NVMe SSD。 この非常に高速なストレージについて知っておくべきすべてのこと

NVMe は、もはや「あったらいいな」のストレージ テクノロジーではありません–新しい PC を購入するなら、積極的に探すべき機能です。 さらに、PC がかなり新しいものであれば、NVMe にアップグレードすることをお勧めします。

NVMe とは

NVMeは、Intel、Samsung、Sandisk、Dell、およびSeagateなどのベンダーのコンソーシアムによって、SSDのために特別に開発された通信規格です。 PCIe バス (名前に「Express」が付いている理由) を介して動作し、ドライブは、ハード ディスクを模倣するのではなく、高速メモリのように動作することができます。 結論 NVMeは高速です。 本当に速いのです。

ボトルネックとしてのストレージを取り除く

過去 10 年間にわたる CPU および GPU ベンダーの努力を軽視するわけではありませんが、最新のトップエンド PC が非常に速く見える理由は、SSD、最初は SATA、そして現在は NVMe によってもたらされるストレージ性能の飛躍的な進歩にあります。 ストレージは、実際の性能と認識される性能の最後のボトルネックでしたが、今では復讐のために広く注がれるようになりました。

過去 2 年間に MacBook Pro などを購入された方は、日常的な操作でほとんど待たされなくなったことにお気づきかもしれません。

これは、最新の MacBook Pro に搭載された NVMe SSD が、前世代の SATA SSD に比べて文字通り 4 倍も速くデータを読み書きするためです。 それだけでなく、10 倍の速度で位置を特定します (シーク)。 これは、ハードディスクドライブと比較した場合、SATA SSDがすでに提供していた4～5倍のスループットと10倍のシーク時間の改善に加えて、実現したものです。

現在のところ、3 つの主流ストレージ テクノロジーのおおよそのパフォーマンス上限は次のとおりです。

IDG

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ハードドライブは依然として、容量の点で非常に大きな利益をもたらし、あまり使用しないデータにとっては素晴らしい存在です。

SATA SSD vs. NVMe SSD

最初に登場したときから、NAND ベース SSD の究極のパフォーマンスの可能性をよく理解していたので、新しいバスとプロトコルがいずれ必要になることは業界では明らかでした。

SATA バスはバージョン 3.3 で 16Gbps に進化しましたが、ほぼすべての商用実装は 6Gbps (通信オーバーヘッド後は約 550MBps) のままです。 バージョン 3.3 でさえ、特に RAID 構成では、今日の SSD テクノロジーが可能な速度よりはるかに遅い速度です。

Sandisk

SATAバスの代替として、すでに存在していたより広帯域のバス技術、PCI Express、またはPCIeを活用することに決定されたのです。

PCIe は Thunderbolt インターフェイスの基盤でもあり、ゲーム用の外付けグラフィックス カードや、内蔵 NVMe とほぼ同等の速度を持つ外付け NVMe ストレージで成果を上げ始めています。 IntelがThunderboltを死なせないようにしたことは、多くのユーザーが発見し始めているように、非常に良いことでした。 Intel が USB フォーラムと技術を共有し、実装を容易にしたとはいえ、まだ希少性があります。

もちろん、PCIe ストレージは NVMe よりもかなり先行しています。 しかし、以前のソリューションは、SATA、SCSI、AHCI など、ハード ドライブがまだストレージ技術の頂点であったときに開発された古いデータ転送プロトコルが足かせとなっていました。 NVMeは、低レイテンシのコマンドと、最大64Kの複数のキューを提供することにより、これらの制約を取り払います。 後者は、SSDへのデータの書き込みが、ハードディスクのように円形に連続して行われるのではなく、チップとブロックに散らばってショットガン方式で行われるため、特に効果的です。

NVMe規格は現在のバージョン1.31まで進化を続け、コンピュータのシステムメモリの一部をキャッシュとして使用する機能などが追加されています。 このキャッシュは、最近レビューした激安の東芝 RC100 ですでに採用されています。この RC100 は、ほとんどの NVMe ドライブが使用するオンボード DRAM キャッシュを搭載していませんが、日常業務でシステムを NVMe で強化するには十分に優れた性能を発揮します。

NVMe を使用するために必要なもの

システムがすでに NVMe をサポートし、M.2 スロットがあればベストですが、PCIe スロットがある PC には $25 のアダプター カードで NVMe ドライブを追加することが可能です。 主要なオペレーティングシステムのすべての最新バージョンにドライバが用意されており、システムの年式に関係なく、非常に高速なドライブを手にすることができます。

NVMe SSD のメリットを十分に享受するには、そこからオペレーティング システムを起動する必要があります。 これには、BIOS サポートが必要です。 ため息が出ます。 ほとんどの古いメインストリーム BIOS は、NVMe からのブートをサポートしていませんし、今後もサポートされることはないでしょう。 ベンダーにとって、これを追加するメリットがないだけでなく、非常に現実的なマイナス面もあります。 PC ゲームをプレイしたり、2160p (4K) / 4320p (8K) ビデオの編集など、本当に CPU 負荷の高いことをしない限り、NVMe で更新されたシステムをアップグレードする可能性は低くなります。

Samsung

一般消費者向けに販売されているすべての NVMe SSD は M.2 フォームファクターを使用しますが、他のコネクターもあります (下記参照)。 しかし、単に M.2 スロットを備えているだけでは、NVMe との互換性は保証されません。 M.2はUSB 3.0、SATA、PCIeをサポートするように設計されており、初期のM.2スロットはほとんどがSATAのみをサポートしていました。 システムまたはマザーボードのユーザーズガイドを読むか、オンラインで確認してください。

スロットを見ただけでは、PCIe と NVMe をサポートしているかどうかを判断できませんが、PCIe x2 と PCIe x4 スロットの違いはわかります。 前者はBキー式（キーとはドライブの接点の隙間と結合する立ち上がりのこと）と呼ばれ、6つの接点が離れており、後者のMキー式は5つの接点が反対側の残りの部分と離れています。 厳密な決まりはないが、B-keyのスロットはSATA専用が多かった。 現在最も一般的な、両方の接点が分離しているB/M-keyedスロットがあれば、それに越したことはない。

Melissa Riofrio/IDG

もしソケットに問題があるなら、先ほど述べた25ドルのPCIe M.2アダプターカードを使用することになります。

エンド ユーザーとして避けるべきは、2.5 インチ NVMe ドライブです。 これらは、U.2 必要な SFF-8639 (Small Form Factor) コネクターを必要とします。

万が一、Thunderbolt をサポートする稀な Windows PC (Asus マザーボードの多くはサポートしています) を使用している場合、外部 Thunderbolt PCIe エンクロージャーを使用して、システムに NVMe を追加できる可能性があります。

すべての NVMe ドライブが同じというわけではありません

ほぼすべての NVMe がシステムをより速く感じさせるはずですが、すべてが同じというわけではありません。 全く同じというわけではありません。 Samsung の 970 Pro は 3GBps 以上で読み取り、2.5GBps 以上で書き込みますが、東芝の RC100 は 1.2GBps で読み取り、900MBps 弱で書き込みを行います。 書き込むデータ量が搭載しているキャッシュの量を上回ると、その差はさらに大きくなる可能性があります。

コントローラー、オンボードの NAND の量、PCIe レーン数 (上記参照)、および NAND のタイプなど、パフォーマンスに影響を与える要因は多数あります。

• x4 PCIe NVMe SSD は x2 PCIe タイプよりも高速です。
• NAND チップが多いほど、コントローラーがデータを分配して保存しなければならないパスと宛先が多くなります。 同じモデルのドライブの小容量バージョン (特に 128GB と 256GB) は、多くの場合、大容量バージョンよりも速度が遅くなります。
• 使用される NAND のタイプは重要です。 SLC (Single-Level Cell/1-bit) が最も速く、MLC (Multi-Level Cell/2-bit) がその次、TLC (Triple-Level Cell/3-bit) が遅く、QLC (Quad-Level Cell/4-bit) が最も遅くなります。 ただし、SLC以外のNANDは、ビット数を減らすだけで、より高速な前世代のNANDと同じように扱えるため、計算式は複雑になっています。 ベンダーは、キャッシュとして使用する SSD の一部でこれを行います。つまり、TLC または QLC ドライブは、このキャッシュが使い切られるまでは SLC ドライブと同じ速度になる可能性があります。

個々のドライブの詳細については、SSD のレビューをご覧ください。

容量の問題

ほとんどすべての NVMe SSD は、NAND の一部を 2 次キャッシュとして使用し、多くは 1 次キャッシュとしても使用します。 そのために利用可能な NAND が必要です。 たとえば、1TB の SSD を購入し、900GB を搭載した場合、キャッシュに使用できる NAND はかなり少なくなります。 そうすると、パフォーマンスが低下します。

購入するサイズを決定する際には、このことを念頭に置いてください。

NVMe は長期間後悔しないという意味です

要点がまとまっていないようでしたら、もういちど言いましょう。 NVMe は、あなたの現在または次の PC に必要なストレージ テクノロジーです。 ゲーマーや高解像度ビデオ編集者でない限り、NVMe は、少なくともパフォーマンスの点で、現在のシステムをしばらく置き換える必要性を感じないことがほぼ保証されています。 実際、私は、6～7年前のシステムをNVMe SSDにアップグレードして以来、買い替えの必要性を全く感じていません。 ゼロです。

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