Was Sie über SSDs, Flash, NAND & Co. auf jeden Fall wissen sollten, Teil 1

Sechs Fragen, die Flash-Neulinge gerne stellen

| Autor / Redakteur: Annette Wiedemann / Nico Litzel

Die Speicherkapazität von Flash nimmt nicht nur durch die permanente Verkleinerung von Strukturen zu, sondern auch indem man Flash-Ebenen Schicht für Schicht wachsen lässt und aufeinanderstapelt.
Die Speicherkapazität von Flash nimmt nicht nur durch die permanente Verkleinerung von Strukturen zu, sondern auch indem man Flash-Ebenen Schicht für Schicht wachsen lässt und aufeinanderstapelt. (Grafik: Applied Materials/IEDM/VLSI)

Die Flash-Technik galt lange Zeit als unsicherer Kantonist für die Datenspeicherung. Nur SLC sollte im Unternehmen zum Einsatz kommen. Inzwischen haben andere Verfahren bei der Haltbarkeit nachgezogen und speichern 90 Prozent aller Flash-Daten.

1. Was ist Flash-Speicher?

Flash- oder NAND-Flash-Speicher ist ein digitales Speichermedium auf Basis von Siliziumchips. Flash speichert Informationen elektronisch als positive oder negative Ladungen und spiegelt wider, wie Computer Nullen und Einsen im Binärcode verwenden. Flash-Speicher findet in heutigen Smartphones, Tablets und Laptops vielfach Verwendung. Mit der richtigen Software, die für die Zuverlässigkeit und Langlebigkeit von Flash-Speicher sorgt, wird der Flash auch auf dem Rechenzentrumsserver zur Beschleunigung der Anwendungsleistung eingesetzt.

Es gibt viele verschiedene Arten von Flash. Single-Level-Cell- respektive SLC-Flash bietet die beste Haltbarkeit, weil er die geringste Flächendichte hat und weil er nur ein Bit speichern muss. Allerdings ist die Kapazität von SLC-Flash begrenzt. Multi-Level-Cell- respektive MLC-Flash bietet mehr Kapazität und ist oft nützlicher für Unternehmensrechenzentren, solange der Flash-Hersteller ihn mit Software-Funktionen koppelt, die mehr Beständigkeit bei Servern gewährleisten.

Hersteller steigern weiterhin die Kapazität ihrer NAND-Flash-Chips durch Schrumpfen der Zellen, die die elektronischen Ladungen zur Datenspeicherung enthalten. Sie können die Kapazität auch durch Hinzufügen zusätzlicher Schichten und Achsen auf den Flash-Chips erhöhen. Da die Dichte zunimmt, wird ausgefeilte Software für die Verwaltung des Flash-Speichers benötigt um sicherzustellen, dass der Flash-Speicher in Unternehmensservern wie erwartet funktioniert.

2. Warum ist Flash schneller als eine Festplatte?

Flash-Speicher-Chips speichern Daten elektronisch auf Silizium statt magnetisch auf mechanisch drehenden Festplatten, also über Elektronen statt auf Atomen, und Elektronen bewegen sich viel schneller als Atome. Festplattenlaufwerke verwenden die gleichen grundlegenden Prinzipien wie ein Phonograph aus dem 19. Jahrhundert.

Die Reaktionszeiten sinken weiter, wenn sich die Festplatten füllen und sich der Lesekopf auf der Platte weiter bewegen muss. Obwohl Flash grundsätzlich schneller als eine Festplatte ist, unterscheiden sich Flash-Speicherprodukte untereinander in ihrer Architektur, was zu Unterschieden bei der Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit führt.

3. Wie viel schneller als eine Festplatte ist Flash?

Flash-Speicher ist tausend Mal schneller als mechanische Festplatten. Auf der Anwendungsebene wird der Faktor, um den Flash eine Festplatte übertrifft, je nach der spezifischen Anwendung und Architektur variieren.

Für die direkte Anwendungsbeschleunigung haben viele Unternehmen angegeben, dass Flash-Speicher herkömmliche Festplatten um mehr als das Zehnfache übertreffen kann. Bei der Verwendung von Flash für datenintensive Lösungen wie die Server-Virtualisierung und virtuelle Desktop-Infrastrukturen (VDI) haben Unternehmen, die auf ihren Servern Flash installierten, von einer bis zu 40-fachen Leistungssteigerung berichtet.

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