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Computertechnik-Fibel

Die Computertechnik-Fibel, das Computer-Buch

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SSHD - Solid-State Hybrid Drives (Hybrid-Festplatten)

Solid-State Hybrid Drives, kurz SSHDs, sind Hybrid-Festplatten, die aus einer herkömmlichen Festplatte mit einem zusätzlichen Flash-Speicher bestehen. Der Flash-Speicher dient als Datenpuffer für Schreib- und Lesezugriffe und soll für kürzere Zugriffszeiten sorgen. Im Flash-Speicher speichert der Festplatten-Controller häufig von den Magnetscheiben gelesene Daten zusätzlich ab, so dass diese von dort mit SSD-Tempo gelesen werden können. Gleichzeitig werden Schreibvorgänge mit geringem Datenumfang in den Flash-Speicher und später am Stück auf die Magnetscheiben geschrieben. Das spart Strom, weil die Magnetscheiben in der Festplatte seltener anlaufen müssen.

Zusammenfassen kann man sagen, dass dieses Verfahren die Leistungsaufnahme von Festplatten reduziert und die Lese- und Schreibgeschwindigkeit erhöht. Hierbei gilt, je größer der Flash-Speicher, desto besser funktioniert es. Denkbar wäre, dass ein Computer vom Flash-Cache aus bootet oder aus dem Ruhezustand aufwacht. So könnte ein Computer in weniger als einer Sekunde betriebsbereit sein.

Beim Lesen und Schreiben arbeiten Hybrid-Festplatten rund 20% schneller, wodurch die Systemleistung aber nur um ca. 10% steigt. Hinweis: Geschwindigkeitssteigerungen von unter 20% bemerkt der Anwender in der Regel kaum. In der Regel lohnt sich der Einsatz von Hybrid-Festplatten nicht.

Aufbau und Funktionsweise einer Hybrid-Festplatte

Hybrid-Festplatte
Ein Teil des Flash-Speichers wird zum Puffern von Schreibzugriffen verwendet. Anstatt die Daten gleich auf die Hybrid-Festplatte zu schreiben, werden die Daten im Flash-Speicher abgelegt. Der Speicher wird so lange beschrieben, bis er voll ist. In dieser Zeit bleibt das Laufwerk im Stromsparmodus. Erst dann, wenn der Flash-Speicher voll ist, wird das Laufwerk aufgeweckt und der Inhalt des Flash-Speichers auf den Magnetspeicher übertragen.
Auf diese Weise beschleunigt der Flash-Speicher die Schreibzugriffe. Vor allem die nichtlinearen Zugriffe, bei denen der Schreib-/Lese-Kopf der Festplatte sich mehrmals über die Platte bewegt. Das ist sehr zeitintensiv. Beim Schreiben auf den Flash-Speicher fallen die mechanischen Vorgänge erst mal weg.
Auch beim Lesevorgang können Geschwindigkeitsvorteile entstehen.
Interessant sind Hybrid-Festplatten vor allem in Notebooks. Hier kommt es auf geringe Leistungsaufnahme und schnelle Startzeiten an. Es gibt ein spezielles ATA-Kommando, mit dem eine Hybrid-Festplatte angewiesen werden kann den Flash-Speicher zum Stromsparen zu verwenden. Dabei wird das Laufwerk möglichst oft schlafen gelegt und alle Schreibzugriffe erst mal im Flash-Speicher abgelegt.

Bei Hybrid-Festplatten mit einem Flash-Speicher mit nur 8 GByte lassen sich natürlich nur wenige Zugriffe beschleunigen. Und das funktioniert auch nur dann, wenn die selbstlernenden Controller diese Zugriffe als puffernswert feststellen. Und dazu müssen die Daten auf den Magnetscheiben parallel im Flash-Speicher gepuffert werden. Mit einem kleinen Flash-Speicher werden dann nur regelmäßig genutzte Anwendungen beschleunigt.

Hybrid Information Protocol

Es handelt sich dabei um eine Serial-ATA-Protokollerweiterung mit der sich der Flash-Speicher vom Betriebssystem verwalten lässt. Das Betriebssystem entscheidet dann, was im Flash-Speicher abgelegt wird.
Über einen entsprechenden Treiber können Betriebssysteme den Flash-Cache von Hybrid-Platten ansprechen und dort gezielt Daten ablegen. Zum Beispiel auch, um den Cache vorausschauend mit Daten zu befüllen, was eine höhere Lesegeschwindigkeit ermöglicht.

Übersicht: Festplatten

Übersicht: Schnittstellen für Festplatten

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