NVMe vs. SATA: どのSSDテクノロジーがより速いのか？

• Ian Paul

  @ianpaul

• February 27, 2020, 6:40am EDT

NVMe ドライブがコンピュータ ストレージで今大きな話題になっていますが、それには正当な理由があります。 NVMe ソリッド ステート ドライブ (SSD) は、ほとんどの古い SSD を置き去りにするだけでなく、標準の 3.5 インチおよび 2.5 インチ ドライブと比較して非常に高速です。

NVMe vs. SATA III

たとえば、1 TB Samsung 860 Pro は最大連続読み取り速度 560 メガバイト/秒 (MB/s) の 2.5 インチ SSD です。 その後継の NVMe ベースの 960 Pro は、その 6 倍以上の最高速度 3,500 MB/秒です。

これは、NVMe 以前のドライブが、Serial ATA コンピューター バス インターフェイスの 3 回目の改訂である SATA III で PC に接続されるためです。 一方、NVMe は、より新しい、より高度な SSD 用のホスト コントローラー インターフェイスです。

SATA III と NVMe は、旧式のドライブと誰もが望む新しいホットネスを区別するのに最もよく使用される言葉です。 しかし、NVMe は SATA III と同じ種類の技術ではありません。

なぜ「SATA III」と「NVMe」という用語を使用して技術を比較するのかについては、後で説明します。

SATAIIIとは？

2000年に、その前にあった Parallel ATA 標準に代わって、SATAが導入されました。 この機能は、頻繁に使用するアプリケーションをキャッシュすることにより、システムのパフォーマンスと応答性を向上させます。 SATA III は、8 年後に最大転送速度 600 MB/秒で登場しました。

SATA III コンポーネントは、ラップトップにスロットインするために特定の種類のコネクタを使用し、デスクトップ PC のマザーボードに接続するために特定の種類のケーブルを使用します。 ドライブが実際にシステムと通信するためには、ホスト コントローラ インターフェイスが必要です。 この仕事は AHCI が担当し、SATA III ドライブがコンピューター システムと通信する最も一般的な方法です。

SATA III と AHCI は、SSD の初期段階を含め、何年にもわたって見事に機能してきました。 しかし、AHCI は、SSD のような低遅延の不揮発性ストレージではなく、高遅延の回転メディア用に最適化されていたと、ドライブ メーカー Kingston の担当者は説明します。

Solid-state ドライブは非常に速くなり、ついには SATA III 接続を飽和させました。 SATA III と AHCI は、ますます高性能になる SSD に十分な帯域幅を提供できませんでした。

ドライブの速度と機能が拡大するにつれ、より良い代替手段を探すことになりました。 幸運なことに、PCIe はすでに PC で使用されていました。 グラフィック カードがデスクトップ PC にスロットインする方法として最もよく知られていますが、サウンド カード、Thunderbolt 拡張カード、および M.2 ドライブにも使用されています（これらの詳細については後述します）

マザーボード（上記参照）を見ていただければ、どこに PCIe スロットがあるかがすぐにわかるはずです。 これらは、主に x16、x8、x4、および x1 のバリエーションがあります。 これらの数字は、スロットが何レーンのデータ転送を持つかを示しています。 レーン数が多いほど、一度に移動できるデータ量が多くなるため、グラフィックス・カードは x16 スロットを使用します。

上の画像には、一番上の x16 スロットのすぐ下に M.2 スロットもあります。 M.2 スロットは最大 4 つのレーンを使用できるため、x4 となります。

あらゆるコンピュータの主要な PCIe スロットは、最高のパフォーマンスを実現するために CPU に接続されたレーンを持っています。 残りのPCIeスロットはチップセットに接続されています。 これもCPUへのかなり高速な接続をサポートしますが、直接接続ほど高速ではありません。

現在、2世代のPCIeが使用されています。 3.0（最も一般的なもの）と4.0です。 2019年半ばの時点では、PCIe 4.0は真新しいもので、AMDのRyzen 3000プロセッサーとX570マザーボードでのみサポートされています。 しかし、ほとんどのコンポーネントは、まだ PCIe 3.0 の最大帯域幅を満たしていません。 そのため、PCIe 4.0 は印象的ですが、最新のコンピューターにはまだ必要ありません。

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NVMe Over PCIe

PCIe は、SATA III と同様、個々のコンポーネントをコンピュータ システムに接続するために使用されます。 ハード ドライブや SSD がコンピューター システムと通信する前に SATA III が AHCI を必要とするように、PCIe ベースのドライブでは、NVMe (Non Volatile Memory Express) と呼ばれるホスト コントローラーに依存します。

But why we talk about SATA III vs PCIe drives, or AHCI vs NVMe? 私たちは常に、SATA、SATA II、および SATA III など、SATA ベースのドライブと呼んできました。

ドライブ メーカーが PCIe ドライブを製造し始めたとき、PCIe SSD について話していた短い期間がありました。 その代わりに、Western Digital が説明したように、企業は AHCI を使用し、これらのドライブを実行するために独自のドライバとファームウェアを構築しました。 Kingston が説明してくれたように、プラグ アンド プレイではなく、特別なドライバーをインストールする必要があったため、SATA よりも高速なドライブを採用することがより困難だったのです。 新しい規格は非常に優れていたため、NVMeについて話し始めることは理にかなっていました。

NVMe は、最新の PCIe ベースの SSD を念頭において構築されました。 NVMe ドライブは、SATA III 機械式ハード ドライブや SSD よりもはるかに多くのコマンドを一度に受け付けることができます。 これは、低レイテンシーと相まって、NVMe ドライブをより速く、より応答的にします。

今日、NVMe ベース ドライブを買いに行くとしたら、欲しいのは M.2 ガンマでしょう。 M.2 は、ドライブのフォーム ファクター、つまり、私たちの目的では、その外観を表しています。 M.2 ドライブは通常、最大約 1 TB のストレージを搭載していますが、親指と人差し指の間に挟めるほど小型です。

M.2 ドライブは、最大 4 レーンのデータ転送をサポートする特別な M.2 PCIe スロットに接続します。 これらのドライブは通常 NVMe ベースですが、SATA III を使用する M.2 ドライブもあります（パッケージを注意深く読んでください）。 人気のある例としては、WD Blue 3D NAND や Samsung 860 Evo があります。

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Should You Dump SATA III Drives? SATA III の制限にもかかわらず、セカンダリ ストレージには良い選択肢です。

たとえば、新しい PC を構築する場合、起動ドライブおよびプライマリ ストレージに M.2 NVMe ドライブを使用するのが良いでしょう。 その後、セカンダリ ストレージとして、より安価なハード ドライブまたはより容量の大きい 2.5 インチ SSD を追加することができます。 しかし、今のところ、NVMe ドライブは 2 TB 程度が限界です。 それ以上の容量は、法外に高価です。 格安の 1 TB の M.2 NVMe ドライブは、通常約 100 ドルです (2 TB の高性能 SATA III ハード ドライブの価格とほぼ同じです)。

もちろん、さらに大容量の M.2 ドライブを入手すれば、価格設定は変わる可能性があります。 Kingston は、2021 年初頭頃に 4 TB および 8 TB の容量の M.2 ドライブを見ることができると述べています。

それまでは、M.2 と二次 SSD およびハードディスクの組み合わせが最良の選択肢となります。 新しいリグを購入する場合は、NVMe フラッシュ ストレージを搭載し、SATA III ハード ドライブまたは SSD 用の予備の 2.5 インチ ベイがあるものを探してください。

しかしながら、すべての NVMe ドライブが同じように作られている訳ではありません。 新しいデスクトップ PC やラップトップをお持ちの場合、NVMe をサポートする M.2 スロットが搭載されている可能性があります。 PC をアップグレードする価値は十分にあります！