Warum haben manche SSDs keinen DRAM? Ein tiefer Einblick in HMB

Inhaltsverzeichnis

• Wie funktioniert eine DRAM-lose SSD? Die Antwort: HMB
• Ist eine DRAM-lose SSD die beste Wahl zur Speichererweiterung?
• Fazit

 

Wie funktioniert eine DRAM-lose SSD? Die Antwort: HMB

Jede SSD benötigt eine Art „Landkarte“, um Daten korrekt zu verwalten. Diese wird als Logical-to-Physical Mapping Table (L2P-Tabelle) bezeichnet und vom Flash Translation Layer (FTL) im SSD-Controller erstellt und verwaltet. Der FTL übersetzt die logischen Dateianfragen des Betriebssystems anhand der L2P-Tabelle in die tatsächlichen physischen Speicheradressen auf den NAND-Flash-Chips. Die Art und Weise, wie diese Zuordnung gespeichert wird, hat direkten Einfluss auf Leistung und Lebensdauer der SSD.




 

HMB nutzt den Arbeitsspeicher (RAM) des Systems zur Speicherung der L2P-Tabelle

Moderne DRAM-lose SSDs verzichten auf einen dedizierten DRAM-Chip auf der Platine. Stattdessen reservieren sie mithilfe der Host Memory Buffer (HMB)-Technologie einen kleinen Bereich des Arbeitsspeichers (RAM) des Computers. Über das NVMe-Protokoll fordert die SSD beim Betriebssystem diesen Speicherbereich an. Die Größe ist jedoch begrenzt und beträgt in der Regel höchstens 64 MB.

 

Wenn System-RAM genutzt werden kann – warum braucht eine SSD überhaupt eigenen DRAM?

Klassische High-End-SSDs verfügen dagegen über einen eigenen DRAM-Cache auf dem Laufwerk. In der Speichertechnik gilt dabei häufig die Faustregel: 1 GB dedizierter DRAM pro 1 TB Speicherkapazität. Eine 2-TB-SSD besitzt somit typischerweise 2 GB DRAM, wodurch die komplette L2P-Mapping-Tabelle permanent im schnellen Speicher gehalten werden kann. Eine DRAM-lose SSD mit lediglich 64 MB HMB verfügt dagegen nur über einen Bruchteil dieses verfügbaren Speicherplatzes.

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Wie ersetzt HMB den integrierten DRAM einer SSD?

Damit ein lediglich 64 MB großer Speicherbereich mehrere Terabyte Speicherkapazität effizient verwalten kann, nutzt der SSD-Controller typische Zugriffsmuster moderner Computersysteme:

• Räumliche Lokalität (Spatial Locality): Wird eine Datei gelesen, ist es sehr wahrscheinlich, dass anschließend benachbarte Daten gelesen werden.
• Zeitliche Lokalität (Temporal Locality): Wurde eine Datei gerade verwendet, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass sie in kurzer Zeit erneut benötigt wird.

Daher speichert der HMB-Cache ausschließlich die am häufigsten genutzten Seiten der L2P-Mapping-Tabelle innerhalb der verfügbaren 64 MB. Im normalen Alltagsbetrieb wird dadurch eine Trefferquote von über 90 % erreicht.

Da kein dedizierter DRAM zur Speicherung der vollständigen L2P-Tabelle vorhanden ist, muss der SSD-Controller bei einem Cache-Miss die benötigten Mapping-Daten aus dem deutlich langsameren NAND-Flash nachladen. Dadurch entstehen zusätzliche Latenzen. Besonders bei stark fragmentierten Daten oder lang andauernden zufälligen Lesezugriffen kann die Leistung beim Übertragen großer Dateien spürbar sinken.
 

Warum besitzen DRAM-lose SSDs häufig eine etwas kürzere Lebensdauer?

Greift das System auf Daten außerhalb des 64-MB-HMB-Caches zu, tritt theoretisch ein Cache-Miss auf. Der SSD-Controller muss dann ältere Mapping-Daten verwerfen und neue L2P-Seiten aus dem NAND-Flash laden. Dieses häufige Aktualisieren und Verschieben der Mapping-Tabelle zwischen HMB und Flash verursacht zusätzliche Schreibvorgänge (Write Amplification), wodurch sich der Verschleiß der NAND-Speicherzellen beschleunigen kann.

In der Praxis spielt dieser theoretische Nachteil jedoch kaum eine Rolle, wenn die SSD hauptsächlich als sekundäres Laufwerk für Spiele oder Datenspeicherung verwendet wird. Die typischen Arbeitslasten eines solchen Laufwerks führen nur selten zu dem beschriebenen Verschleißmechanismus.

 

Ist eine DRAM-lose SSD die beste Wahl zur Speichererweiterung?

Hervorragendes Preis-Leistungs-Verhältnis als Zweitlaufwerk: Der Verzicht auf einen DRAM-Chip reduziert nicht nur die Herstellungskosten, sondern vereinfacht auch das Platinenlayout. Diese Einsparungen geben Hersteller direkt an die Kunden weiter. Dadurch eignen sich DRAM-lose SSDs besonders für preisbewusste Office-PCs, Heimcomputer oder als dediziertes Spielelaufwerk.

Geringerer Stromverbrauch und niedrigere Temperaturen:Ein DRAM-Chip benötigt dauerhaft Energie und erzeugt zusätzliche Wärme. Da DRAM-lose SSDs auf diesen Baustein verzichten, verbrauchen sie weniger Strom und arbeiten energieeffizienter. Besonders in Notebooks oder Handheld-Gaming-Geräten sorgt dies für eine längere Akkulaufzeit und geringere Temperaturen.

Im Alltag kaum wahrnehmbare Unterschiede: Dank der intelligenten HMB-Technologie bemerken die meisten Anwender im täglichen Einsatz nahezu keinen Unterschied. Beim Starten von Windows, Laden großer Spiele oder Arbeiten mit typischer Office-Software verläuft die Nutzung in der Regel genauso flüssig wie bei SSDs mit integriertem DRAM. Erst bei professionellen Anwendungen mit sehr großen Datenmengen oder dauerhaft hoher Belastung zeigen sich deutliche Unterschiede.

 

Fazit

Eine DRAM-lose SSD ist keineswegs ein minderwertiges Produkt, sondern eine gezielt optimierte Speicherlösung. Für professionelle Einsatzgebiete wie Datenbanken mit hoher Schreiblast oder anspruchsvolle 4K-/8K-Videobearbeitung bleiben SSDs mit dediziertem DRAM aufgrund ihrer höheren Dauerleistung und Belastbarkeit weiterhin die bessere Wahl. Für den alltäglichen Einsatz nutzt die HMB-Technologie jedoch lediglich 64 MB des Systemarbeitsspeichers, um ein ausgewogenes Verhältnis zwischen niedrigen Kosten, geringem Energieverbrauch und einer flüssigen Benutzererfahrung zu schaffen. Damit stellen moderne DRAM-lose SSDs eine ausgezeichnete Lösung für viele typische Anwendungsbereiche dar.
 

Bewertung	Highlights
Vorteile	Sehr attraktives Preis-Leistungs-Verhältnis
	Niedriger Stromverbrauch und geringe Wärmeentwicklung
	HMB gleicht fehlenden DRAM effektiv aus
	Im Alltag nahezu keine spürbaren Leistungsunterschiede
Empfohlene Zielgruppe	Preisbewusste PC-Selbstbauer und Aufrüster
	Nutzer von Notebooks und Mini-PCs
	Anwender, die die SSD hauptsächlich als sekundäres Laufwerk verwenden
	Empfehlung: TEAMGROUP NV10000 mit ausgezeichnetem Preis-Leistungs-Verhältnis