Unter der SSD-Haube

Aufbau von Flash-Speicher: Pages und Blocks

Damit die SSD langfristig schnell und zuverlässig funktioniert, führt der SSD-Controller ständig komplexe Operationen und teils aufwendige Berechnungen durch. Sie optimieren die Performance und Langlebigkeit der SSD. Um zu verstehen, was bei SSDs unter der Haube abläuft und warum bestimmte Funktionen und Algorithmen so wichtig sind, muss man sich mit den Charakteristika von NAND Flash-Speicher vertraut machen.

NAND-Flashspeicher arbeitet grundsätzlich page- und blockorientiert. Die Page ist die kleinste Speichereinheit, in der mehrere Speicherzellen zusammengefasst sind. Sie hat bei den meisten SSDs eine Größe von 4 KByte. Die Pages selbst werden ebenfalls wieder gebündelt und zu einem Block gruppiert. Ein solcher Block umfasst bei größeren Speicherbausteinen 128 Pages.

Die Pages lassen sich einzeln beschreiben. Das ist allerdings nur möglich, wenn die Page physisch leer ist. Enthält eine Page bereits Daten, müssen diese Daten zuerst gelöscht werden. Aufgrund der Gruppierung ist ein Löschen einer Page nur über das Löschen des Blocks möglich, in dem sie liegt. Eine SSD kann deshalb nur ganze Blocks löschen. Somit werden immer 128 Pages auf einen Schlag gelöscht.

Generell verteilt der Flash-Controller die Schreibzugriffe gleichmäßig über alle Zellen. Die Daten in Zellen, die mit selten veränderten Daten wie Betriebssystem und Programmen belegt sind, werden ab und zu umgeschichtet, um so wieder weniger stark genutzte Zellen zu bekommen.