Seite 3: Was hat es mit AHCI und NVMe auf sich?

Manche SSDs, wie z.B. die Samsung SM951, gibt es in zwei Ausführungen, nämlich als AHCI- und als NVMe-Variante. Bei beiden Abkürzungen handelt es sich um die Schnittstelle, über die das jeweilige Laufwerk mit dem Hostsystem kommuniziert. AHCI steht für Advanced Host Controller Interface und wurde im Jahr 2004 als Standard veröffentlicht. NVMe hingegen stammt aus dem Jahr 2011 und ist damit wesentlich jünger – die Abkürzung steht für Non-Volatile Memory Express. Der NVMe-Standard ist auf die Eigenschaften von nichtflüchtigem Flashspeicher optimiert, die ziemlich gegensätzlich zu denen der klassischen Festplatte sind.

Die M.2-SSD Samsung SM951 ist ein OEM-Produkt und wahlweise mit AHCI- oder NVMe-Schnittstelle erhältlich.

Wer das 2001 erschienene Windows XP auf einem System mit aktuellem Mainboard installieren wollte, kennt das Problem: Man musste entweder den AHCI-Modus ausschalten oder während der Installation einen Treiber nachladen („F6-Treiber“), damit die Installationsroutine das Laufwerk gefunden hat. Ähnliches wiederholt sich gerade auch mit NVMe: Eine native Unterstützung gibt es erst seit Windows 8.1, wer Windows 7 auf einem NVMe-Laufwerk installieren möchte, muss bei der Installation entweder einen passenden Treiber laden oder ein angepasstes Installationsmedium erstellen, welches einen Hotfix von Microsoft enthält, der eine NVMe-Unterstützung für das 2009 erschienene Betriebssystem nachliefert. Möchte man eine NVMe-SSD lediglich als Datenlaufwerk nutzen, lässt sich besagter Hotfix für Windows 7 auch während des Betriebs installieren, danach werden NVMe-Laufwerke anstandslos erkannt.

Der Vorteil von standardisierten Technologien wie AHCI und NVMe ist vor allem, dass Microsoft und andere Hersteller von Betriebssystemen einen Treiber entwickeln können, der alle Laufwerke nach diesem Standard unterstützt. Das hindert die jeweiligen Hersteller natürlich nicht, zusätzlich noch einen eigenen Treiber zu entwickeln – so gibt es beispielsweise auch von Samsung einen eigenen NVMe-Treiber, der eine verbesserte Performance im Vergleich zum Microsoft-NVMe-Treiber liefert. Doch läuft man niemals Gefahr, dass man das Laufwerk bei einer neuen Windows-Version plötzlich nicht mehr nutzen kann, da der Hersteller den Support und damit auch die Treiberentwicklung eingestellt hat. Nutzer von RAID-Controllern wird diese Problematik sicher bekannt vorkommen.

Die M.2-SSD Samsung SSD 950 PRO gibt es nur mit NVMe-Schnittstelle.

Was sind nun genau die Vorteile von NVMe gegenüber AHCI? Macht es Sinn, ein NVMe-Laufwerk zu kaufen oder ist man mit einem AHCI-Laufwerk nicht genauso gut bedient? Wie eingangs bereits erwähnt ist NVMe auf schnelle, nichtflüchtige Speichermedien optimiert, wohingegen man bei der Entwicklung von AHCI vergleichsweise langsame, mechanische Speichermedien im Hinterkopf hatte. Das äußert sich vor allen in deutlich niedrigeren Latenzen bei NVMe, sowie einer deutlich höheren Parallelität. Sieht AHCI maximal 32 gleichzeitige Zugriffe vor, sind es bei NVMe bis zu 65536 – und davon kann es, im Gegensatz zu AHCI, nicht nur eine, sondern ebenfalls 65536 Warteschlangen haben. Diese Zahlen hätten bei mechanischen Speichermedien schlicht keinen Sinn gemacht, da sie niemals hätten bedient werden können.

Doch gibt es neben der Theorie natürlich auch noch die Praxis: Mehrere zehn- oder hunderttausend gleichzeitige Zugriffe muss man selbst bei einem Server erst einmal erreichen. Beim typischen Desktop- bzw. Gaming-Rechner liegt die Anzahl der gleichzeitigen Anfragen so gut wie immer im deutlich einstelligen Bereich. Für den Heimanwender bietet NVMe also nur bedingt Vorteile, doch da NVMe im Enterprise-Segment definitiv gewünscht und gebraucht wird, sparen die Hersteller Entwicklungsarbeit und können sich auf einen Standard konzentrieren. Allein, wenn das System nicht NVMe-kompatibel ist, muss sich der Anwender nach einem AHCI-Laufwerk umschauen. Die Samsung SSD 950 PRO gibt es bisher nur mit NVMe, wer eine schnelle M.2 SSD mit AHCI möchte, muss z.B. zur Samsung SM951 greifen. Doch handelt es sich bei der SM951 um ein OEM-Laufwerk, das eigentlich nicht für den Verkauf an Endkunden vorgesehen war.

Viele moderne Mainboards besitzen bereits einen M.2-Steckplatz, hier zwischen den PCI-Express-Slots.

Bliebe noch die Frage: Wie weiß man, ob ein System NVMe-Kompatibel ist? Was das Betriebssystem angeht, haben wir die Antwort bereits weiter oben gegeben: Windows bringt ab Version 8.1 einen NVMe-Treiber mit, für Windows 7 und die entsprechende Server-Version bietet Microsoft einen Hotfix an. Auch der aktuelle Linux-Kernel bietet Unterstützung für NVMe-Laufwerke. Möchte man von einem NVMe-Laufwerk booten, muss jedoch auch das Mainboard mitspielen, denn findet das Mainboard das Laufwerk nicht, kann freilich auch nicht davon gestartet werden. Hier gibt es leider keine einfache Antwort – bei Intel sollten alle Mainboards mit X99-Chipsatz oder neuer den Speicherstandard unterstützen.

Je älter das Mainboard ist, desto unwahrscheinlicher ist eine NVMe-Unterstützung, wobei wir die Samsung SSD 950 PRO selbst auf einem Asus P8Z77-V anstandslos als Bootlaufwerk verwenden konnten. Gibt das Handbuch keinen Aufschluss darüber, muss man ggf. den Herstellersupport kontaktieren oder im Internet nach den Erfahrungen anderer Nutzer suchen. Ein UEFI ist jedoch zwingend erforderlich: Ist das System also so alt, dass es kein UEFI unterstützt, unterstützt es auch keine NVMe-Laufwerke.