PCWorldで内蔵SSDをテストする方法

過去10年ほど、数多くの内蔵SSDをテストしてきましたが、その技術の進歩は目覚ましいものがあります。SSDの継続的な進化には常に注意を払い、テスト方法もそれに応じて進化してきました。現状の状況を以下にご説明します。

PCWorld は内部ストレージのテストにどのようなハードウェアを使用していますか?

現在のテストプラットフォームは、USB 3.2×2（20Gbps）、Thunderbolt 4、PCIe 5.0といった最新のトランスポートテクノロジーをすべて搭載しています。USB 4専用のポートはないため、このプロトコルをサポートするThunderbolt 4ポートを使用してテストを行っています。

オペレーティングシステムはWindows 11 (22H2) 64ビット版（アップデート無効）で、Z790 (PCIe 5.0) マザーボード/Core i5-12400 CPU コンボ、Kingston Fury 32GB DDR5 モジュール 2 基（メモリ合計 64GB）を搭載しています。独立したGPUカードではなく、Intel 統合グラフィックスを使用しています。

PCWorldのストレージテストベッド。ライザーカードはPCIe 5.0 M.2アドオンです。

48GBの転送テストには、合計64GBのシステムメモリのうち58GBを使用するImDisk RAMディスクを使用し、合計64GBのシステムメモリのうち58GBを割り当てています。オペレーティングシステムは、より大きなテストファイルのソースでもあるSamsung 990 Pro 2TBで動作しています。

最近は内蔵ハードドライブを取り扱うことは ほとんどありませんが、取り扱う場合には、同じ基本的なテスト方法を採用しています。

PCWorld は内部 SSD に対してどのようなテストを実行しますか?

私たちが一貫して使用している合成ベンチマークは、CrystalDiskMark 8（64GBデータセット）とAS SSD 2（10GBデータセット）です。これらは長年にわたり最も安定した結果をもたらしており、直接比較できる膨大な結果ライブラリを保有しています。また、特定のワークロードにおける最適化に関するベンダーの主張を確認するため、ATTOやIOmeterも実行します。

最速の PCIe 5.0 NVMe SSD はベンチマークではこのようにパフォーマンスを発揮しますが、Windows での実際のパフォーマンスはこれの約 3 分の 1 になります。

合成ベンチマークの問題は、最近になって、そこから吐き出される数値が現実世界で目にする数値をはるかに上回っていることです。これは、これらの優れたツールを批判しているわけではありません。単に、これらのツールが独自のI/O処理を行っているというだけです。現実世界では、Windowsが提供する機能に頼るしかありません。これは、マルチキューなどのNVMeの高度な機能を活用していない、比較的原始的なものです。

そこで、データのコピー中にユーザーがプログレスバーで確認する内容に合わせて、48GBのファイルとフォルダのセット、そして48GBのファイルを1つ、テスト対象のドライブとの間で転送します。遅延による結果への影響を最小限に抑えるため、書き込み元と読み取り先には前述のRAMディスクを使用します。

残念ながら、NVMe SSD はメインメモリとほぼ同等の速度に近づいているため、RAM ディスクがどれだけ長く使えるかが懸念事項です。

さらに、450GBというかなり大きなファイルも書き込んでいます。これは、キャッシュが不足した際にSSDがどのように動作するかを確認するためです。少し説明が必要ですね。

SSD テクノロジーは PCWorld のテストにどのような影響を与えますか?

SSD のテストが従来の HDD、テープ、光学式ドライブなどをテストするほど簡単ではない理由を理解するには、このメディアについて少し理解する必要があります。

すべてのSSDは、データの保存にNAND不揮発性メモリを使用しています。当初は、セルごとに1つの電圧レベル（充電、非充電）しか持たない、シンプルなオン/オフSLC（シングルレベルセル）NANDでした。しかし、ストレージ密度を高めるため、NANDは4つの電圧レベルを持つMLC（マルチレベルセル/2ビット）、さらに8つの電圧レベルを持つTLC（トリプルレベルセル/3ビット）、そして現在では16の電圧レベルを持つQLC（クアッドレベルセル/4ビット）へと進化しました。

複数の電圧レベルを使用する場合の問題は、正しい電圧が書き込まれたことを確認するのに非常に長い時間がかかることです。このエラーチェックにより、高密度NANDメモリでは、ネイティブビット深度で書き込みを行うと速度が低下します。

このパフォーマンス上の障害を回避するため、SSDコントローラはNANDの一定部分を（固定またはオンザフライで）オン/オフSLCとして書き込みます。SLCブロックは、ドライブに余裕ができた時点で、他のNANDにMLC/TLC/QLCとしてネイティブに書き換えられます。

キャッシュ用の DRAM と NAND の両方を搭載した Phison 設計の NVMe SSD。

このセカンダリキャッシュ (多くのドライブは DRAM を使用し、最近ではシステムメモリをプライマリキャッシュとして使用します) の処理方法によって、高負荷時の SSD のパフォーマンスが決まります。

前述の通り、SSDに450GBのファイルを書き込むのは、二次キャッシュを使い切るため、あるいはSSDがどれだけ効率的にメモリを割り当てられるかを確認するためです。450GBの書き込み中に書き込み速度が低下しなければ、直後にさらに900GBのファイルを書き込み、実際のネイティブ書き込み速度に到達します。

これは、ここで言及しているような速度低下を経験するほどのデータ書き込みをほとんど行わない一般ユーザーにとっては、いわば些細な問題です。しかし、ビデオグラファーなど、一日中SSDを酷使するユーザーにとっては、重要な差別化要因となります。

比較と評価

通常、当社のチャートには、レビュー対象のドライブと、類似のコンポーネントを搭載した厳選された競合製品がいくつか掲載されます。ただし、最新のテストベッドでテストしたすべてのドライブの結果をまとめたマスタースプレッドシートは保持しています。総合評価は、ベンチマーク（CrystalDiskMarkおよびAS SSD）におけるドライブの順位と、実際の転送結果を組み合わせたもので、後者に若干重点を置いています。