.

Der m - SATA -Standard wurde nun durch den M.2-Standard ersetzt. M.2-SSDs können je nach Karte und Motherboard-Kombination SATA oder PCIe sein.^(PCIe)

M.2-Karten können auch doppelseitig mit Komponenten auf beiden Seiten sein und variieren in der Länge. Es ist immer wichtig sicherzustellen, dass das Motherboard Ihres Computers mit der M.2-SSD kompatibel ist, die Sie damit verwenden möchten!

NVMe-SSDs verwenden den Non-Volatile- Memory-Express -Standard, mit dem der Computer über ^{(Memory Express)}PCIe , das häufiger für Grafikkarten verwendet wird, auf SSD - Speicher zugreifen kann . PCIe hat viel mehr Bandbreite als SATA , sodass schneller SSD- Speicher sein volles Potenzial ausschöpfen kann.

Die Vorteile von SSDs

Es gibt viele Gründe, warum SSDs schnell zum Standard in der Speichertechnologie werden. Während einige anfängliche Kinderkrankheiten sie eine Weile aus der Mainstream-Computerwelt heraushielten, sind sie jetzt an dem Punkt angelangt, an dem wir sie jedem empfehlen können. Sogar die neuesten Videospielkonsolen verwenden^{(latest video game consoles)} jetzt SSD . Hier sind die wichtigsten Stärken, die SSDs zu ihrer derzeitigen Popularität geführt haben.

SSDs sind schnell

Die weltweit schnellste mechanische Festplatte, die Seagate Mach.2 Exos ^{(Seagate Mach.2)} 2X14^{(Exos 2X14)} , kann dauerhafte Übertragungsraten von 524 MB/s erreichen . Das ist fast so schnell wie eine SATA 3 SSD , aber das typische mechanische Laufwerk, das Sie heutzutage in Computern finden, kann irgendwo zwischen 100 MB/s und 250 MB/s erreichen , wenn Sie sich das High-End des Marktes ansehen .

Typische M.2-PCIe-SSDs , wie sie etwa in Mittelklasse-Laptops zu finden sind, bieten 2,5 bis 3,5 GB/s . Die neuesten M.2-PCIe-SSDs erreichen fast 8 GB/s , was eine unglaubliche Datenmenge ist. Sequentielle^(Sequential) Schreibgeschwindigkeiten sind normalerweise etwas langsamer als Lesegeschwindigkeiten, aber die Daten fliegen mit enormer Geschwindigkeit in beide Richtungen.

Es geht auch nicht nur um Übertragungsgeschwindigkeiten. Mechanische Festplatten brauchen Zeit, um Platten hochzufahren und Laufwerksköpfe an ihren Platz zu bewegen. Das Finden der richtigen Stelle auf der Platte für eine Datenanfrage wird als „Suchzeit“ bezeichnet. Bei SSDs ist diese Latenzzahl praktisch null. 

SSD kann Daten von jedem Ort innerhalb seiner Speicherzellen sofort und sogar parallel lesen. Unabhängig davon, wie Sie es aufteilen, befinden sich SSDs in einem anderen Leistungsuniversum als selbst die besten mechanischen Festplatten, egal wie Sie es aufteilen.

Wenn Sie die Festplatte^(HDD) eines Computers auf eine SSD aufrüsten , erleben Sie viel schnellere Startzeiten und eine sehr schnelle Systemreaktion. Ganz einfach^(Simply) , weil Ihre CPU nie auf Daten von Ihren Speicherlaufwerken warten muss. Es ist eine fantastische Möglichkeit, einem alten Windows -System neues Leben einzuhauchen.

SSDs sind langlebig

SSDs sind ungefähr so ​​langlebig wie jede andere Solid-State-Komponente wie eine CPU oder RAM ohne bewegliche Teile. Sofern sie nicht durch einen Stromstoß zerstört werden, sollten sie auf unbestimmte Zeit laufen oder zumindest so lange, wie der Computer für Sie nützlich bleibt. Flash -Speicher sind auch sehr widerstandsfähig gegen Stoßschäden, im Gegensatz zu Festplatten, die leicht zerstört werden, wenn sie herunterfallen, insbesondere während sich die Platten drehen.

Diese Haltbarkeit macht sie perfekt für Laptops, und deshalb haben Ultrabooks wie das Apple MacBook Air , i Mac und andere Mitglieder der Mac -Computerfamilie leistungsstarke integrierte SSDs .

„ Haltbarkeit^(Durability) “ bezieht sich in diesem Fall nicht auf das Phänomen des SSD- Verschleißes, den wir in der folgenden Liste der Nachteile behandeln.

SSDs leiden nicht unter Fragmentierung^{(Suffer From Fragmentation)}

Datenfragmentierung^(Data) ist ein echtes Problem auf HDDs . Dies geschieht, wenn neue Daten auf den ersten verfügbaren Speicherplatz auf dem Laufwerk geschrieben werden. Die Daten einer bestimmten Datei oder eines Satzes verwandter Dateien können also über den gesamten physischen Plattenbereich des Laufwerks verstreut sein.

Dies zerstört sequentielle Lesegeschwindigkeiten und fügt eine Menge Suchzeit hinzu, da die Laufwerksköpfe überall herumfliegen, um alle Teile einer Datei zu finden. SSDs leiden naturgemäß nicht unter Fragmentierung. Es ist nicht so, dass Dateien nicht fragmentiert sind. Es spielt nur keine Rolle, weil es keine beweglichen Teile und keine nennenswerte Suchzeit gibt. 

Die Defragmentierung belastet das Laufwerk nur unnötig. Wenn Sie mehr über die SSD^(SSD) -Fragmentierung erfahren möchten , lesen Sie Sollten Sie eine SSD defragmentieren?^{(Should You Defrag an SSD?)}

SSDs sind leise

Festplatten sind laut! Das Brummen des Motors, das Rauschen der Diskette, die Klickgeräusche der sich hin und her bewegenden Laufwerksköpfe – das war über Jahrzehnte die Geräuschkulisse für Computernutzer.

SSDs machen dagegen überhaupt keinen Lärm. Dies mag wie ein trivialer Vorteil erscheinen, aber laute Computerkomponenten sind ärgerlich. In einigen Anwendungsfällen, wie z. B. bei Computern, die für Tonaufnahmen verwendet werden, sind Schallpegel kritisch. Es gab teure Festplatten mit speziellen Halterungen und Designs, die versucht haben, HDD - Rauschen einzudämmen, aber mit SSDs ist das Problem vollständig gelöst.

Aus diesem Grund können wir jetzt einen Computer wie das Apple M1 MacBook Air haben, der keine Lüfter und keine mechanische Festplatte hat. Der gesamte Computer ist Solid-State und macht daher keinerlei Geräusche!

SSD sind klein und energieeffizient

SSDs nehmen viel weniger Platz ein als HDDs und benötigen viel weniger Strom, um zu funktionieren. Das bedeutet, dass wir kleinere und dünnere Computer, Tablets, Smartphones und andere elektronische Geräte haben können, die schnelle nichtflüchtige Speicherlaufwerke benötigen.

SSDs^(SSD) können fast vollständig in den Ruhezustand wechseln, wenn sie nicht verwendet werden, und im Gegensatz zu HDDs können sie fast sofort in den Hochleistungsmodus wechseln. Insgesamt^(Taken) gesehen ist der Stromverbrauch von SSDs^(SSD) besonders wichtig, um eine bessere Akkulaufzeit von mobilen Computern und anderen Geräten zu erzielen, die sie verwenden. Elektromechanische Geräte benötigen zum Betrieb einfach mehr Energie als Festkörpergeräte.

SSDs können die Installationsgröße verringern

SSDs können die Installationsgröße einiger Anwendungen reduzieren, insbesondere von Videospielen^{(video games)} . Wenn Anwendungen darauf angewiesen sind, Daten schnell in den Speicher zu strömen, können die Entwickler Informationen an mehreren Stellen auf der HDD - Platte duplizieren. Dies verkürzt die Suchzeiten, da sich die Laufwerksköpfe immer in der Nähe einer Kopie der benötigten Daten befinden. Ein cleverer Trick, der allerdings zu Lasten des Stauraums geht.

Anwendungen, die für SSDs entwickelt wurden , müssen dies überhaupt nicht tun. Da die SSD praktisch keine Latenz hat und Daten von überall auf dem Laufwerk sofort lesen kann, muss nur eine Kopie der Daten vorhanden sein.

Konsolen wie die PlayStation 5 haben bereits gezeigt, wie sehr SSDs die Installationsgröße verringern können, insbesondere in Kombination mit Komprimierung, was uns zum nächsten Vorteil bringt.

SSDs können beschleunigt werden

Wenn Sie dachten, dass SSDs bereits sehr schnell sind, könnten Sie diese Laufwerke für einige wirklich schnelle Leistungszahlen beschleunigen. Das alles ist der Kompressionstechnologie zu verdanken. Die Daten werden in stark komprimierter Form auf der SSD gespeichert. ^(SSD)Wenn die Informationen angefordert werden, werden sie in Echtzeit dekomprimiert, wodurch die Rohdatenübertragungsgeschwindigkeiten der SSD effektiv verstärkt werden .

Der einzige Haken ist, dass Sie zum Dekomprimieren einen leistungsstarken Prozessor benötigen, aber SSDs enthalten derzeit keinen solchen Prozessor. Es stellt sich heraus, dass GPUs für diese Art von Arbeit hervorragend geeignet sind. Durch die Verwendung von Software- APIs ( Application Programmer Interface ) wie DirectStorage von Microsoft und RTX IO^{(Nvidia’s RTX IO)} von Nvidia können neuere GPU -Generationen nicht nur 3D-Grafiken, sondern auch die SSD - Leistung beschleunigen.

Die Nachteile von SSDs

SSDs haben viele wünschenswerte Attribute, aber die Technologie ist nicht perfekt. Einige Aspekte des Besitzes von SSDs^(SSD) sind nicht ganz so angenehm, wie wir es gerne hätten.

SSDs sind teurer

HDDs^(HDD) sind im Preis so stark gesunken und haben die Datenmenge, die sie speichern können, auf ein wahnsinniges Maß an Dichte erhöht. Das Ergebnis ist, dass ein Gigabyte an HDD -Daten viel weniger kostet als selbst der billigste NAND-Flash.

Die SSD-^(SSD) Preise sind in den letzten Jahren stark gefallen, aber die Leute verwenden im Allgemeinen immer noch relativ kleine SSDs im Bereich von 256 GB bis 512 GB. SSDs sind Anwendungen und Betriebssystemen vorbehalten, während HDDs immer noch Massenspeicher für Mediendateien oder Anwendungen sind, die nicht von SSD - Geschwindigkeiten profitieren.

Die gute Nachricht ist, dass, wie bei allen Halbleitertechnologien, die Transistordichte und die Herstellungsprozesse wahrscheinlich einen exponentiellen Trend zeigen werden, der zu niedrigeren Kosten und mehr Platzbedarf führt. Derzeit erfordern die meisten Budgets eine Mischung aus SSD- und HDD -Speicher.

SSDs können sich abnutzen

Während SSDs sehr langlebig sind und mehr Belastungen standhalten können als HDDs , während sie auch eine längere Betriebslebensdauer haben, leiden sie unter Verschleiß. SSD- Verschleiß tritt auf, weil SSDs , die in Speicherzellen schreiben, destruktiv sind. Jedes Mal, wenn ein Bit in eine SSD -Speicherzelle geschrieben wird, verliert sie ihre Fähigkeit, eine Ladung nur ein wenig zu halten.

Im Laufe der Zeit machen wiederholte Schreibvorgänge in eine Zelle diese funktionsunfähig. SLC-SSDs können die meisten wiederholten Schreibvorgänge verarbeiten, bevor sie eine bestimmte Zelle braten, aber MLC- , TLC- und QLC- Zellen sind in dieser Reihenfolge anfälliger. Frühe Verbraucher -SSDs könnten alarmierend bald sterben, aber heute haben Laufwerke Strategien wie Wear Leveling und Overprovisioning, um die Schreibdauer der SSD zu verlängern .

SSD - Verschleiß ist ein komplexes Thema, also werfen Sie einen Blick auf Alles, was Sie über SSD-Verschleiß wissen^{(Everything You Need To Know About SSD Wear & Tear)} müssen, um eine eingehende Diskussion zu erhalten.

SSDs können Rapid Bit Rot aufweisen

Alle Formen der Datenspeicherung erliegen irgendwann der Bitfäule . ^{(bit rot.)}Dies geschieht, wenn sich das Speichermedium so stark verschlechtert, dass es die Daten nicht mehr in lesbarer Form halten kann.

Verschiedene Medien können aus verschiedenen Gründen Bitfäule bekommen, aber Festplatten können jahrzehntelang gelagert werden, ohne dass Bitfäule ein Problem darstellt. SSDs hingegen können ihre Daten möglicherweise schon nach wenigen Jahren Lagerung verlieren. Dies geschieht aufgrund der Verschlechterung der Isolierschicht, die die Ladung in jeder Speicherzelle hält. Wenn der Betrag ausläuft, ist die Zelle leer und enthält keine Daten!

Es scheint, dass Bitfäule schneller passiert, wenn SSDs in einer zu heißen Umgebung aufbewahrt werden, aber so oder so sind sie wahrscheinlich nicht die beste Wahl, um Daten irgendwo in einer Schublade zu speichern.

SSD-Datenwiederherstellung ist schwer^{(SSD Data Recovery Is Hard)} bis unmöglich

Es gibt eine ausgeklügelte Industrie, die sich um die Kunst der Datenwiederherstellung von mechanischen Festplatten dreht. Wenn Sie genug Geld zur Verfügung haben, können Sie sogar Daten von zertrümmerten Laufwerken wiederherstellen, da ein Spezialist das Laufwerk buchstäblich aus Einzelteilen wieder zusammenbaut.

Auf einer eher banalen Ebene können Sie Daten wiederherstellen, die versehentlich gelöscht wurden, da Festplatten^(HDDs) die physischen Daten nicht löschen, wenn Sie sie in Windows oder einem anderen Betriebssystem löschen. Stattdessen wird dieser Bereich des Laufwerks einfach zum Überschreiben markiert. Solange das Überschreiben noch nicht stattgefunden hat, können Sie es mit einer speziellen Software wiederherstellen.

SSDs machen es fast unmöglich, etwas wiederherzustellen, wenn das Laufwerk beschädigt ist oder Dateien gelöscht wurden. Wenn eine Festplatte^{(HDD is damaged)} durch einen Stromstoß beschädigt wird, können Sie sie immer noch mit neuer Laufwerkselektronik wieder aufbauen, aber da eine SSD vollständig elektrisch ist, könnte der gesamte Speicher durchgebrannt sein.

Es hilft auch nicht, dass SSDs hochentwickelte Controller haben, die viele Dinge mit Betriebssystemen für physische Daten erledigen, von denen sie nichts wissen. Beispielsweise löscht der von SATA-SSDs verwendete ^{(SATA SSDs)}TRIM - Befehl präventiv Speicherzellen, die zum Löschen markiert wurden, um das Schreiben neuer Daten zu beschleunigen. Also wird der Undelete-Trick bei ihnen nicht funktionieren!

Die Zukunft ist Festkörper

Obwohl SSDs nicht perfekt sind, stellen sie einen solchen Sprung in der Leistung von Speicherlaufwerken dar, dass ihre letztendliche Dominanz auf dem Speichermarkt unvermeidlich erscheint. Im Laufe der Zeit erwarten wir, dass sogar SLC-SSDs im Preis sinken werden, während weniger langlebige SSD- Typen noch intelligenter werden, wenn es darum geht, den Verschleiß zu begrenzen. 

Auch die Festplattentechnologie^(Hard) hatte in den frühen Tagen einige Probleme, aber wir haben das Gefühl, dass alle Probleme, die SSDs noch haben, in Rekordzeit gelöst werden. 

What Is a Solid State Drive (SSD)? Plus, the Pros and Cons

Solid State Drives (SSDs) are quickly becoming the preferred computer storage for operating systems and apps. You’ll find them in the latest laptops, phones, tablets, and even consoles.

With excellent performance and durability, these drives are making a real splash, but what exactly is an SSD? 

How Traditional Hard Disk Drives (HDDs) Work

To grasp what makes SSDs different, we need to briefly turn back the clock and look at traditional Hard Disk Drives (HDDs). An HDD was the standard type of drive you’d find in virtually all computers until recently.

Inside the HDD, you’ll find one or more spinning disks called “platters.” Each platter is divided into tracks and sectors. The platters are usually made from either aluminum or glass and are coated with magnetic material.

The platter’s surface contains billions of individual areas that each represent a single bit of data. The area can be magnetized or demagnetized, representing a one or a zero.

As the spinning platters move at thousands of revolutions per minute, tiny read-write heads attached to swinging arms float a hair’s breadth above the platter reading from or writing to the drive.

Hard disk drives are incredibly complicated devices with many tiny, precise, and fragile moving parts. It’s a modern marvel that they work as well as they do. 

How a Solid State Drive (SSD) Works

SSDs have more in common with semiconductor devices like CPUs and RAM than hard disk drives. SSDs and HDDs both act as storage devices, but SSDs work in a very different way.

Inside a typical SSD, you’ll find only computer chips. There’s the SSD’s controller chip, which manages how and where data is stored, but the bulk of an SSD consists of flash memory chips.

Flash memory is “non-volatile” memory. Volatile memory, like RAM, does not persist when power is turned off—the data stored there disappears. By contrast, with non-volatile memory (like SSDs or USB drives), your data persists even when the power is turned off. This is why USB thumb drives are also referred to as “flash drives”!

Modern SSDs (and most USB flash drives and memory cards) use a type of flash memory called NAND flash memory. It’s named after one of the types of logic gates you can make in a microchip. Within NAND memory, there are “cells” that can hold different electrical charge levels. By measuring the charge level in a memory cell, you can tell whether it represents a one or a zero. To change the contents of a cell, you simply alter the level of charge inside it.

There are many different variations in the technology within the world of NAND memory. For example, you may have seen some Samsung SSDs labeled “V-NAND” or “vertical” NAND. Here the memory cells are stacked vertically, allowing for more storage capacity in the same silicon footprint. Intel’s 3D NAND is also more or less the same technology. 

Types of SSDs and Interfaces

SSDs come in a variety of form factors and NAND flash memory types. This determines the maximum performance of an SSD as well as its price.

Flash Memory Types

All NAND flash isn’t the same for data density and performance. You’ll recall from our discussion above that SSDs store data as electrical charges inside memory cells. 

If a cell only stores a single bit of data, it’s called SLC or single-level cell memory. MLC (multi-level cell) and TLC (triple-level cell) memory store two and three bits of data per cell, respectively. QLC (quad-level cell) memory takes it to four bits per cell.

The more bits of data you can store in a single cell, the cheaper your SSD can be, or the more data you can stuff into the same space. This sounds like a great idea, but thanks to how SSDs operate, drives die more quickly when using a multi-bit storage method. SLC memory is the best-performing and most durable type of NAND with a long lifespan. However, it’s also the most expensive by far and only found in high-end drives.

As such, most consumer SSDs use MLC or TLC and employ special methods to extend their useful lifespans as much as possible. We’ll cover the issue of SSD wear a little later in this article under the disadvantages of the technology.

SSD Form Factors

SSDs come in various form factors. A “form factor” is simply the physical shape of the device and what connection standard it conforms to. Because SSDs were initially designed to replace HDDs, the first devices meant for consumer desktops were intended to slot in where hard drives were before.

This is where the 2.5-inch SATA SSD design comes into the picture. You can simply take out your current 2.5-inch laptop hard drive and plug one of these SSDs in.

The SSD inside this casing doesn’t need all that room, but it made perfect sense since laptops and most modern desktops already have 2.5-inch drive bays and SATA connectors on their motherboards. You can also purchase adapters that let you place a 2.5-inch drive into a desktop’s 3.5-inch bay.

Apart from taking up unnecessary space, these 2.5-inch drives were limited to 600 MB/s since that’s the limit of the SATA 3 interface.

The mSATA (mini-SATA) standard solves the space issue. mSATA was physically the same shape, size, and connector as the PCI Express Mini card standard, but the two types of cards are electrically incompatible.

The mSATA standard has now been replaced by the M.2 standard. M.2 SSDs can be SATA or PCIe, depending on the card and the motherboard combination.

M.2 cards can also be double-sided with components on both sides, and they vary in length. It’s always important to make sure that your computer’s motherboard is compatible with the M.2 SSD you want to use with it!

NVMe SSDs use the Non-Volatile Memory Express standard, which is how the computer can access SSD memory using the PCIe that’s more commonly used for graphics cards. PCIe has much more bandwidth than SATA, allowing fast SSD memory to reach its full potential.

The Advantages of SSDs

There are many reasons why SSDs are rapidly becoming the standard in storage technology. While some early teething troubles kept them out of the mainstream computer world for a while, they are now at the point where we can recommend them to anyone. Even the latest video game consoles now use SSD. Here are the key strengths that have led SSDs towards their current popularity.

SSDs Are Fast

The fastest mechanical hard drive globally, the Seagate Mach.2 Exos 2X14, can reach sustained transfer rates of 524 MB/s. That’s very nearly as fast as a SATA 3 SSD, but the typical mechanical drive you’ll find in computers these days can achieve somewhere between 100 MB/s and 250 MB/s if you’re looking at the high-end of the market.

Typical M.2 PCIe SSDs, such as those found in mid-range laptops, offer 2.5 to 3.5 GB/s. The latest M.2 PCIe SSDs are getting close to 8 GB/s, which is a mind-boggling amount of data. Sequential write speeds are usually a little slower than read speeds, but data is flying at a tremendous pace in both directions.

It’s not just about transfer speeds, either. Mechanical hard drives need time spinning up platters and moving drive heads into place. Finding the right spot on the platter for a data request is known as “seek time”. For SSDs, that latency number is effectively zero. 

SSD can instantly read data from any location within its memory cells and even do it in parallel. No matter which way you slice it, SSDs are in a different performance universe than even the best mechanical hard drives, no matter which way you slice it.

When upgrading a computer’s HDD to an SSD, you experience much faster boot times and very snappy system responsiveness. Simply because your CPU never has to wait for data from your storage drives. It’s a fantastic way to give an old Windows system new life.

SSDs Are Durable

SSDs are about as durable as any other solid-state component such as a CPU or RAM with no moving parts. Unless a power surge destroys them, they should run indefinitely or at least as long as the computer remains useful to you. Flash memory is also very resistant to impact damage, unlike hard drives that are easily destroyed if they fall, especially while the platters are spinning.

This durability makes them perfect for laptops, and it’s why ultrabooks such as the Apple MacBook Air, iMac, and other members of the Mac computer family have high-performance integrated SSDs.

“Durability” in this case doesn’t refer to the phenomenon of SSD wear, which we’re covering under the list of disadvantages below.

SSDs Don’t Suffer From Fragmentation

Data fragmentations are a real problem on HDDs. It happens when new data is written to the first available space on the drive. So a given file or set of related files might have their data scattered all over the physical platter area of the drive.

This destroys sequential read speeds and adds a ton of seek time because the drive heads are flying all over the place to find all the parts of a file. SSDs, due to their very nature, don’t suffer from fragmentation. It’s not that files aren’t fragmented. It’s just that it doesn’t matter because there are no moving parts and no seek time to speak of. 

Defragmenting just puts unnecessary wear on the drive. If you want to know a little more about SSD fragmentation, read Should You Defrag an SSD?

SSDs are Quiet

Hard drives are noisy! The hum of the motor, the whoosh of the disk, the clicking sounds of the drive heads moving back and forth — that’s been the background noise for computer users over the decades.

SSDs, in contrast, make no noise at all. This might seem like a trivial advantage, but noisy computer components are annoying. In some use cases, such as computers used for sound recording, sound levels are critical. There have been expensive hard drives with special mountings and designs that have tried to curb HDD noise, but with SSDs, the problem is completely solved.

This is why we can now have a computer like the Apple M1 MacBook Air, which has no fans and no mechanical hard drive. The entire computer is solid-state and therefore makes no noise whatsoever!

SSD are Small and Power Efficient

SSDs take up way less room than HDDs, and they need much less power to work. That means we can have smaller and thinner computers, tablets, smartphones, and other electronic devices that require fast non-volatile storage drives.

SSDs can go almost entirely to sleep when not in use, and, unlike HDDs, they can switch to high-performance mode almost instantly. Taken as a whole, SSD power consumption is especially important to get better battery life from mobile computers and other gadgets that use them. Electromechanical devices simply need more energy than solid-state devices to operate.

SSDs Can Shrink Installation Sizes

SSDs can reduce the installation sizes of some applications, especially video games. When applications rely on data streaming into memory rapidly, the developers may duplicate information in multiple locations on the HDD platter. This cuts down on seek times because the drive heads are always close to a copy of the data it needs. It’s a clever trick, but it comes at the expense of storage space.

Applications designed for SSDs don’t need to do this at all. Since the SSD has virtually no latency and can read data from anywhere on the drive immediately, only one copy of the data must be present.

Consoles like the PlayStation 5 have already shown how much SSDs can shrink install sizes, especially combined with compression, which brings us to the next advantage.

SSDs Can Be Accelerated

If you thought that SSDs were already plenty fast, you could speed up these drives for some truly high-speed performance numbers. It’s all thanks to compression technology. The data is stored on the SSD in a heavily-compressed form. When the information is requested, it’s decompressed in real-time, effectively amplifying the raw data transfer speeds of the SSD.

The only catch is that you need a powerful processor to decompress, but SSDs currently don’t include such a processor. It turns out that GPUs are excellent at doing this type of work, so using software APIs (Application Programmer Interface) such as Microsoft’s DirectStorage and Nvidia’s RTX IO, recent generations of GPU can accelerate not just 3D graphics but SSD performance as well.

The Disadvantages of SSDs

SSDs have many desirable attributes, but the technology isn’t perfect. Some aspects of SSD ownership aren’t quite as pleasant as we’d like.

SSDs are More Expensive

HDDs have come down in price so much and have increased the amount of data they can store to insane levels of density. The result is that a gigabyte of HDD data costs much less than even the cheapest NAND flash.

SSD prices have fallen precipitously over the last few years, but folks are generally still using relatively small SSDs in the 256GB to 512GB range. SSDs are reserved for applications and operating systems, while HDDs still have mass storage for media files or applications that don’t benefit from SSD speeds.

The good news is that, like all semiconductor technology, transistor density and manufacturing processes are likely to show an exponential trend leading to lower cost and more significant amounts of space. For now, most budgets call for a mix of SSD and HDD storage.

SSDs Can Wear Out

While SSDs are very durable and can stand up to more punishment than HDDs, while also having longer operational lives, they suffer from wear. SSD wear happens because SSDs write to memory cells is destructive. Every time a bit is written to an SSD memory cell, it loses its ability to hold a charge just a little.

Over time, repeated writes to a cell make it inoperable. SLC SSDs can handle the most repeated writes before frying a given cell, but MLC, TLC, and QLC cells are more vulnerable, in that order. Early consumer SSDs could die alarmingly soon, but today drives have strategies such as wear leveling and overprovisioning to extend the write endurance of the SSD.

SSD wear is a complex topic, so have a look at Everything You Need To Know About SSD Wear & Tear for an in-depth discussion.

SSDs Can Have Rapid Bit Rot

All forms of data storage eventually succumb to bit rot. This happens when the storage medium degrades so much that it can no longer hold the data in a readable form.

Different media get bit rot for various reasons, but hard drives can be stored for decades without bit rot being a problem. SSDs, on the other hand, can potentially lose their data after only a few years of storage. This happens due to the degradation of the insulating layer that keeps the charge in each memory cell. If the amount leaks out, the cell is empty and contains no data!

It seems that bit rot happens more quickly if SSDs are kept in an environment that’s too hot, but either way, they probably aren’t the best choice for storing data in a drawer somewhere.

SSD Data Recovery Is Hard to Impossible

There’s a sophisticated industry built around the art of recovering data from mechanical hard drives. If you have enough money to spend, you can even recover data from drives that have been smashed up, as a specialist literally rebuilds the drive from pieces.

On a more mundane level, you can recover data that’s been accidentally deleted because HDDs don’t delete the physical data when you delete them in Windows or another operating system. Instead, that area of the drive is simply marked to be overwritten. As long as the overwriting hasn’t happened yet, you can recover it using special software.

SSDs make it almost impossible to recover anything if the drive is damaged or files are deleted. If an HDD is damaged by an electrical surge, you can still rebuild it with new drive electronics, but since an SSD is entirely electrical, all of the memory could be fried.

It also doesn’t help that SSDs have sophisticated controllers that do a lot of things with physical data operating systems they don’t know about. For example, the TRIM command used by SATA SSDs pre-emptively deletes memory cells that have been marked for deletion to speed up the process of writing new data. So the undelete trick won’t work on them!

The Future Is Solid-State

While SSDs aren’t perfect, they represent such a leap in storage drive performance that their eventual dominance of the storage market seems inevitable. Over time we expect even SLC SSDs to come down in price, while less durable SSD types will become even smarter when it comes to limiting wear. 

Hard drive technology also had its fair share of problems in the early days, but we have a feeling whatever issues SSDs still have will be solved in record time. 

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