パソコン検証編Part.1-2「SSD検証レビュー第2回」
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パソコン検証編Part.1-1 「SSD検証レビュー 第1回」
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今回は検証編。SSDの比較をしてみました。
SSD検証について
SSD検証編は少し難しい内容となっています。本来は初心者編・中級者編のあとに作る予定の動画・ブログだったため専門的な用語がちょくちょく出てきますが、基本的に説明は省略しています。またわたしも専門家ではないため間違った用語を使っている場合もあると思います。ご了承ください。
今回検証するSSDの紹介
今回比較したSSDはこちら!!
Samsung 980 PRO（MZ-V8P1T0B）
最新のPCIe4.0に対応したSSDで現在販売されているSSDの中でも最速モデルのひとつです。最速モデルの実力はどれほどなのでしょうか。
ADATA XPG GAMMIX S50 Lite（AGAMMIXS50L-1T-C）
こちらも最新のPCIe4.0に対応したSSDです。4.0対応の製品の中では比較的安価に購入できるモデルです。
WD BLACK SN750（WDS100T3X0C）
これはPCIe3.0のSSDで3.0世代では最速モデルのひとつです。4.0の製品と比較するとどれくらいの性能なのでしょうか。
WD BLUE SN550（WDS100T2B0C）
PCIe3.0のSSDでSN750の弟分てきなモデルです。安価なSSDとして人気のモデルですね。使ってるって人も多いんじゃないでしょうか。
Crucial P1（CT1000P1SSD8JP）
PCIe3.0のSSDでQLCNANDを搭載したモデルです。QLCは悪いイメージを持ってる人が多いと思いますが、はたして・・
WD BLUE 3D NAND SATA SSD M.2 2280（WDS100T2B0B）
先ほどまでの5製品はNVMeという高速通信に対応したSSDですが、このモデルは同じような見た目でもAHCIという高速ではないタイプのSSDです。わかりやすく言うと2.5インチサイズで売られているSSDと見た目が違うだけで同じものだと思ってください。高速なSSDとの比較用に検証してみました。
WD BLUE ６TB（WD60EZAZ-RT）
そして最後はSSDではなくHDD。HDDとSSDとの比較用ですね。
以上6台のSSD+HDDの計７種類を比較していきます。
それぞれの詳細なスペックはこんな感じです。SSDは全て1TBに統一してあります。
価格は当時の価格です。
この表は各製品のデータシートをもとに作成しています。値段に関しては現在の相場（当時の価格）で書いてありますが、モデルチェンジして新しい製品になっているものには「」をつけて新しい製品の相場にしてあります。注意してもらいたい点はまずNANDの項目の3BitMLCという表記。サムスンのNANDでよく目にする表記ですが3BitMLCはTLCのことをさします。本来の意味ではサムスンの表記のほうが正しいのでしょうが、一般的な表記と異なるため間違えないように注意しましょう。
つぎにDRAMキャッシュの項目。かっこ内のものはデータシートに表記はないけれど代理店のページや企業レビューで紹介されていたものを記載しています。データシートに記載されていない内容は製品のロットによっては変更される場合もあります。
そしてランダムリードライトの項目。ランダムリードライトは製品ごとにテスト条件が異なっていたためこの数値をそのまま比較するのはお勧めしません。今回の検証ではQ1T1とQ32T16でテストしていますのでこの条件で表記していますが、条件が異なるものにはかっこで条件を追加してあります。高いモデルほどシーケンシャルもランダムも速い感じですね。同じSSDでも980PROとWDBLUESATAのSSDでは実に10倍以上の差があります。TBWに関してはQLCNAND採用のP1のみかなり低い数値になっていますが、通常200TBも書き込むことはなかなかないと思いますので耐久性についてはQLCでも問題ないかと思います。
検証するPCの構成
今回検証に使ったパソコンの構成はこんな感じになってます。
ただし、安定性重視のためRAMはJEDEC準拠の2400Mhz動作に落としています。
また室温24℃でベンチ台での測定のため、温度に関してはあくまで参考値としてください。
テストの流れ
それではテストの流れをご説明します。
まずはシステムとしての性能をテスト
①新品のSSDにOSをインストール
②記録をとる最低限のアプリをインストールしCDM測定
③PCMark10とゲームをインストールし測定
となっています。
その後980PROをシステムドライブとしデータドライブとしての性能を測定
④4種類のファイルコピーテスト
⑤CDM再測定
となっています。
各テストの詳細はそのつど説明していきます。
今回はまずOSインストール直後のCDMを見ていきましょう。
テストはCDM8.0.0 64bitを使用し設定をデフォルトからNVMe用のものにプロファイルをデフォルト+MIXに変更してあります。そして128MiB・1GiB・16GiB・64GiBの４種類のサイズで5回ずつ測定しました。NVMe用の設定なのでAHCIのSSDではやや不利な結果になっていると思いますがNVMeの高速な性能を確認するためにNVMe用で統一しています。
CDMのテストはCPU直下のM.2スロットを使用し、マザーボード標準のヒートシンクを利用しました。ただ例外としてS50Liteはヒートシンクが標準装備のためマザーボードのヒートシンクは利用していません。またSATAのSSDはチップセット側のスロットしか対応していないため、マザーボードのヒートシンクが無くヒートシンク無しで測定しました。
最低限のアプリを入れてCDMを測定した結果
それでは結果をみていきましょう。
【補足】
この結果をみても数字の大きい小さいしか分からないって人もいると思うので最初に項目の簡単な説明を。
まずは上2つ。SEQから始まるこの2項目はシーケンシャルアクセスのテストです。ブロックサイズなど細かな違いはありますが、どちらも連続したデータ領域へのアクセスをテストしています。普段行う作業で言うと大きなファイルのコピーと思ってください。
そして下2つ。RNDから始まるこの2項目はランダムアクセスのテストです。どちらも不規則なデータ領域へのアクセスをテストしています。普段行う作業で言うとOSやアプリの起動です。
ここで注意してほしいのがランダムの中でもQ32T16とQ1T1の違い。QとTそれぞれ数字が大きい方がより高負荷なアクセスになるのですが、Q32T16のアクセスは通常利用の範囲では起こらないと言われています。Q32T16のテストはどういった用途を想定しているのか分かりませんが、SSDをサーバーやNASのキャッシュとして使用するような場合とかかな？
Q1T1のような低負荷なテストのほうが現実的な性能値といわれていますのでこちらの数値を参考にした方がいいと思います。特に製品紹介でランダム性能を表すときに〇〇万IOPS！とよく書かれていますが、ほとんどが高負荷時の方の数値です。注意しましょう。
このブログでは単にランダムと言っている場合はこのQ1T1の数値のことです。
これらのことを頭の片隅に置きながら見ていきましょう。
980PRO
最速モデルの１つということもあってさすがの速度ですね。ファイルサイズが大きなものではリードライトのミックスでやや速度の低下がみられますが、どのテストでもかなり安定した結果となっています。
少し余談なのですが実は980PROはテストの際少しトラブルがありました。これについては別で短い動画とブログがありますのでぜひそちらも見てください。
ADATAのS50Lite
このSSDは・・いろいろ大変でしたｗ
まずはこちらを見てください。
この結果は標準ヒートシンクのみでテストした時のものです。テスト中SSDの温度が75度を超えており、サーマルスロットリングという保護機能が働いているため速度の低下が起こってしまっています。付属のヒートシンクではCDM中の冷却が追い付かないので、ジョンスボ社のヒートシンクを追加して再テストしました。
その結果がこちらです。
先ほどよりもかなり速度が出ていますね。READ性能はGen3の理論値を超えていますので、さすが最新規格のGen4対応といった感じの結果です。
でもお気付きでしょうか・・・64GiBの結果がないですよね？実は64GiBのテストではこのような理想的な結果はでませんでした。64GiBで高速な結果にならない理由はストレージ性能のテストでわかるのですが、そのほかの結果もすべて幻です。
どういう事なのかというと、この結果は何度かテストしてメーカー公称値に近いものを記録した理想的な数値なんです。ほとんどの場合ではこのような結果になりました。
サーマルスロットリングが起こっていたときよりは速いですが、この結果を見る限りではGen4の速度って感じは皆無ですね。ヒートシンク追加後は70度以下に収まっておりHWiNFOの項目を見る限りはサーマルスロットリングは起きていなかったのですが、先ほどお見せしたような高速な結果になることは本当に稀です。
原因を探るために追加テストとしてストレージの温度やアクティブ状態をモニタリングしながらガベージコレクションやウェアレベリングも考慮しつつテスト間隔を十分を空けてテストもしてみました。再起動直後であれば比較的高速な結果を得やすいのですが、起動後ある程度書き込みを行うとどれだけ時間を空けても速度の回復が見られなかったため、この結果をこのSSDの数値とみなします。
わたしの知識不足で原因の特定はできなかったので不具合なのか仕様なのかすらわからないのですが、不具合というよりはキャッシュの取り扱いやガベージコレクションのアルゴリズムなどメーカーのチューニングによるものなのかなと感じています。
結果のなかで8GiBのシーケンシャルのミックスだけ速度は落ちていますが、８GiBのミックスはほぼすべてのSSDで速度の低下がみられるため、SSDではなくCDMやOS側にに原因があるのかなと考えています。速度面は速いとはいいがたい結果でしたが、8GiBのミックスを除くとどのファイルサイズでもほぼ同じ数値になっており、リード・ライトのバランスも良さそうですね。
WD SN750
Gen3世代最速モデルのひとつなだけあってどの結果もかなり高速です。64GiBではやや速度の低下がみられますが、どのファイルサイズでも安定した動作をしています。ただ少し気になるのがランダムリードの遅さ。NVMeのSSDの中では一番遅い結果になりました。この結果が今後のテストにどう影響するのか気になるところです。
WD SN550
先ほどのSN750と比較すると下位モデルにあたるためやはり速度は抑え気味ですね。しかし速度以上に気になるのがテストによる速度のブレです。このSSDは毎テストごとのブレもファイルサイズによるブレもかなり大きいというのが印象です。特にランダム4KQ32T16のミックスの速度低下は顕著ですね。
そしてSN750同様ランダムリードの遅さが目立ちますね。SSDはシステムドライブとして使うことが多いと思うので、ランダムリードが遅いのはやはり気になりますが、実際のところどうなのでしょうか。
これに関しては次回見る予定です。
Crucial P1
QLCという高レベルBitのNANDを搭載したSSDですが、結果にも大きな違いが表れています。まずミックスでの速度低下。一番下のランダム4KQ1T1以外リードライトに対してかなり速度が落ちています。そしてランダム4KQ32T16。今回テストしたNVMeのSSDの中では一番遅い結果になりました。このテストではコントローラーによるものなのかNANDによるものなのかは分かりませんが、並列のランダムアクセスにはかなり弱いようですね。しかし悪いことばかりではありません。ランダムリードはかなり高速な結果を記録しており、なんと最速の980PROに次いで2番目の結果となりました。
これはかなり優秀ですよ～。
SATA SSD
最初に説明した通りNVMe用の設定でテストしているためやや不利な結果となっていますのでご了承ください。
いかにもSATA接続のSSDといった感じの結果になっていますね。通信速度の制限もあってPCIe接続のSSDと比較するとどうしても数値的には見劣りします。
しかし項目ごとに比較するとシーケンシャルでは980PROと10倍以上の大差がありますが、ランダムリードライトではそこまで差は大きくありません。AHCIは並列処理が苦手なためランダム4KでもQ32T16では明確な差がでていますが、Q1T1では2倍程度の差に収まっています。
NVMeはSATAと比較して〇〇倍速い！って豪語されますが、あくまでシーケンシャルアクセスにおいてです。ランダムアクセスにおいては2倍程度ですので注意しましょう。
HDD
まず128MiBの結果についてですが、このHDDはキャッシュ容量が256MBのためテストファイルがキャッシュ領域内で収まってしまい、キャッシュ領域からの読み込み速度になっていると考えられます。そのためHDD本来の速度とは言えないかもしれません。
しかしどの結果もいままで見てきたSSDと比べると全体的に遅いですね。特にランダム性能はかなりの大差を付けられており、アプリの起動時にアイコンがくるくるする原因が見て取れます。また構造上やはりというべきかミックスでは速度が激減していますね。
HDDからSSDに変えると世界が変わる！まさにその通りだと思います。SSDとの速度はどの項目でもはっきりと表れていますね。シーケンシャルでは十倍～数十倍、ランダムでは数十～数百倍の差がついているためさすがに体感差として感じるレベルの差といえます。
結果まとめ
ここまでは製品別にみてきましたが、見やすいように結果をまとめてみました。
まずはこちら。これは最初にお見せしたスペックの表にCDMの結果を追加したものです。
速度の上の段がCDMの結果、下の段で「」内がデータシートの数値です。今回の結果がデーターシートを大きく上回っていたものは赤色に、大きく下回っていたものは水色にしてあります。
価格は当時の価格です。
S50Liteではシーケンシャルの値が大きく下がっていますが、これに関してはお話しした通りです。再起動直後ならデータシートの値どおりの数値を記録することもできますので、まったくのウソというわけではありません。980PROがランダムでは下回っていたり、P1は逆にすべての項目で上回っていたりはしましたが、おおむねデータシートの値を参考にして大丈夫かなと思います。
そしてもう一つ、こちらは1GiBのテストの結果を項目別にグラフ化したものです。左上がシーケンシャル1MのQ8T1、右上がシーケンシャル128KのQ32T1、左下がランダム4KのQ32T16、右下がランダム4KのQ1T1です。
ぱっと見て分かるほどNVMeのSSDは速いですね～。HDDやSATAのSSDと比較すると桁違いの速さです。特に980PROの結果は飛びぬけていますね。ただしテスト条件によって差は様々で差が大きな項目と差が小さな項目があります。差が特に小さかったのはランダム4KQ1T1の結果です。リードやミックスではそれなりの差があるものの、ライトに関してはほぼ横並びですね。
わたしはこの項目がSSDの性能を見るのに一番重要だと思っているので、この結果だけ見るとどのＳＳＤでもそんなに変わらないということになります。また安価なＳＳＤでは高負荷なテストにおいてミックス時の速度低下がみられます。常に読み書きが同時に行われる場合は上位モデルのＳＳＤの方が良さそうですね。
そしてとても重要なことなのですが、この結果はあくまでCDMによる結果なので必ずしも実性能が正しく測定できているとは限りません。というのもCDMの数値は測定中の最大の数値であり、その数値がどれほど信頼性の高いものかは分かりません。おおむねその数値で読み書きできているかもしれませんし、普段は遅いけど一瞬だけ飛躍的な速度が出たということも考えられます。ファイルサイズもブロックサイズに合わせたシステムに合理的なファイルですのでかなり理想的な速度ともいえます。簡単に性能測定ができる非常に優れたソフトのため重宝されますが、この結果だけを鵜呑みにしてSSDの性能を判断するのは危険ですので注意しましょう。実際のロード時間やファイルコピー時間については次回以降見ていきますので、実性能がCDMの結果通りなのか楽しみにしていてください。
温度
最後に温度を見ていきましょう。
OS起動後のアイドル状態、CDM実行時の温度をグラフにしてみました。室温は２４℃です。
注意してもらいたいのは、SATAのSSDはヒートシンクを使用していない点、S50Liteは標準のヒートシンクを使用している点、そして+がついた方は追加のヒートシンクを使用している点です。
こうやって比較してみるとGen4対応のSSDは発熱がかなり多いですね。製品にもよりますがコントローラー温度が一定の温度を超えてくるとサーマルスロットリングという保護機能が働いて速度を制限する製品が多く、標準ヒートシンクのみのS50LiteではCDM実行時サーマルスロットリングが発生していました。980PROもサーマルスロットリングは起こっていなかったもののコントローラー温度は最大で７５℃まで上昇していますので、パソコンの構成やエアフローによってはやや不安の残る温度です。
一方でSATAのSSDはヒートシンクをつけていないにも関わらず、ほかのSSDと同じくらいの温度で収まっておりかなり発熱が少ないことが分かります。この感じならヒートシンク無しでも安心して使用できますね。
そしてこのグラフにはないのですが気になった点が1つ。S50LiteはCDMのテスト後しばらくしてからかなり高温になることがありました。SSDは負荷のかかっていないときにガベージコレクションやウェアレベリングといった次の書き込みが高速に行われるように準備をするのですが、S50Liteはこの処理が他のSSDよりも頻繁にみられ、温度もCDMのテスト時を超える73℃まで上昇していました。
コントローラーは比較的高温にも耐えられるように設計されていますが、NANDは高温環境に弱く、温度が高くなればなるほど寿命が短くなるといわれています。通常M.2用のヒートシンクはSSD全体を一体で冷やす構造になっていますので、コントローラーの発熱が多いとNANDにも熱が伝わってしまい、NANDにとってはあまりよくない状態ともいえるのではないでしょうか。
今回はマザーボードのチップセットからつながっているタイプのヒートシンクを利用していますが、上位モデルのマザーボードではないためそこまで大型のヒートシンクではありません。そしてチップセットがX570ということもあり、チップセット自体もかなり発熱します。Gen4の高速なSSDとチップセットを冷却するにはやや心もとないサイズなのかもしれません。場合によっては風を直接当てたり、マザーボード標準のヒートシンクは利用せずにSSD単体を冷却できるヒートシンクを利用する。他にもチップセットとSSDの冷却を別々にしたり、さらにNANDとコントローラーすらヒートシンクを分けるなど様々な工夫が必要になるかもしれません。
今回はここまで。今回はCDMの結果を見てきましたがいかがでしたでしょうか。
CDMの結果はネット上でも多くの人が測定していますので、比較がしやすいデータだと思います。ただし、CDMの設定やバージョンによって測定条件が違いますので注意しましょう。この検証ではCDM8.0.0 64bitを使用し設定をデフォルトからNVMe用のものにプロファイルをデフォルト+MIXに変更してあります。次回からは実使用時の性能をはかっていきたいと思います。お楽しみに！
この検証編はわたし個人の考察です
見解は人それぞれですし、用途によって製品に求めるものは変わってきます。
なかなか同じ条件で比較できるデータを見つけることは難しいと思うので、この動画・ブログの検証結果を参考に自分なりの最適解を見つけてください。
検証に使った製品やわたしのおすすめのモデルをyoutubeの動画説明欄にまとめておきますので、参考にしてください。
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