NVMe – was ist das und was bedeutet es bei einer SSD?

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NVMe, M.2, und SSD - was bedeuten diese Begriffe?
Oft findet sich in SSD-Angeboten der Zusatz NVMe – aber was ist das genau? Hier erfahren Sie es.

NVMe – einfach erklärt. Was ist das genau?

Wenn Sie auf den Begriff NVMe bei SSD-Massenspeichern stoßen, haben Sie es in der Regel mit einem richtig schnellen Laufwerk zu tun.

NVMe bezeichnet aber hinsichtlich einer SSD keine neue Speichertechnik. Es geht vielmehr um die Art und Weise, wie eine SSD an das Computersystem angebunden wird. NVMe bezeichnet ein Protokoll. Zu Beginn der Entwicklung wurden SSD-Massenspeicher über denselben Anschluss mit dem Rest des Computers verbunden, wie die herkömmlichen magnetischen Festplatten (HDDs) auch. Das ist der sogenannte SATA-Anschluss. Das ist auch heute noch bei der Mehrheit der SSDs der Fall.

Die Kommunikation zwischen der SSD und dem Computer verläuft bei SATA über das AHCI-Protokoll. Jetzt gilt es folgendes zu verstehen: Diese technische Anbindung limitiert die potentiell mögliche Lese- und Schreibgeschwindigkeit einer SSD ganz erheblich. Nämlich auf maximal 550 Megabyte/Sekunde. Das ist gegenüber einer herkömmlichen Festplatte (HDD) zwar sehr schnell – aber an sich kann die SSD-Technik weit höhere Geschwindigkeiten erreichen. Und genau hier kommt NVMe ins Spiel.

Was bringt das Protokoll NVMe?

Eine SSD die NVMe nutzt, wird nicht über SATA mit dem System verbunden, sondern über den wesentlich schnelleren PCIe-Anschluss eines Computers. Das ist ein Anschluss, den Sie vielleicht als Steckplatz in Ihrem Computer kennen. Grafikkarten nutzen diesen aufgrund seiner sehr enorm hohen Bandbreite. Eine SSD mit NVMe erreicht so Lese- und Schreibgeschwindigkeiten jenseits von 3000 Megabyte /Sekunde! Das ist wirklich wesentlich schneller als über den SATA Anschluss und das AHCI-Protokoll.

Konkret bedeutet dies nochmals eine Beschleunigung eines PCs/Notebooks. Das äußert sich zum Beispiel in sehr kurzen Boot-Zeiten von Betriebssystem und Programmen. Natürlich verlaufen auch Installationsroutinen sehr schnell und das Kopieren und Schreiben selbst sehr großer Dateiordner wird keine Geduldsprobe mehr, wie das beim Einsatz einer klassischen HDD der Fall ist.

Viel Arbeitsspeicher (RAM) und eine SSD mit NVMe im PC sind ein echtes „Dreamteam“ und in Kombination richtig leistungsstark.

Ist eine SSD mit M.2 automatisch ein Laufwerk mit NVMe?

Eine SSD mit NVMe erreicht eine deutlich höhere Leistung als eine SSD die über SATA. angebunden wurde.
Eine sehr bekannte und schnelle SSD mit NVMe ist die 970 Evo Serie im Formfaktor M.2.

Diese Frage bekommen wir oft gestellt. Unsere Antwort ist: das eine hat mit dem anderen erst einmal nichts zu tun. Die M.2-Spezifikation bezeichnet nichts weiter als die BAUFORM einer Erweiterungskarte im Computer. Das kann ein WLAN-Modul sein. Oder eben auch ein SSD-Laufwerk. Mit welchen Protokollen das entsprechende Laufwerk arbeitet, darüber sagt die Bauform aber nichts aus.

So gibt es SSD M.2 Massenspeicher, die über das limitierende AHCI-Protokoll und SATA angebunden sind. Hier gilt es also beim Kauf aufzupassen! Und zwar gerade deshalb, weil eine SSD mit dem Formfaktor M.2 tatsächlich meistens über NVMe kommuniziert und mit einem PCI-E Anschluss angebunden ist. Aber das muss keineswegs immer der Fall sein.

M.2. ist also nicht gleichbedeutend mit schnell. Der Begriff bezeichnet nur den Aufbau und das Aussehen der SSD.

Fassen wir die wichtigsten Begriffe doch noch einmal zusammen:

NVMe, SATA, SSD & Co. Was bedeutet das alles?

Was ist eine SSD?SSD steht für Solid-State-Drive. Dies ist ein Massenspeicher, der wesentlich schneller als herkömmliche Festplatten ist.

Eine SSD wird, je nach Bauart, entweder über den SATA-Anschluss oder über den PCI-E Anschluss mit dem Computer verbunden und kommuniziert mit diesem entweder über das ältere AHCI- oder das wesentlich schnellere NVMe-Protokoll.
Was bedeutet NVMe?NVMe (Non-Volatile Memory Express) bezeichnet eine Softwareschnittstelle beziehungsweise ein Protokoll. Es wurde speziell für die Anforderungen von SSD-basiertem Massenspeicher entwickelt.

NVMe dient dazu, SSDs über PCI-Express statt über SATA mit dem Computer verbinden zu können, um auf diese Weise wesentlich höhere Leistungen zu erreichen. Dies trifft insbesondere beim Lesen großer sequenzieller Datenströmen zu. Hier deklassiert eine SSD mit NVMe die gesamte Konkurrrenz.
Was bedeutet AHCI?AHCI bedeutet Advanced Host Controller Interface und dient dazu mit SATA-Controllern zu kommunizieren.

SSDs, die über AHCI und SATA betrieben werden, leisten weniger, als sie in der Theorie könnten und sind somit limitiert.
Was ist eigentlich SATA?SATA bedeutet Serial AT Attachment und bezeichnet eine Computerschnittstelle für die Anbindung von Festplatten. Auch SSD-Massenspeicher werden oft über SATA angebunden.

Für SSDs stellt die SATA-Schnittstelle einen Flaschenhals dar, da die Datenübertragungsrate auf 550 Megabyte / Sekunde (bei der besten Ausbaustufe SATA III) beschränkt ist.
M.2- was ist das?M.2 bezeichnet eine Spezifikation für die Bauart bzw. die Bauform von Computermodulen bzw. von internen Erweiterungskarten.

Auch eine SSD kann in Form eines M.2 Moduls vorliegen.

Über die Geschwindigkeit der SSD sagt die M.2 Spezifikation jedoch primär erst einmal nichts aus.
Was ist eine HDD?Die Hard Disk Drive ist ein magnetischer Massenspeicher, der gemeinhin als klassische Festplatte bekannt ist. Als direkter Nachfolger kann inzwischen die SSD gelten.

Bei der HDD handelt es sich um bewährte und ausgereifte Technik mit einem ausgezeichneten Preis-Leistungs-Verhältnis.

Für das Archivieren großer Datenbestände ist eine HDD nach wie vor eine gute Wahl.

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SSD mit NVMe nachrüsten – Geht das?

Wenn Sie ein neueres Computersystem besitzen, kann es sein, dass Sie bereits über einen freien M.2 Slot verfügen. Über diesen können Sie dann Ihr System mit einer entsprechend schnellen SSD nachrüsten.

Vorher sollten Sie aber prüfen, ob dieser Slot auch tatsächlich über PCI-E angebunden ist beziehungsweise das Protokoll NVMe auch nutzen kann. Selbst wenn das der Fall sein sollte, ist es leider aber nicht selbstverständlich, dass ein älteres Mainboard dann von diesem Laufwerk booten kann. Falls Sie also Ihr Betriebssystem auf einer SSD mit NVMe installieren wollen (und das ist absolut sinnvoll), sollten Sie sich unbedingt beim Hersteller Ihres Computers oder Ihres Mainboards darüber informieren, ob ein solches Vorgehen auch unterstützt wird.

Kein M.2 Steckplatz – Ist eine Nachrüstung mit einer solchen SSD trotzdem möglich?

NVMe und PCIe-Steckkarte - so rüsten sie alte Systeme mit einer schnellen SSD nach
Macht auch älteren Systemen Beine – mit einer geeigneten PCI-E Steckkarte (hier von Delock) können Sie eine SSD mit NVMe nachrüsten.

Bei Notebooks und Mini-PCs nicht. Für PCs aber gibt es entsprechende PCIe-Steckkarten, die genau das ermöglichen. Zum Beispiel vom Hersteller DeLock. Diese Karten müssen nicht einmal teuer sein und sind je nach Hersteller für deutlich unter 50 Euro zu haben.

Eine solche PCI-E Karte können Sie dann mit einer SSD im Formfaktor M.2 bestücken und so ein älteres PC-System erfolgreich nachrüsten. Aber auch hier sollten Sie darauf achten, dass sowohl die Steckkarte vom Hersteller als bootfähig zertifiziert ist, als auch Ihr Computer / Mainboard selbst dies beherrscht. Denn hier kann der Teufel im Detail liegen und bei älteren Mainboards kann es auch nötig werden, erst ein BIOS / UEFI-Update durchzuführen.

Ebenfalls wichtig zu beachten: im UEFI / BIOS Ihres Computers muss in der Regel der UEFI-Modus bei der Installation des Betriebssystems genutzt werden. Uns ist nur eine einzige (ältere) SSD bekannt (Samsung Evo 950 Pro), die auch einen besonderen Legacy Modus beherrscht mit dem dies umgangen werden kann.

Wenn Sie Ihren PC mit einer PCI-E Steckkarte für SSD/NVMe erweitern wollen, sollten Sie erst herausfinden, ob Ihre Hardware dies grundsätzlich zulässt. Ist dies der Fall, ist eine solche Nachrüstung absolut empfehlenswert.

Außerdem sollten Sie über einen freien PCI-E x4 Steckplatz auf Ihrem Mainboard verfügen, um die maximal mögliche Geschwindigkeit Ihrer SSD mit NVMe ausschöpfen zu können.

Sie sehen schon: wenn Sie eine Nachrüstung erwägen, werden Sie nicht darum herum kommen, sich mit Ihrer bestehenden Hardware zu beschäftigen, um unliebsame Überraschungen zu vermeiden. Eine solche Nachrüstung kann überraschend unkompliziert sein. Aber, je nach Hardware, auch Schritte erforderlich machen, die nicht eben trivial sind.

Wenn Sie sich mit Computern und Ihrer Hardware auskennen, kann es sich je nach Anwendungsfall lohnen über eine Nachrüstung nachzudenken, wenn Ihr PC dies technisch zulässt.


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NVMe vs SATA-SSD- wie groß ist der Unterschied der Leistung in der Praxis?

Wenn ein System von einer klassischen Festplatte (HDD) auf eine SSD umgerüstet wird, stellt sich ein echtes AHA-Erlebnis ein. Selbst alte Systeme erhalten einen dermaßen stark spürbaren Performanceschub, dass sich die Frage überhaupt nicht stellt, ob sich der Umstieg lohnt oder nicht.

Aber wie sieht es aus, wenn sich bereits eine SSD auf Basis von SATA III im System befindet?

Was passiert konkret in der Praxis, wenn Sie diese durch eine NVMe – SSD ersetzen?  Um es auf den Punkt zu bringen: nicht soviel wie man denken würde und wer ein ähnliches AHA-Erlebnis erwartet wie vom Wechsel von einer HDD auf eine SSD, wird enttäuscht sein. Natürlich ist die NVMe-SSD messbar schneller, in der Praxis macht sich das aber oft gar nicht bemerkbar.

Das liegt zum einen daran, dass viele Programme das Potential einer solchen SSD gar nicht abrufen oder ausreizen können. Aber zum anderen auch daran, dass viele Anwendungen bereits mit einer SSD, die über SATA III abgebunden ist, richtig schnell sind.

Microsoft Word etwa startet schon mit einer SSD auf SATA-Basis extrem schnell. Eine NVME-SSD bietet Ihnen daher keine großartig andere oder neue Nutzererfahrung. Anders gesagt: was schon sehr schnell ist, wird gefühlt keinen weiteren Performance-Schub erfahren, den Sie wirklich bemerken würden.

Eine NVMe SSD ist für den Videoschnitt / Videobearbeitung perfekt - setzt sich in vielen anderen Gebieten aber nicht von SATA II ab.
Auf dem Papier ist eine NVMe -SSD ganz wesentlich schneller als eine SSD, die über SATA III angebunden ist- in der Praxis macht sich dies aber nicht in allen Anwendungsgebieten bemerkbar.

Gaming PC & NVME

Einige Hersteller vermarkten auf dem Papier äußerst leistungsfähige (und teure) NVMe-SSDs explizit als Gaming-SSD. Lohnt sich die Anschaffung? Eher nicht, denn für Gamer eröffnen sich durch den Einsatz einer NVMe-SSD statt einer SATA-SSD (SATA III) keineswegs sprichwörtlich neue Welten. Etwas schneller sind die Ladevorgänge der Spiele natürlich schon. Aber sensationelle Veränderungen sollten Sie selbst hier nicht erwarten.

Mehr Frames die Sekunde bekommen Gamer durch den Einsatz solcher SSDs auch nicht. Mit anderen Worten: eine essentiell schnellere Gaming-Performance liefern NVMe-SSDs nicht, anderslautende Werbeversprechen der Hersteller sind schlicht irreführend. Einen sehr lesenswerten Artikel zu diesem Thema finden Sie zum Beispiel bei Techtest.org.

NVMe – eher Evolution statt Revolution

Eine zweite Revolution hinsichtlich der Systemperformance bedeutet NVMe im Bereich der SSD-Technik nicht. Es ist vielmehr eine sinnvolle Evolution. Wenn Sie einen Neukauf erwägen und Sie soviel wie möglich sparen wollen, können Sie auch auf eine SSD mit SATA-Anbindung setzen, sofern diese entsprechend günstiger ist. Auch wenn Sie einen einfachen aber zuverlässigen Office-PC suchen, ist eine NVMe-SSD sicher keine Notwendigkeit.

Wirklich Sinn macht die Anschaffung  einer SSD auf NVMe Basis für Produktiv-Systeme, bei denen mit großen Dateien umgegangen werden muss, die auch immer wieder verschoben werden. Zum Beispiel bei der Videobearbeitung oder beim Audiorecording. Hier wird das Plus an Leistung  ganz deutlich spürbar und das auch bei älteren Systemen, die sie nach- oder aufrüsten wollen.

Fazit

NVMe bietet in der Praxis eine tolle Performance und ist die Zukunft. Der Performance-Gewinn ist gegenüber einer SSD auf SATA III Basis aber nicht revolutionär. In vielen Anwendungsgebieten (etwa bei Office-Anwendungen) fällt dieser sogar unter die Wahrnehmungsschwelle. Gegenüber einer SSD mit SATA-Anbindung ist der Wechsel zu NVMe eher eine logische Evolution der Computertechnik. Nicht mehr, aber eben auch nicht weniger. Der Mehrwert zeigt sich daher für den Otto-Normal-Verbraucher oft eher weniger. Ein Gaming-PC profitiert zwar von einer NVMe-SSD, aber ebenfalls nur in einem sehr überschaubaren Rahmen (und mehr FPS liefert sie schonmal gar nicht).

Bei (semi-) professionellen Anwenden aus den Bereichen Videobearbeitung, Audio-Recording, Videoschnitt, Bildbearbeitung (Hunderte Vollformat RAWs in hoher Auflösung in Lightroom) sieht dies anders aus. Hier bietet eine SSD mit NVMe einen deutlich spürbaren Mehrwert, da sie beim Lesen sequenzieller Daten, wie sie bei der Videobearbeitung anfallen, ihre Stärken voll ausspielen kann und die gesamte Konkurrenz vollkommen deklassiert.

Quellen / Lesenswertes:

Vergleich der SSD-Techniken bei einem Gaming PC 
Das BIOS / UEFI einfach erklärt
Moderne Massenspeicher im Vergleich

M.2 Spezifikation bei Computern
PCIe-Adapter Steckkarte für NVMe 

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