Fragen aus der Praxis, Benchmarks und mehr :



Warum ist NVME so viel schneller als AHCI?

AHCI wurde schon 2004 als Protokoll für rotierende Medien mit hohen Latenzzeiten entwickelt und entspricht auch strukturell nicht mehr den heutigen Anforderungen an Nicht-flüchtigem-Speicher. Auf Grund der eingeschränkten Multicore-Unterstützung kann AHCI auch nicht von Prozessoren mit vielen Kernen profitieren, das erklärt die oftmals hohe CPU-Auslastung.
AHCI hat eindeutig höhere Latenzzeiten (bis zu 6,0 µs) , weil AHCI vier nicht-zwischengespeicherte Register-Lesevorgänge pro Befehl erfordert. NVME besitzt diese wichtige Einschränkung nicht, dort ist der Laufwerks-Stack reduziert worden, so dass 64.000 Befehle pro Warteschlange und 64.000 Warteschlangen möglich sind. Das in Verbindung mit einer kompletten Multicore-Unterstüzung resultiert für NVME in niedrigen Latenzen ->minimierter I/O Auslastung und reduzierten Latenzen die bei lediglich 2,8 µs liegen.
In einem anderen Vergleich wird es noch deutlicher, das SAS-Protokoll kann beispielsweise 254 Befehle pro Warteschlange verarbeiten, während SATA nur 32 unterstützt. NVMe unterstützt wie erwähnt 64.000 Befehle pro Warteschlange und 64.000 Warteschlangen, womit demzufolge eine extrem schnelle Befehlsumsetzung für den Laufwerksbetrieb möglich ist. Das ist aber trotzdem alles eher theoretisch, denn in der Praxis stellt sich die Thematik dann doch etwas anders dar, wie wir noch sehen werden...



Existieren noch mehr Vorteile gegenüber AHCI?

Eindeutig ja, die verbesserte Sicherstellung der Datenintegrität ist ein ganz entscheidender weiterer Pluspunkt des neuen Protokolls. NVMe setzt Datenschutz und Redundanz über ein Datenintegrationsfeld (DIF) in der Praxis um. Die dafür zusätzlichen ECC-Bytes werden zur Überprüfung der Dateneigenschaften verwendet, sobald ein Lese- oder Schreibvorgang vom Host initiiert wurde. Der Datenblock umfasst die zusätzlichen ECC-Bytes als zwei Bytes, die für Fehlersuche bei der Datenübertragung durch die zyklische Redundanzprüfung (CRC) bestimmt sind. Ein CRC-Wert wird in jedem logischen Block gespeichert und beim Lesen des Blocks geschrieben. Außerdem wird der geschriebene Wert mit einem errechneten Wert verglichen.




Welche NVME-SSD-Laufwerke wären besonders empfehlenswert hinsichtlich eines reibungslosen Bootvorgangs?

Die aktuellen Laufwerke von Samsung sind diesbezüglich zu empfehlen, als da wären die Samsung 950 Pro, die bisher ausschließlich im M.2 Format ausgeliefert werden. Diese Laufwerke verfügen über entsprechende programmierte Boot-ROMS und sollten im Normalfall für die Installation eines Betriebssystems prädestiniert sein. Die neueren Samsung 970 Pro, 970 EVO, 960 Pro und 960 EVO Laufwerke verfügen eigenartigerweise nicht über die Boot-ROMS oder auch Option-ROM. Scheinbar setzt Samsung inzwischen beim Kunden aktuelle Mainboards mit entsprechender UEFI/NVME Unterstützung voraus.
Als typischer Vertreter moderner PCIe-Laufwerke mit NVME Unterstützung bieten sich weiterhin die Series 750 Laufwerke von Intel an, die ebenfalls für das Booten von Betriebssystemen und deren Installation mittels Option ROM präpariert wurden. Das gilt gleichermaßen für die neuen Optane SSDs von Intel.





Existieren auch PCIe-SSD-Laufwerke die NVME nicht unterstützen?

Die Kingston HyperX Predator SSD Laufwerke, OCZ Revo Drives, G.Skill Phoenix Blade und auch das Plextor M6e SSD Laufwerk wären prominente Beispiele, diese Laufwerke sind noch auf AHCI ausgerichtet und unterstützen das NVME Protokoll leider nicht.





Was hat es mit M.2 grundsätzlich auf sich?

M.2, früher als Next Generation Form Factor (NGFF) bezeichnet, ist weder Schnittstelle noch Protokoll, sondern lediglich ein neuer physischer Laufwerks-Formfaktor. Genauer formuliert ist es eine Spezifikation für interne Computer-Erweiterungskarten und entsprechende Ports. Die Spezifikation wurde entworfen, um mSATA abzulösen. Aufgrund der kleineren und flexibleren Abmessungen in Verbindung mit erweiterten Funktionen ist M.2 recht gut für den Anschluss von SSDs geeignet. Dies trifft besonders für kompakte Geräte wie Ultrabooks oder Tablets zu.
Der Hauptunterschied liegt in der Leistung und dem Protokoll (Sprache) der M.2-SSD. Die Spezifikationen der M.2 wurden darum so konzipiert, dass sie sowohl eine SATA- als auch eine PCIe-Schnittstelle für SSDs aufnehmen kann. M.2 SATA-SSDs werden über denselben Controller verwaltet, der auch in typischen 2.5" SATA-SSDs verwendet wird. M.2 NVME PCIe-SSDs werden einen Controller verwenden, der speziell zur Unterstützung des NVME PCIe Protokolls konzipiert wurde.
Daraus ergibt sich folgender Fakt:
Eine M.2 SSD kann immer nur ein Protokoll unterstützen. Jedoch verfügen Mainboards, egal ob in PCs oder Notebooks usw, durchaus auch über variable M.2-Steckplätze, die sowohl SATA als auch PCIe unterstützen können. Darum ist es ja so wichtig, dass man vor dem Einbau solcher Module die Beschaffenheit sprich M.2 Steckplatz Optionen auf dem Mainboard prüft, damit das jeweilige M.2 Modul den korrekten Steckplatz erhält. Darum studiert bitte vorher das Handbuch, oder fragt den Hersteller. Und noch ein Hinweis: eine M.2 SSD kann entweder SATA oder NVME PCIe unterstützen, jedoch niemals beides gleichzeitig!





Welche Rolle spielt der U.2 Formfaktor?

Der Formfaktor U.2 wird für NVMe SSDs im 2,5" Format eingesetzt. Früher wurden sie als SFF-8639 bezeichnet und bekannt. Ab 2015 entschloss man sich die SSD Form Factor Working Group (SFFWG) auf den einfacheren Namen U.2 umzubenennen, was besser zum etablierten M.2 Formfaktor passt. Eine Rolle auf dem Desktop Segment spielt dieser Formfaktor bisher nicht, die allermeisten der ohnehin wenigen Laufwerke wird in erster Linie für den Server-Bereich konzipiert und eingesetzt. Dazu kommen die erheblichen höheren Preise im Vergleich zu herkömmlichen SATA oder M.2 SSDs, die den Anwender vom Kauf abschrecken. U.2 war einige Zeit mal als M.2 Nachfolger im Gespärch, aber das hat sich eben auf Grund der Preise und Ausrichtung auf das Server Segment sehr schnell wieder relativiert.
Prominente U.2 Laufwerke wären die Intel Optane 900P, Intel Optane 905P, Samsung PM1725a, oder die Micron 9200 Serie, um nur einige Beispiele zu nennen.






Wie könnte man die einbau-und platzbedingte schwierige Kühlung der M.2 Laufwerke optimieren?

Da bieten sich 5 Optionen an:

1. In dem jeweiligen Rechner für eine grundsätzlich gute Be-und Entlüftung sorgen. Notebooks fallen hier heraus, da sich deren Airflow durch den Anwender kaum beeinflussen lassen, dazu sind die Werksvorgaben zu restriktiv.

2. Die M.2 SSD auf einer passenden PCIe Karte montieren, diese Maßnahme an sich (ohne separaten Kühlkörper) senkt die Temperaturen schon um einige °C, da die M.2 SSD somit etwas aus den Hotspot-Bereichen des Rechners entfernt wird.

3. Eine PCIe-Karte mit passiven Kühlkörpern verwenden, das sollte im Endeffekt die M.2 Temperaturen um mindestens 10 bis 15°C senken können. Mehr als 70°C Dauertemperatur unter Last provoziert das bekannte Throtteln, also das drastische Reduzieren jeglicher Transferleistungen. Was den Airflow und die Kühlleistung angeht, favorisieren wir diese Option.

4. Auf aktuellen hochwertigen Mainboards wurden inzwischen für die M.2 Steckplätze kleinere Kühlbleche implementiert, die zumindest ansatzweise für so etwas wie ansatzweisen Kühleffekt sorgen, sofern wie schon erwähnt ein adäquater Airflow im Gehäuse existiert. Ohne diesen Airflow nützen natürlich auch solche winzigen Bleche kaum etwas.

Etwas anders stellen sich neue M.2 Laufwerke mit üppigen Kühlkörpern, oder Kupfer-Kühlelementen wie die aktuelle Patriot Viper (
8-Kanal-Controller Phison E12 (PS5012-E12) und die Gigabyte Aorus dar. Diese SSDs läßt sich allerdings bedingt durch ihre Bauformen und auf Grund von konzipierbedingtem Platzmangel nicht in einem Notebook unterbringen. Dies gilt natürlich auch für die Corsair MP 600 M.2 SSD mit ihrem ausladenden Kühlkörper.
Die Gigabyte Aorus, die PNY CS4040, das Adata XPG-GAMMIX-S50-PCIe-Gen4-SSD Laufwerk und die Corsair MP 600 M.2 SSDs sind übrigens bereits PCIe 4.0 Laufwerke mit dem neuen Phison PS5016-E16 8-Kanal Controller. Diesbezüglich wird im Laufe des Jahres sicherlich noch einiges folgen. Vor allem vom Marktführer Samsung dürfte sehr bald eine Retourkutsche erfolgen. Was diese Laufwerke bezüglich ihrer Kühlkörper an Kühlleistungen erbringen können, bleibt abzuwarten, das sollten aber entsprechende Tests klären können.

Corsair MP600 M.2 SSD

Teamgroup M.2 SSD

Corsair M.2 SSD

Gigabyte Aorus M.2 SSD

weitere PCIe 4.0 SSD
Adata PCIe 4.0 M.2 SSD
Bilderquellen: Pressemitteilungen der Hersteller


5. Eine fertige M.2 SSD mit passivem Kühlkörper und PCIe Interface kaufen, wie beispielsweise die ältere Intel 750, die aktuelle Intel Optane 900SP PCIe SSD (siehe Bild), oder die Kingston DCP 1000, wären weitere Alternativen, die aber allesamt eher für den Enterprise/Server Betrieb konzipiert wurden.






Intel Optane NVME SSD



Hinweis:
Seit März 2019 existieren jetzt auch Adapterkarten die mehrere M.2 SSDs aufnehmen könnten, wie beispielsweise die neuen Karten von Akasa, als da wären der M.2-Adapter AK-PCCM2P-03 für einmal PCIe und einmal SATA, sowie der M.2-Adapter AK-PCCM2P-04 mit zweimal PCIe 3.0 x4. Beide Karten sind mit Kupferaufnahmen und Kühlkörpern ausgestattet. Im Juni 2019 kommt die neue
Hyper M.2 X16 V2 von Asus noch hinzu, eine Weiterentwicklung der bestehenden Hyper Produktlinie.

Akasa M.2 Adapterkarte



ASUS HYPER M.2 X16 V2 PCIe 3.0 Karte


Bilderquellen: Pressemitteilungen der Hersteller



Welche Auswikungen hat es, wenn keine explizite Kühlung für die M.2 Laufwerke möglich ist?

Auf Grund ihrer minimalistischen Bauform, tragen M.2-SSDs nur wenige Flash-Chips und können deren Abwärme und die des SSD-Controllers auch nicht so gut an die Umgebungsluft abgeben. Vor allem bei längeren Schreibzugriffen bremsen manche M.2-SSDs daher ihre Datentransferrate deutlich (throtteln), um nicht zu überhitzen. Bei starker Beanspruchung und langer Dauerlast werden die M.2 Laufwerke also wie bereits erwähnt throtteln, sprich die Lese-und Schreibleistungen werden sich auf SATA-Niveau reduzieren, eventuell sogar noch weiter darunter. Eine adäquate Kühlung für die M.2 SSD-Streifen ist also eine Grundvoraussetzung für eine stabilen Betrieb und dauerhaft hohe Transferraten. Die inzwischen eingeführten kleinen Kühlstreifen auf den Mainboards oder kleine Kupferplättchen innerhalb der M.2 Module sind als Kühlung kaum erwähnenswert und reduzieren die Temperaturen nur marginal.

Wir haben dazu einige Bilder aus unserer Praxis für euch, wo ihr u.a. seht, wie Intel seine PCIe SSDs kühlt und wie man eine M.2 SSD von Samsung mit einer separaten M.2 PCIe Karte bestückt, die einen expliziten Kühler mitbringt:


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Der Umbau auf die separate PCIe Karte bewirkt um die 10 bis 20° reduzierte Temperaturen, was sich insbesondere unter Last sehr positiv auf die Systemstabilität auswirkt.
Die separaten PCIe Karten mit Kühler für die Aufnahme von M.2 SSDs wird inzwischen von einigen Herstellern angeboten wie die ICY BOX IB-PCI214M2-HSL M.2 NVME, der kryoM.2 PCIe 3.0 x4 Adapter für M.2 von Aqua Computer, oder der Alphacool 11438 Eisblock HDX-2 PCI-e 3.0 x4 Adapter für M.2, um nur einige wenige Beispiele zu nennen. Schwierig wird es aber immer dann, wenn die M.2 SSDs beiseitig bestückt wurden und eine der Seiten mit Aufklebern isoliert wurde. Einersseits dürfen die meist wegen Garantieverlust nicht beseitigt werden. Andererseits behindern diese Aufkleber natürlich den Kontakt zu den Kühlkörpern, da sie isolierend wirken. In solchen Fällen solltet ihr die Prioritäten abwägen, entweder Garantie oder Kühlung.

Wer lediglich kleine M.2 Kühlkörper sucht, sollte sich an Beispielen wie dem EKWB NVME Heatsink, dem Akasa M.2 Heatsink, oder dem Silverstone
SST-TP02-M2 M.2 Passivkühler orientieren (Kosten ca 10 bis 15 € das Stück), aber bitte nicht zu viel erwarten, diese kleinen Kühlkörper reduzieren die Abwärme der M.2 SSDs wie bereits erwähnt nur marginal.







Welche grundsätzlichen M.2 Bauformen gibt es?

Diesbezüglich stellen sich einige Optionen dar, da die Breite des M.2 Einbau-Ports 12, 16, 22 oder 30 Millimeter betragen kann. Die Länge des M.2 Moduls kann durchaus variieren, aktuell üblich sind 16, 26, 30, 38, 42, 60, 80 und 110 Millimeter. Das bedeutet im Klartext: Breite und Länge der Karte sind in der Zahlen-Codierung bereits enthalten. Der Formfaktor M.2 2280 beispielsweise beschreibt die genaue Bauform, denn die ersten beiden Zahlen nach der M.2 Bezeichnung stehen für die Breite des Moduls, also 22 Millimeter und die dritte und vierte Zahl geben die Länge an, in diesem Fall also 80 Millimeter. Die meisten aktuell erhältlichen SSDs nutzen diese Bauform, es existieren aber auch Ausnahmen in 60 Millimeter Länge. Beachtet dies alles bitte vor dem Kauf einer M.2 SSD, damit es beim Einbau nicht zu Irritationen und Frust kommt.




Bilderquellen: Pressemitteilungen der Hersteller


Auch hier wieder einige Bilder aus der Praxis, damit die Größenverhältnisse der einzelnen Laufwerke deutlich werden:


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Was bedeuten die jeweiligen KEYS zum Thema M.2?


Auch lauern ein paar Fallstricke, je nach M.2 Port werden ein oder zwei so genannte Keys unterstützt. Aktuell existieren Karten mit M,  B oder B&M Key. Der B Key unterstützt maximal PCIe x2 – also 2 PCI Express Lanes – während der M Key PCIe x4 unterstützt, also 4 PCI Express Lanes. Karten mit B & M Key unterstützen ebenfalls nur PCIe x2. Für SSDs ist daher der schnellere M Key gebräuchlich, wobei einige M.2 SATA Modelle auch auf den B&M Key setzen. Der B Key kann vielseitig eingesetzt werden für z.B. USB Adapterkarten und SATA-SSDs, während der M Key primär bei NVME M.2 PCIe SSDs zum Einsatz kommt. Meistens wird bei SSDs allerdings nicht der Key angegeben, sondern die Anbindung z.B. mit PCI Express 3.0 x4. Da nur der M Key PCI Express x4 unterstützt, muss die Karte in diesem Fall einen M Key besitzen.





Karten mit B&M Key passen in beide Ports und arbeiten generell mit PCI Express x2. Manche Hersteller geben sogar direkt auf dem Slot den verwendeten Key an, so dass eine Überprüfung sehr einfach ist.
Darüber hinaus gibt es noch A, E und A&E Keys, die primär für WLAN, Mobilfunk und Bluetooth-Steckkarten genutzt werden. Schwierig ist hier die Unterscheidung zwischen E Key und B Key, da in beiden Fällen der Trennsteg auf der linken Seite sitzt und sich die Anschlüsse sich nur in der Anzahl der Pins vor dem Trennsteg unterscheiden. Der B Key verschwindet aber so langsam vom Markt. Meistens nutzen die Hersteller eine Kombination aus A oder E Key Slots für Erweiterungskarten und einem M Key Slot für SSDs.
Das größte Problem in diesem Zusammenhang: Karten mit A&E Key passen zwar technisch in jeden Slot mit A oder E Key, funktionieren allerdings nicht in jedem Slot. In so einem Fall sollte der Hersteller kontaktiert wenden, um zu erfahren, welche M.2 Karten kompatibel sind.



Kontaktflächen Beispiele






Worin besteht der Unterschied zwischen M.2 SSDs und mSATA SSDS?


Der Formfaktor M.2 unterstützt grundsätzlich sowohl SATA- als auch PCIe-Speicherschnittstellen, während mSATA lediglich SATA unterstützt. Die mSATA Laufwerke differieren aber auch in der Optik und können nicht in dieselben Systemanschlüsse eingesteckt werden.





Was wäre der größte mechanische Vorteil des physischen M.2 Steckplatzes?

Eindeutig das Fehlen der sonst notwendigen Verkabelung. Dadurch existieren mindestens zwei potentielle Schwachstellen nicht mehr: das Stromkabel und das Datenkabel. Ob das die Anwender allerdings zu dem saftigen Aufpreis eines M.2 Laufwerkes motivieren kann, steht auf einem anderen Blatt. Ansonsten ist der M.2 Steckplatz nichts für Grobmotoriker, denn die Befestigung der M.2 SSD mittels der kleinen Schraube hat schon viele Heimschrauber nahe an einen Wutausbruch gebracht.

Schrauben-Hinweis: ohne die kleine Befestigungs-Montage-Schraube geht gar nichts, ist das M.2 Modul nicht fest verschraubt und steckt nur lose an dem Anschlußport, weigert sich schon das BIOS das Laufwerk zu initialisieren, geschweige denn es zu erkennen. Die Schrauben befinden sich entweder im Mainboard Zubehör, oder sind bereits im M.2 Bereich des Mainboards eingeschraubt.




Was wären die Nachteile des physischen M.2 Steckplatzes?

Diesbezüglich gäbe es einige. Die stellenweise ja nach System schwierige Kühlung der M.2 SSDs ist ein Dauerthema. Ebenso lassen sich M.2 Laufwerke relativ umständlich bis gar nicht hotpluggen, also schnell aus dem System entfernen (Hot Swapping). Desweiteren ordnen die Hersteller ihre M.2 Laufwerke an den unmöglichsten Bereichen an, beispielsweise auf der Rückseite des Mainboards. Dazu käme je nach Hersteller eine deutlich reduzierte Auswahl bei der Auswahl der jeweiligen Laufwerks-Kapazitäten. Das Thema Airflow und Kühlung haben wir schon weiter oben tangiert.





Warum sind einige M.2 Laufwerke nicht schneller als SATA SSDs?

Vom möglicherweise fehlenden NVME Treibern mal abgesehen, also rein installations-technischen Problemen, existieren auch M.2 Laufwerke, die über keine NVME PCIe Ansteuerung, sondern noch über den älteren SATA BUS eingebunden wurden. Es kommt darum auf den Controller und die verwendete Schnittstelle auf dem Mainboard an. M.2-SSDs können per PCI Express oder SATA 6G angebunden sein und M.2 SSDs mit SATA-6G-Interface sind eben nicht schneller, sondern einfach nur teurer. Ein typisches Beispiel wäre die aktuelle Crucial MX 500 M.2 SSD, die leglich über ein SATA Interface eingebunden wird.





Kann man M.2 Laufwerke klonen?

Das ist in Bezug auf eine M.2 SATA SSD durchaus möglich und unterscheidet sich nicht wirklich vom Klonen einer SATA SSD. Dazu empfehlen wir euch unseren entsprechenden Spezial-Artikel, der an seiner Aktualität nichts verloren hat: SSD klonen - leicht gemacht

Eines sollte man aber vor dem Klonen sichergestellt sein: auf dem zu klonenden System NVME Treiber installieren, damit diese während und nach dem Kolonen sofort wirksam werden. Dieser Hinweis gilt natürlich nur für NVME Laufwerke. Desweiteren bieten einige Hersteller wie beispielsweise passende Samsung Data Migrationssoftwares kostenlos an, diese Offerte sollte man nutzen. Samsung Data Migrationssoftware






Wie kann ich prüfen, ob meine M.2 NVME SSD im richtigen NVME PCIe Modus läuft?

Mit einer aktuellen Version von CrystalDiskInfo wäre das kein Problem, wie wir anhand unseres Screenshots einer aktuellen Samsung 970 EVO sehen können:





CrystalDiskInfo Beispiel

Entscheidend für die Frage ist die Rubrik Transfer Mode von CrystalDiskInfo, darin sehen wir zwei Einträge, einmal links PCIe 3.0 x4, das skizziert den Ist-Zustand und einmal rechts daneben ebenfalls PCIe 3.0 x4, das umschreibt das maximal Mögliche der vorhandenen Schnittstelle bzw. des vorhandenen Protokolls. Beides korrespondiert miteinander, wir haben unsere M.2 NVME SSD also korrekt im System integriert, die erforderlichen Treiber installiert und das System spricht mit der SSD sozusagen in der richtigen "Sprache".






Meine NVME M.2 SSD läuft sehr langsam und liefert wenn überhaupt nur die Hälfte der versprochenen Leistung?

Dann wurde die M.2 SSD sehr wahrscheinlich in einen PCIe x2 Port gesteckt, der einfach nicht mehr liefert. Wie man das kontrollieren kann, steht in der Antwort der vorherigen Frage.
Davon abgesehen, x4-fähige M.2 SSDs erreichen nur dann ihre volle Geschwindigkeit, wenn sie in einem Motherboard installiert wurden, das PCIe x4-Geschwindigkeiten unterstützt. Zudem bestehen auf Systemplatinen PCIe-Beschränkungen, wenn die Gesamtanzahl der PCIe-Lanes überschritten wird. Wenn die Lanes knapp werden, weil zu viele Laufwerke montiert wurden, könnten PCIe-M.2 x4 SSDs auf 2 oder sogar auf null Spuren beschränkt werden.






Welche Transfergeschwindigkeiten kann man von guten M.2 NVME SSDs erwarten?

Das hängt natürlich auch von der verwendeten Plattform sprich CPU, Mainboard usw. ab, aber wer ein aktuelles AMD Ryzen AM4/TR4 oder Intel Sockel 1151v2 System einsetzt, sollte mit den folgenden Benchmark Beispielen rechnen dürfen. Wir haben dazu eine aktuelle Samsung 970 EVO und eine Samsung 970 Pro in jeweils 2TB Kapazität eingesetzt:


AS SSD Test 1


AS SSD Test 2

Wir verfügen außerdem noch über einige Praxis-Benchmarks etwas älterer PCIe Laufwerke, die wir euch nicht vorenthalten wollen. Es handelt sich dabei um die Samsung 950 Pro M.2 NVME SSD (untere Screenshot Serie) und die Intel 750 PCIe SSD (obere Screenshot Serie). Das ganze wurde unter Windows 7 ausgeführt, die jeweiligen NVME Treiber von Samsung respektive Intel waren natürlich installiert:


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Windows 10 NVME Fakten




Hinweis: es wird gerne über den Schreibcache (siehe den letzten einzelnen Screenshot oben) von Windows diskutiert. Unter Windows 8.1 und Windows 10 sollte man dort gar nichts verändern. Aber unter Windows 7 und für die jeweiligen Benchmarks, insbesondere für AS SSD kann man den Schreibcache aktivieren. Das Ganze erhöht etwas die Leistung und erbringt bessere Wertung, für die Praxis im Alltag ist dieses Prozedere aber nur bedingt praktikabel, zumal einige SSDs entweder gar nicht darauf reagieren oder System-Irritationen produzieren, bis hin zu kompletten Abstürzen und Blue Screens ! Die Warnung von Intel aus dem Screenshot sollte man also durchaus ernst nehmen !





Haben die Sicherheitsupdates für Spectre und Meltdown negative Auswirkungen auf die Performance?

Leider ja, zumindest haben die Kollegen der c't dies skizziert: Intel-Benchmarks zu Meltdown/Spectre: Performance sackt um bis zu 10 Prozent ab

Aktuelle AMD Ryzen Systeme scheinen nicht in dem Maße betroffen zu sein, insofern dürfte 2019 mit dem Erscheinen der Ryzen 2 Prozessoren interessant werden. Ob Intel dieses Manko noch umkehren kann, bleibt abzuwarten.






Was bewirkt dies konkret in der Praxis ? Spürt man den Unterschied zu einer herkömmlichen SATA SSD?

Jein, der Workflow einer aktuellen NVME M.2 SSD unterscheidet sich kaum von einer SATA SSD, zumindest nicht auf einem handelsüblichen Desktop-PC. Was die rein sequentielle Leistung angeht, so können die schnellen NVMW M.2 SSDs natürlich beeindruckende Werte liefern, wie unser AS SSD Beispiel zeigt. Das besitzt aber nur wenig Praxis-relevanz, denn der Workflow auf einem Desktop-PC hat damit wenig gemeinsam. Dort werden Programme und Betriebssysteme installiert, das wird auch von einer SATA SSD schnell absolviert. Wenn es um Latenzen, das Booten oder das Öffnen von Programmen und Applikationen geht, wird man in der Praxis auch keinen spürbaren Unterschied feststellen können, auch wenn Stoppuhren und Benchmarks etwas anderes suggerieren.
Die Stärken einer M.2 NVME SSD kommen dann zum Tragen, wenn entsprechende System-Beanspruchungen existieren, also Rechenleistung in Bezug auf Videobearbeitung, den Umgang mit vielen üppig dimensionierten Fotos, der tägliche Transfer von großen Datenmengen oder der Transport von vielen kleinen Daten über einen längeren Zeitraum. Wer diese Workflows privat tatsächlich benötigt, wird sicherlich nicht enttäuscht.





Wie kann man M.2 Laufwerke sicher löschen ?

Ein schwieriges Thema, da die Hersteller auch mit ihren eigenen Tools dafür keinen Support bieten. Der einzige Workaround wäre das Anschließen der M.2 SSD an einen passenden SATA Adapter wie bespielsweise den SATERASER4 von Startech, oder den RaidSonic Icy Box IB-CVB512-S Adapter (nicht mit NVME M.2 kompatibel !), um die M.2 SSD dann entsprechend über die SATA Schnittstelle anzusprechen und dann sicher zu löschen. Der drezeit einige NVME M.2 SSD Adapter, der auch mit diesen Laufwerken funktioniert, ist der JMS583-Chip von JMicron, der ende 2018 in passende Geräte verpflanzt wurde. Bisher verfügbare Geräte wären z.B. der
Adwits USB 3.1 UASP zu PCIe NVMe M.2 2230/2242/2260/2280 Hochleistungs-SSD Adapter, oder das XT-XINTE LM 902 USB3.1 Typ C NVMe SSD Gehäuseadapter M Key-Anschluss M.2 NGFF an USB 3.1 Konverter Festplatte Festplattengehäuse.

Weitere Optionen wären die Verwendung von externen Linux Livesystemen, über die könnte man mit Hilfe des Befehls hdparm einiges bewerkstelligen. Von Parted Magic gibt es mittlerweile das Tool Parted Magic Disc Eraser Tool, mit dem ähnliches erreichen sollte. Und schlußendlich könnte man mit h2testw von Heise die M.2 SSD überschreiben.

Das sichere Löschen (Secure Erase) für extern angeschlossene SSDs (über USB Gehäuse oder Adapter) wird normalerweise nicht funktionieren, weil die USB-SATA Bridgechips der Gehäuse und/oder Adapter dazwischenfunken und dies verhindern.






Könnte man eine M.2 SSD in ein externes USB Gehäuse einbauen?

Ja das ist inzwischen problemlos möglich, dazu wurden passende Geräte konzipiert und sind mittlerweile erhältlich. Als Beispiel empfehlen wir dazu das
ICY BOX IB-184M2 externe Gehäuse für 1x M.2 SATA SSD, USB 3.1 Type-A (Gen 2, 10 Gbit/s), 2230/2242/2260/2280. Diese externen Gehäuse setzen aber eine M.2 SSD mit SATA Interface voraus. Wer eine NVME M.2 SSD in ein externes Gehäuse setzen möchte, sollte USB 3.1 Gehäuse wie das ICY BOX IB-1816M-C31 einsetzen.
Problematisch ist bei SSDs, egal ob SATA oder M.2, in externen USB 3.0 und 3.1 Gehäusen immer noch das Thema Trim-Funktion, die von den allermeisten USB-SATA-Brückencontrollern nicht korrekt interpretiert wrden kann. Wobei die Funktion Wear-Leveling natürlich immer noch funktioniert, was unterstützend wirksam wird. Das bedeutet: Die Einträge aller Blöcke einer SSD werden gleichmäßig verteilt, um eine ausgeglichene Abnutzung zu gewährleisten. Alle Zellen bekommen dabei die gleiche Anzahl an Schreibvorgängen, um zu vermeiden, dass zu oft im gleichen Block geschrieben wird und die Zelle zu schnell verschleißt.

Eine Ausnahme wird diesbezüglich der neue JMicron JMS583 Controller sein, der einen PCIe-auf-USB-Bridge-Chip besitzt, der die Trim-Funktion nativ unterstützt. Wichtig dabei ist auch das Betriebssystem, weil ab Windows 8 Trim über das USB Attached SCSI Protocol (UASP) unterstützt wird. Aber auch dann hängt das Ganze vom Controller und der Firmware ab.






Läßt sich bei M.2 SSDs ein Firmware Update problemlos durchführen ?

Da driften die Vorstellungsweisen der Hersteller erheblich auseinander. Intel handelt die Firmware Updates für ihre NVME Laufwerke wie die Intel 750 Serie oder die neuen Optane Laufwerke über die aktuellen Toolbox Versionen aus, das sind aber auch keine M.2 Laufwerke, sondern PCI Express 3.0 x4 SSDs auf Adapterplatine.

Samsung aktualisiert die Firmwares ihrer M.2 SSDs über die Samsung Magician Software oder über entsprechende ISO-Dateien, über die gebootet und aktualisiert werden kann, was sicherlich sicherer wäre, als das Prozedere unter Windows laufen zu lassen.

Andere Hersteller hüllen sich zu dem Thema bisher weitestgehend in Schweigen, bieten keine Firmware Updates an, oder haben Tools usw. in der Entwicklung, es tut sich also etwas.






Warum taucht meine neue NVME M.2 SSD nicht im BIOS auf?

Das Problem ist bekannt und bedeutet erst einmal nicht sehr viel, denn viele UEFI BIOS Versionen zeigen lediglich SATA Laufwerke an, insbesonder diejenigen, von denen gebootet werden kann. Deswegen wäre eine Installation auf Windows 10 trotzdem möglich, wo das Laufwerk dann in der Datenträgerverwaltung abgebildet wird. Ist das auch dort nicht der Fall, pfuscht möglicherweise eine veraltete BIOS Version oder Secure Boot dazwischen. Erstes sollte aktualisiert werden, zweiteres aktiviert bzw. deaktiviert werden, da hilft nur ausprobieren.






Wäre es möglich über den M.2 Formfaktor mehr als 4 Lanes einzubinden?

Schwierig, der M.2 (auch U.2) Formfaktor limitiert diesen Bereich auf 4 nutzbare Lanes. Einzige bekannte Variante um dies zu erhöhen wäre die Nutzung eines Adapters wie die
ASUS Hyper M.2 X16 Card (90MC05G0-M0EAY0), oder die Gigabyte CMT2014, oder die ASRock Ultra Quad M.2 Card. Diese speziellen Adapter-Karten verfügen über die PCIe Lane Bifurcation Technik, so dass man in diese Adapter-Karte passende M.2 SSDs einbaut, steckt das ganze Konstrukt dann in einen PCIe x16 Slot, ohne das es zur Lanes Limitierung kommt. Dies funktioniert allerdings nur dann, wenn das Mainboard PCIe Lane Bifurcation unterstützt. Prominente Beispiele wäre die X299 Plattform von Intel, die TR4 Mainboards von AMD, sowie die kommenden x570 Chipsätze von AMD für die neuen AMD Ryzen 3000 CPUs.
Als entsprechende Adapterkarte käme die
DeLOCK PCI Express x16 Card to 2x internal NVMe M.2 Key M (89961) in Betracht, die allerdings mit ca. 250 € zu bezahlen wäre. Wie gut das alles in der Praxis funktioniert, steht auf einem anderen Blatt.







Worauf sollte man sonst noch achten, wenn man eine M.2 SSD verwenden möchte?

Auf einigen Mainboards sind andere SATA- oder PCIe-Ports nicht nutzbar, wenn eine M.2-SSD zum Einsatz kommt, weil die zugehörigen Chipsatz-Anschlüsse mehrfach belegt sind. Das bedeutet im Klartext, dass viele Mainboards zwei SATA-Ports abschalten, wenn eine M.2-SSD zusätzlich eingebaut wird, so dass dann maximal vier SATA-Ports in der Summe nutzbar wären.

Aktuelle AMD Ryzen 3/6/7 Plattformen verfügen über 24 PCIe Lanes. Aktuelle Intel Plattformen dagegen über 20 PCIe Lanes. Wem das nichts sagt, die einzelnen Punkt-zu-Punkt-Verbindungen von PCI-Express werden durch eine oder mehrere Lanes einer selbstgetakteten seriellen Verbindung ausgeführt. Darum sollte man sich die Belegung der einzelnen Mainboard Lanes vor dem Kauf sehr genau anschauen und/oder den Hersteller danach und etwaigen Einschränkungen fragen.

Ein weiterer wichtiger Punkt ist der M.2 Steckplatz an sich, denn es gibt immer wieder Situationen, in denen eine M.2 SATA SSD in einen NVME M.2 Steckplatz gesteckt wird und keine Laufwerkserkennung erfolgt. Das ist vorher unbedingt zu prüfen, also checkt bitte den vorhandenen Steckplatz in Bezug auf einen M.2 SATA respektive NVME M.2 Support. Beides kann aber muß nicht kompatibel sein. Im Zweifel fragt bitte den Mainboard Hersteller.






Was ist mit dem BIOS, muß da was spezielles eingestellt werden?

Eigentlich nicht, sofern der Hardware Unterbau aktuell ist. Ansonsten sollte man sich sehr genau ansehen, wie gut die einzubauenden M.2 SSD oder NVMW M.2 SSD erkannt werden. Die Mainboard Hersteller haben speziell für den Einbau von NVME Laufwerken inzwischen eine eigene NVME Rubrik implementiert:


BIOS-NVME Beispiel




Es existieren Mainboard Konstellationen (egal ob Intel oder AMD), wo das Booten respektive die Installation ausschließlich im UEFI Modus klappt. Dies gilt insbesondere für ältere Technik, insofern sollte man im BIOS mit CSM experimentieren, denn dieser CSM Modus (Compatibility Support Module) kurz CSM (übersetzt = BIOS-Kompatibilitäts-Modus) soll dabei helfen, bei der Erkennung zu helfen, wenn die eingesetzten Betriebssysteme nicht mit UEFI umgehen können und/oder auf 32bit Systemen installiert wird.
Man kann den CSM-Modus - wenn gewünscht oder aus anderen Gründern erforderlich - natürlich auch für solche Betriebssysteme nutzen, die eigentlich schon mit EFI umgehen können.

Im CSM-Modus verhält sich das System - was Start und Installation angeht so, als man es von einem nativen BIOS-System gewohnt ist. Die Aktivierung des CSM-Modus, sofern er nicht schon ab Werk auf automatisch gestellt wurde, zwingt den Anwender explizit dazu, sich beim Start eines Start-Datenträgers für einen der beiden Modi (UEFI oder Legacy) im UEFI Menü zu entscheiden.

Die ganze CSM Angelegenheit hat aber auch eine unschöne Fußnote, denn unter den Systemherstellern herrscht bislang keine Einigkeit in Bezug auf das Boot-Verhalten von UEFI-Firmwares. Das hat zur Konsequenz, das die Hersteller nichts riskieren und viele Systeme deshalb im Nicht-UEFI-Modus ausgeliefern, d.h. der CSM Modus wird als Einstellungs-Standard vorgegeben. Das sollte man vor einer Installation wissen oder bei unklaren Infos eben abklären.






Taugen die Software Tools der SSD Hersteller inzwischen etwas?

An unserer Kritik aus 2014 hat sich nur sehr wenig geändert, offensichtlich haben die Hersteller daraus wenig bis nichts gelernt: SSD-Tools: Fluch oder Segen ? eine Bestandsaufnahme






Welche Microsoft Betriebssysteme unterstützen NVME?

Windows 8.1 und Windows 10 können im Gegensatz zu Windows 7 mit dem NVME Protokoll kommunizieren und unterstützen es bereits ab Werk nativ, d.h. es muß kein separater Treiber nachgeladen und/oder installiert werden. Die entsprechenden Treiber sind in der Windows Treiberdatenbank registriert und verankert. Ob es von Intel noch speziell optimierte Treiber analog zu AHCI und Intel Rapid geben wird, wird sich zeigen, dazu können wir zum gegenwärtigen Zeitpunkt keine Prognose abgeben. Die derzeitigen Intel Optane Treiber wirken noch etwas unfertig.





Wie kann es sein, dass Windows 8.1 NVME schon unterstützt?

Das NVME Protokoll wurde bereits 2011/2012 verabschiedet und Microsoft hat für Windows 8.1 und den Server 2012 im Zuge diverser Updates die entsprechende Treiber-Umsetzung realisiert respektive zeitnah nachgerüstet.





Warum werden einige M.2 SSDs nicht im System erkannt?

Eigentich sollte es keine Rolle spielen, aber es existieren nicht wenige Mainboards, egal ob von Intel oder AMD, die sehr explizit nach der korrekten M.2 SSD im korrekten M.2 Steckplatz verlangen. Das bedeutet, das eine M.2 SSD mit SATA Interface in einem NVME M.2 Steckplatz nicht erkannt wird. Umgekehrt übrigens auch, eine NVME M.2 SSD wird in einem M.2 SATA Steckplatz oftmals ebenso abgelehnt. Der direkt an die CPU angeschlossene M.2-Slot (das wäre der obere M.2 Slot) unterstützt ausschließlich NVME-M.2-SSDs und ist nicht abwärtskompatibel zu SATA-M.2-SSDs. Also überprüft bitte in eurem Mainboard Handbuch sehr genau, was der Mainboard Hersteller diesbezüglich vorgibt.





Meine neue M.2 SATA SSD oder NVME PCIe SSD wird generell nicht erkannt, was ist zu tun?

Wenn das Umsetzen aller unserer Tipps aus diesem Artikel für die Erkennung der Laufwerke keine Lösung erbracht hat, bewegen wir uns sehr wahrscheinlich auf dem dünnen Eis der Inkompatiblitäten, vor dem wir scheinbar auch 2019 und darüber hinaus nicht verschont werden. Das ist leider so und nicht zu ändern, denn die Hersteller, egal ob von SSD oder Mainboard ignorieren immer wieder gängige Standards und köcheln ihr Süppchen nach zu vielen fragwürdigen Rezepten.
Die Thematik dürfte den Übertaktern geläufig sein, frei nach dem Motto "Übertakten besteht zu 90% aus Glück und 10% RMA, oder war es tatsächlich doch umgekehrt...?"





Was ist mit Windows 7?

Diesbezüglich sieht es schon deutlich schlechter aus, eine offizielle Nachrüstung hat es außer einem Hotfix nicht gegeben, insofern ist man auf 3rd-party Treiber angewiesen, wobei Intel und inzwischen auch Samsung bereits entsprechende Lösungen anbietet, die mehr oder weniger gut funktionieren. ->siehe Intel/Samsung Links.





Müssen noch zusätzliche NVME Treiber installiert werden?

Für eine reibungslose Unterstüzung von NVME genügen zumindest unter Windows 10 die vorhandenen Microsoft Treiber. Wer die volle Funktions-Bandbreite benötigt und noch ein paar Prozentpünktchen mehr Tempo ausreizen möchte, der sollte die entsprechenden expliziten NVME Treiber der jeweiligen Hersteller je nach vorhandenem System hinzuinstallieren. Der Hotfix für Windows 7 ist übrgens notwwendig, weil Windows 7 ab Werk überhaupt keinen Support für NVME Laufwerke bietet.


Windows 7 und Windows Server 2008 R2 NVME Hotfix


AMD NVME/RAID Driver für Windows 7, 8.1 und Windows 10


Intel Client NVME Windows Treiber für Windows 7, 8.1 und Windows 10


Intel Datacenter NVME-Treiber für Windows 7, 8.1 und Windows 10


Toshiba/OCZ NVME Treiber für Windows 7 bis Windows 10


Samsung NVMe SSD 970 Pro, 970 EVO, 960 PRO, 960 EVO und 950 PRO NVME Treiber 3.1



Wichtige Info: AMD stellt seit 2017 (siehe Link) inzwischen ebenfalls passende NVME-Treiber zur Verfügung. Linux bietet bereits kompatible Treiber an, OS X unterstützt NVME seit dem 10.10.3 OS X Yosemite Update.
Andere Firmen wie SanDisk, Crucial, HP oder Western Digital tun sich bisher offenkundig noch schwer mit der Materie, so dass der Anwender auf deren Webseiten meistens ohne Erfolg nach NVME Treibern sucht. In so einem Fall kontaktiert bitte deren Support.





Was gäbe es unter Windows 10 bezüglich SSDs sonst noch zu beachten?


Dazu haben wir bereits an anderer Stelle einen passenden und kürzlich aktualisierten Artikel verfaßt: Windows 10: SSD-Praxis, die wichtigsten Fragen







Kann man von NVME-Laufwerken booten?

Grundsätzlich schon, aber die Plattformen sprich Mainboards sollten möglichst aktuell sein und UEFI unterstützen, weil ohne diesen UEFI Support booten NVME SSDs selten bis gar nicht. Ältere Plattformen wie beispielsweise Intel Z77 und Z87 dementsprechend erst nach einem BIOS-UEFI Update, sofern möglich. Die späteren Intel Z97 und X99 Chipsätze benötigen vermutlich auch ein entsprechendes Bios Update, wobei das von Hersteller zu Hersteller durchaus variieren kann. Im Netz kursieren auch UEFI-Modding Anleitungen, die auf älteren Systemen zum Erfolg führen sollen, wir haben das aber nicht ausprobiert.

AMDs 990FXA Chipsatz wird sich ohne aktuellen BIOS Code wohl ebenso sträuben. Es spricht also sehr viel für die aktuellen Z170/Z270/Z370/Z390 Plattformen von Intel respektive für die aktuellen AMD AM4/TR4 Unterbauten, u.a. auch wegen der größeren Anzahl an verfügbaren Lanes, die weniger Einschränkungen bei der Bestückung als solche sicherstellen.

Zögert also bitte diesbezüglich nicht im Bedarfsfall die Mainboard Hersteller zu kontaktieren, sehr oft liegen helfende BIOS-Updates in den Schubladen und wurden nur nicht öffentlich kommuniziert.

Weiter oben haben wir passende Laufwerke schon empfohlen, dazu gehören auch die PCIe NVME-Laufwerke von Intel aus der 750er und Optane Series. Samsung verfolgt diesbezüglich allerdings eine kaum nachzuvollziehende Politik, die Samsung 950 Pro (M.2)hat ab Werk da so wichtige Option ROM, ohne dass es auf einem älteren System wie gesagt sehr schwierig wird etwas zu installieren, geschweige denn von der SSD zu booten. Die Nachfolger Samsung 970 Pro, 970 EVO, 960 Pro und 960 EVO (M.2) verfügen über das Option ROM nicht, was die ganze Geschichte natürlich nicht unbedingt einfacher macht, wenn man kein aktuelles Mainboard mit nativer UEFI/NVME Unterstützung besitzt.


Wem das als Einstieg in die Materie noch nicht genügen sollte, der kann sich gerne bei NVMexpress.org weitergehend informieren.