Vom Rennwagen zur Schnecke: Meine Samsung 840 Evo 1TB hat nur noch 50MB/s Schreibrate nach dem SLC-Cache!

Es ist ein Gefühl, das viele Technik-Enthusiasten kennen: Man investiert in ein neues Stück Hardware, das mit atemberaubender Geschwindigkeit und bahnbrechender Technologie beworben wird. Man freut sich auf eine Ära der flüssigen Performance und des sofortigen Zugriffs. Und dann, eines Tages, schlägt die Realität zu. Bei mir war es meine Samsung 840 Evo 1TB SSD, die einst wie ein Formel-1-Rennwagen durch meine Daten raste, nur um sich in kritischen Momenten in eine digitale Schnecke zu verwandeln. 50 MB/s Schreibrate – eine Zahl, die so manchen Hard-Disk-Drive (HDD)-Nutzer zum Schmunzeln bringen mag, für eine High-End-SSD jedoch einer Katastrophe gleicht. Und der Übeltäter? Der berüchtigte SLC-Cache.

Dieser Artikel taucht tief in die Geschichte meiner 840 Evo ein, erklärt die Technologie hinter dem Phänomen und zeigt auf, was wir aus dieser Erfahrung lernen können. Es ist eine Reise von anfänglicher Euphorie über technische Ernüchterung bis hin zu wertvollen Erkenntnissen für zukünftige SSD-Käufe.

Die Geburt eines Sterns: Als die Samsung 840 Evo die Welt eroberte

Erinnern Sie sich an das Jahr 2013? Die Welt der Solid-State-Drives (SSDs) war im Umbruch. Herkömmliche Festplatten hatten langsam ausgedient, aber SSDs waren immer noch ein Luxusgut. Dann kam die Samsung 840 Evo-Serie und änderte alles. Sie boten eine beispiellose Kombination aus Leistung, Kapazität und (damals noch) erschwinglichem Preis. Insbesondere die 1TB-Version war ein Traum für jeden, der große Datenmengen schnell speichern wollte. Mit beeindruckenden sequenziellen Lese- und Schreibraten von über 500 MB/s auf dem Papier schien sie die perfekte Wahl für anspruchsvolle Nutzer, Gamer und Content Creator zu sein. Samsung war führend in der Massenproduktion von TLC (Triple-Level Cell) NAND und setzte diese Technologie geschickt ein, um größere Kapazitäten zu geringeren Kosten anzubieten. Es war ein technischer Triumph – zumindest auf den ersten Blick.

Das Geheimnis unter der Haube: Wie der SLC-Cache funktioniert

Um die beeindruckenden Geschwindigkeiten der 840 Evo zu erreichen, ohne auf teurere MLC- (Multi-Level Cell) oder SLC- (Single-Level Cell) NAND-Speicher setzen zu müssen, setzte Samsung auf eine intelligente Technologie namens „TurboWrite“, besser bekannt als SLC-Cache. Im Grunde genommen funktioniert es so:

1. TLC NAND vs. SLC NAND: Normales TLC NAND speichert drei Bits pro Speicherzelle. Das ist kostengünstig, aber langsamer beim Schreiben, da präzisere Spannungspegel gesetzt und ausgelesen werden müssen. SLC NAND speichert nur ein Bit pro Zelle, was extrem schnell und langlebig ist, aber auch teurer und weniger dicht.
2. Die Cache-Idee: Die 840 Evo reserviert einen Teil ihres TLC NAND und betreibt diesen Bereich im schnelleren SLC-Modus. Das bedeutet, dass jede Zelle in diesem Cache-Bereich nur ein Bit speichert, anstatt drei.
3. TurboWrite in Aktion: Wenn Sie Daten auf die SSD schreiben, werden diese zuerst blitzschnell in diesen SLC-Cache geschrieben. Da nur ein Bit pro Zelle gespeichert wird, sind die Schreibvorgänge extrem schnell – daher die hohen beworbenen Geschwindigkeiten.
4. Aufräumarbeiten im Hintergrund: Wenn die SSD im Leerlauf ist oder die Schreibleistung nachlässt, verschiebt der Controller die Daten aus dem SLC-Cache in die regulären TLC-Zellen im langsameren, aber dichteren TLC-Modus. Dieser Prozess wird als „Garbage Collection” bezeichnet und ist entscheidend für die Aufrechterhaltung der Gesamtleistung über lange Zeiträume.

Für die meisten alltäglichen Aufgaben, wie das Starten von Anwendungen, Surfen oder das Speichern kleiner Dateien, ist dieser SLC-Cache mehr als ausreichend. Die SSD fühlt sich blitzschnell an, und die Benutzer erleben die beworbene hohe Leistung. Doch das System hat eine Achillesferse.

Der Moment der Wahrheit: Wenn der SLC-Cache voll ist

Der Tag kam, an dem ich mehrere große Videoprojekte auf meine Samsung 840 Evo 1TB kopieren musste. Gigabytes über Gigabytes an Daten sollten von einer externen Festplatte auf die interne SSD wandern. Zuerst war alles wie erwartet: Die Transferrate schoss in die Höhe, die Fortschrittsanzeige flog nur so dahin. Aber dann, nach einigen Dutzend Gigabytes, geschah es: Der Zeiger der Transferrate fiel abrupt ab. Von ehemals über 400 MB/s sank die Geschwindigkeit dramatisch – auf etwa 100 MB/s, dann auf 70 MB/s und schließlich pendelte sie sich bei schockierenden 50 MB/s ein. Fünfzig Megabyte pro Sekunde! Das war die gleiche Geschwindigkeit, die ich von einer mechanischen Festplatte erwarten würde, nicht von einer High-End-SSD aus dem Hause Samsung!

Die Erklärung war klar: Der SLC-Cache war voll. Alle neuen Daten mussten nun direkt in die langsameren TLC-Zellen geschrieben werden, ohne den schnellen Zwischenspeicher. Die SSD war überfordert, und die Leistung brach ein. Der anfängliche Rennwagen wurde zur Schnecke, und die Frustration war immens.

Warum ist das so drastisch? Die Technik hinter dem Geschwindigkeitsverlust

Der plötzliche und drastische Leistungseinbruch ist nicht nur ein Ärgernis, sondern eine direkte Folge der zugrunde liegenden Flash-Technologie und der Funktionsweise von SSD-Controllern:

1. Direktschreiben auf TLC-NAND: Wenn der SLC-Cache erschöpft ist, müssen Daten direkt auf die TLC-Zellen geschrieben werden. Das Speichern von drei Bits pro Zelle ist ein wesentlich komplexerer und zeitraubender Prozess als das Speichern von nur einem Bit. Der Controller muss präzise Spannungen anwenden und überprüfen, was länger dauert.
2. Blockweise Löschen: Flash-Speicher können Daten nicht byteweise überschreiben, sondern müssen ganze Blöcke löschen, bevor neue Daten geschrieben werden können. Wenn die SSD unter hoher Last steht und ständig neue Daten empfängt, hat der Controller kaum Zeit, leere Blöcke im Voraus vorzubereiten (durch „Garbage Collection”). Er muss dann einen Block löschen, bevor er neue Daten schreiben kann, was den Schreibvorgang noch weiter verzögert.
3. Write Amplification: Dieses Phänomen beschreibt das Verhältnis der tatsächlich auf den NAND-Speicher geschriebenen Datenmenge zur Datenmenge, die der Host (Ihr Computer) schreiben wollte. Durch die Notwendigkeit, Blöcke zu löschen, zu verschieben und neu zu schreiben (insbesondere bei teilweisen Blocküberschreibungen oder bei der Migration von Cache zu Hauptspeicher), muss der Controller oft mehr Daten schreiben, als ursprünglich angefordert wurden. Unter starker Last kann dies die Performance zusätzlich drosseln.
4. Firmware-Optimierung: Obwohl Samsung Magician-Software und Firmware-Updates die Leistung der 840 Evo verbessert haben (insbesondere im Hinblick auf den „Old Data Performance Bug”, den wir gleich besprechen), kann keine Firmware die physikalischen Grenzen des TLC-NAND umgehen, wenn der Cache erschöpft ist und der Controller keine Leerlaufzeit für die Hintergrundoptimierung hat.

Es ist ein Kompromiss: Hohe Kapazität und niedriger Preis dank TLC, aber mit dem Potenzial für dramatische Geschwindigkeitseinbrüche bei intensiver Dauernutzung.

Mehr als nur langsam: Langzeitfolgen und der „840 Evo Performance Bug”

Es ist wichtig, zwei verschiedene Leistungsprobleme der Samsung 840 Evo zu trennen:

1. Das SLC-Cache-Problem: Dies ist ein *design-immanentes* Merkmal aller SSDs, die auf einen schnellen Cache vor einem langsameren Hauptspeicher setzen (insbesondere bei TLC- und QLC-NAND). Es ist keine Fehlfunktion, sondern ein vorhersehbares Verhalten unter bestimmten Bedingungen.
2. Der „840 Evo Performance Bug”: Dies war ein *echter Bug*, der bei der 840 Evo (und später auch der 840 Pro) auftrat. Er führte dazu, dass die Lesegeschwindigkeit von *alten* Daten, die lange Zeit nicht angerührt wurden, dramatisch einbrach. Dieser Fehler wurde durch ein Firmware-Update von Samsung (zuerst „EXT0CB6Q”, später „EXT0DB6Q”) sowie durch das „Samsung Magician” Software-Tool, das eine „Advanced Performance Optimization” durchführte (im Grunde ein Auffrischen der Daten), behoben. Dieser Bug hatte nichts mit dem Schreibverhalten nach dem Füllen des SLC-Caches zu tun, sondern betraf die Leseleistung von statischen Daten.

Obwohl mein Problem primär der gefüllte SLC-Cache war, zeigt die Historie der 840 Evo, dass Samsung mit dieser Generation die Grenzen der TLC-Technologie auslotete und dabei auf einige unvorhergesehene Herausforderungen stieß. Die gute Nachricht ist, dass Samsung aktiv an Firmware-Updates arbeitete, um die Leistung zu optimieren. Aber auch die beste Firmware kann die physischen Grenzen der NAND-Zellen nicht vollständig überwinden, wenn der Controller unter Dauervollast arbeitet.

Was kann ich tun? Lösungsansätze und Workarounds

Nachdem ich das Problem verstanden hatte, suchte ich nach Wegen, meine Samsung 840 Evo 1TB wieder zu ihrer alten Form zu bringen – oder zumindest das Schlimmste zu verhindern. Hier sind einige Maßnahmen, die geholfen haben:

1. Regelmäßige Leerlaufzeiten gewähren: Der Controller benötigt Zeit, um die Daten aus dem SLC-Cache in die TLC-Zellen zu verschieben und die Garbage Collection durchzuführen. Lassen Sie den Computer gelegentlich einige Stunden im Leerlauf laufen (eingeschaltet, aber ohne aktive Aufgaben), damit die SSD ihre internen Optimierungen vornehmen kann.
2. TRIM aktivieren: Stellen Sie sicher, dass TRIM in Ihrem Betriebssystem aktiviert ist. TRIM informiert die SSD, welche Datenblöcke nicht mehr verwendet werden und gelöscht werden können, was die Effizienz der Garbage Collection erheblich verbessert. Bei modernen Betriebssystemen (Windows 7+, macOS, aktuelle Linux-Distributionen) ist dies in der Regel standardmäßig aktiviert.
3. Over-Provisioning einrichten: Mit der Samsung Magician Software können Sie einen Teil der SSD-Kapazität für Over-Provisioning (OP) reservieren. Dieser ungenutzte Bereich steht dem Controller für interne Prozesse wie Garbage Collection und Wear Leveling zur Verfügung. Ein OP von 5-10% kann die Sustained Performance und die Lebensdauer der SSD verbessern.
4. Genug freien Speicherplatz lassen: Versuchen Sie, Ihre SSD nicht randvoll zu machen. Eine weitgehend gefüllte SSD (z.B. über 75-80% Auslastung) hat weniger freie Blöcke für den Controller zur Verfügung, was die Garbage Collection und somit die Schreibperformance beeinträchtigt. Halten Sie mindestens 10-20% der Kapazität frei.
5. Große Schreibvorgänge vermeiden oder aufteilen: Wenn Sie wissen, dass Sie sehr große Dateien kopieren müssen, versuchen Sie, diese in kleineren Stapeln zu übertragen oder eine Pause zwischen den Vorgängen einzulegen. Dies gibt dem SLC-Cache Zeit, sich zu leeren.
6. Firmware aktualisieren: Obwohl es das SLC-Cache-Problem nicht löst, sollten Sie immer sicherstellen, dass Ihre SSD die neueste Firmware installiert hat (erneut über Samsung Magician). Dies stellt sicher, dass alle anderen Leistungsprobleme behoben sind und die Effizienz des Controllers maximiert wird.

Diese Maßnahmen haben zwar nicht die physikalischen Grenzen des TLC-NAND aufgehoben, aber sie haben die Situation deutlich verbessert und die Häufigkeit und Dauer der extrem langsamen Schreibphasen reduziert.

Prävention ist alles: Tipps für zukünftige SSD-Käufe

Die Erfahrung mit der 840 Evo war lehrreich. Wenn Sie heute eine neue SSD kaufen, sollten Sie Folgendes beachten, um ähnliche Überraschungen zu vermeiden:

1. Workload-Analyse: Überlegen Sie, wie Sie die SSD nutzen werden. Für den normalen Desktop-Betrieb, Gaming oder das Laden von Anwendungen sind fast alle modernen SSDs schnell genug. Wenn Sie jedoch regelmäßig große Datenmengen (mehrere hundert GB am Stück) verschieben oder bearbeiten, sollten Sie genauer hinschauen.
2. NAND-Typ:
   • SLC: Extrem schnell, langlebig, aber sehr teuer und selten in Consumer-SSDs zu finden (eher Enterprise).
   • MLC (2 Bit/Zelle): Gute Balance aus Geschwindigkeit, Langlebigkeit und Preis. Früher Standard bei High-End-SSDs. Immer noch eine gute Wahl für anspruchsvolle Nutzer.
   • TLC (3 Bit/Zelle): Günstiger und höherer Speicherdichte. Gut für den Mainstream, aber anfälliger für die oben beschriebenen Leistungseinbrüche nach Cache-Erschöpfung.
   • QLC (4 Bit/Zelle): Noch günstiger und dichter. Noch anfälliger für langsame Schreibraten und geringere Langlebigkeit. Nur für „Cold Storage” oder sehr leichte Workloads empfohlen.
3. DRAM-Cache: Achten Sie darauf, dass die SSD einen dedizierten DRAM-Cache besitzt. Dieser ist entscheidend für die Performance der Adressübersetzungstabellen (LBA-Mapping) und trägt maßgeblich zur zufälligen Lese-/Schreibleistung bei. SSDs ohne DRAM-Cache (DRAM-less) sind in der Regel langsamer.
4. Sustained Write Performance: Suchen Sie in Tests und Reviews nach der „Sustained Write Performance” oder „Dauer-Schreibleistung” – nicht nur nach den Peak-Werten. Dies gibt Ihnen einen realistischeren Eindruck davon, wie die SSD sich bei langen Schreibvorgängen verhält, nachdem der SLC-Cache erschöpft ist.
5. Größe des SLC-Caches: Größere SSDs haben in der Regel größere SLC-Caches und können daher längere Phasen hoher Schreibgeschwindigkeiten aufrechterhalten. Eine 1TB-SSD hat typischerweise einen größeren und dynamischeren SLC-Cache als eine 250GB-Version.
6. NVMe vs. SATA: Während SATA-SSDs (wie die 840 Evo) auf etwa 550 MB/s limitiert sind, bieten NVMe-SSDs über PCIe-Schnittstelle deutlich höhere Bandbreiten (bis zu mehreren GB/s). Auch NVMe-SSDs können TLC oder QLC nutzen und haben SLC-Caches, aber ihre Grundgeschwindigkeit ist so viel höher, dass selbst nach dem Füllen des Caches die direkten TLC-Schreibgeschwindigkeiten oft noch im Bereich von mehreren hundert MB/s liegen, was immer noch deutlich besser ist als die 50 MB/s meiner 840 Evo.

Ein Fazit: Lehren aus der Samsung 840 Evo Erfahrung

Meine Reise mit der Samsung 840 Evo 1TB war eine Achterbahnfahrt der Gefühle – von anfänglicher Begeisterung über tiefe Frustration bis hin zu einem besseren Verständnis für die Komplexität moderner Speichertechnologien. Die 840 Evo war zu ihrer Zeit ein innovatives Produkt, das die SSD-Technologie für die breite Masse zugänglich machte, aber sie war auch ein Vorreiter, der die Grenzen und Kompromisse der TLC-NAND-Implementierung aufzeigte.

Die wichtigste Lektion ist: Verstehen Sie, was Sie kaufen, und passen Sie Ihre Erwartungen an Ihre Nutzung an. Eine SSD ist nicht einfach nur „schnell”. Ihre Leistung kann je nach Anwendung, Füllstand und internen Prozessen stark variieren. Für die meisten Benutzer ist ein SLC-Cache ein Segen, der im Alltag für blitzschnelle Reaktionen sorgt. Für diejenigen, die ihre SSDs an die Grenzen treiben, kann er jedoch zur Achillesferse werden. Indem wir uns dieser Mechanismen bewusst sind, können wir informiertere Entscheidungen treffen und Enttäuschungen in Zukunft vermeiden. Und so bleibt meine 840 Evo, trotz ihrer gelegentlichen Ausflüge in Schneckengeschwindigkeit, ein wichtiges Kapitel in meiner persönlichen Technikgeschichte – ein Symbol für den ständigen Fortschritt und die Kompromisse, die wir bei der Suche nach immer besserer Leistung eingehen.