NVMeはもはや「あったらいいな」というストレージ技術ではありません。新しいPCを購入するなら、積極的にチェックすべき機能です。さらに、お使いのPCが比較的新しいものであれば、NVMeへのアップグレードをおすすめします。その理由をご紹介します。
NVMeとは
NVMeは、Intel、Samsung、Sandisk、Dell、SeagateなどのベンダーコンソーシアムによってSSD専用に開発された通信規格です。PCIeバス（名称に「Express」が含まれているのはこのため）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、より高速なメモリのように動作します。つまり、NVMeは高速です。本当に高速です。まるでコンピューターをもう待たずに済むかのような速さです。
ボトルネックとなるストレージの除去
過去10年間のCPUおよびGPUベンダーの努力を軽視するつもりはありませんが、最新のハイエンドPCがはるかに高速に見えるのは、SSD、まずSATA、そして今やNVMeによってもたらされたストレージ性能の飛躍的な向上によるものです。ストレージは、実効パフォーマンスと体感パフォーマンスのボトルネックとなっていましたが、今や猛烈な勢いで普及しています。
例えば、ここ2年以内にMacBook Proを購入した方は、日常的な操作にほとんど待たされることがなくなったことに気づいたかもしれません。プログラムがパッと開き、ファイルの読み込みと保存は瞬時に行われ、マシンの起動とシャットダウンもわずか数秒です。
最新のMacBook Proに搭載されているNVMe SSDは、前世代のSATA SSDと比べて、文字通り4倍の速度でデータの読み書きを実現しています。さらに、位置特定（シーク）も10倍高速です。これは、SATA SSDがハードドライブと比較して既に4～5倍のスループット向上と10倍のシークタイム向上を実現していることに加えて、さらに向上した性能です。
現状、主流の 3 つのストレージ テクノロジのおおよそのパフォーマンス上限は次のとおりです。
IDGこのような持続的なスループットが頻繁に必要というわけではありませんが、NVMeならどんなサイズのファイルでもスムーズに転送できます。HDD = 200MBps、SATA SSD = 550MBps、NVMe SSD = 3GBps。バーが長いほど良い速度です。
IDGCPUとGPUの進化曲線は、過去10年間のストレージの進化曲線と比べると見劣りします。HDDはシーク2～5ミリ秒、SATA SSDはシーク0.2ミリ秒、NVMe SSDはシーク0.02ミリ秒です。バーが短いほど性能は向上しますが、これは全体的な平均値です。各カテゴリのドライブの中には、性能が向上するものもあれば、低下するものもあるでしょう。
ハードドライブは容量の面で依然として非常にコストパフォーマンスに優れており、使用頻度の低いデータには最適です。しかし、オペレーティングシステム、プログラム、そして頻繁に使用するデータを保存する場合は、システムがサポートしている場合はNVMe SSD、サポートしていない場合はSATA SSDが適しています。
SATA SSDとNVMe SSD
NANDベースSSDの究極のパフォーマンスポテンシャルは登場当初から既に周知の事実であり、業界ではいずれ新しいバスとプロトコルが必要になることは明らかでした。しかし、初期のSSDは比較的低速（かつ大型）であったため、既存のSATAストレージインフラストラクチャを利用する方がはるかに便利であることが判明しました。
SATAバスはバージョン3.3で16Gbpsに進化しましたが、市販の実装のほとんどは依然として6Gbps（通信オーバーヘッドを差し引いた後の速度は約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テクノロジーの性能をはるかに下回っています。
サンディスクSandisk Extreme Proは、WD Black NVMeと全く同じパフォーマンスを提供します。というのも、実はドライブ自体が同じだからです。このドライブは4つのPCIeレーンを使用し、理論上の最大スループットは3GBpsをはるかに超えます。
SATAバスの代替として、既に導入されていたはるかに高帯域幅のバス技術、PCI Express（PCIe）を活用することが決定されました。PCIeは、グラフィックスカードやその他のアドインカードの基盤となるデータ転送層です。第3世代以降、PCIeは複数のレーン（ほとんどのPCで1つのデバイスで最大16レーン使用可能）を提供し、各レーンは1GBps（985MBps）に迫る速度を処理できます。
PCIeはThunderboltインターフェースの基盤でもあり、ゲーム用の外付けグラフィックカードや、内蔵NVMeとほぼ同等の速度を誇る外付けNVMeストレージなどでその威力を発揮し始めています。IntelがThunderboltを廃絶しようとしなかったのは、多くのユーザーが気づき始めているように、非常に良い判断でした。Intelは実装を容易にするためにUSBフォーラムでこの技術を共有していますが、それでもまだ期待するほど普及していません。
もちろん、PCIeストレージはNVMeよりかなり前から存在しています。しかし、従来のソリューションは、SATA、SCSI、AHCIといった古いデータ転送プロトコルによって制約を受けていました。これらのプロトコルは、ハードドライブがまだストレージ技術の頂点に君臨していた時代に開発されたものです。NVMeは、低レイテンシのコマンドと最大64Kのマルチキューを提供することで、これらの制約を解消します。特に後者は、データがハードドライブのように円形に連続して書き込まれるのではなく、チップやブロックに散りばめられたショットガン方式でSSDに書き込まれるため、非常に効果的です。
NVMe規格は進化を続け、現在のバージョン1.31では、コンピューターのシステムメモリの一部をキャッシュとして使用できる機能などが追加されています。最近レビューした超安価な東芝RC100にもこのキャッシュ機能が採用されています。この製品は、ほとんどのNVMeドライブが採用しているオンボードDRAMキャッシュを省いていますが、それでも十分なパフォーマンスを発揮し、日常的な作業においてNVMeの威力を発揮してくれます。
NVMeを導入するために必要なもの
システムが既にNVMeをサポートし、M.2スロットを備えているのが理想的ですが、25ドルのアダプターカードを使えば、PCIeスロットを搭載したPCであればNVMeドライブを追加することも可能です。主要OSの最新バージョンにはドライバーが用意されているので、システムの古さに関わらず、非常に高速なドライブを手に入れることができます。しかし、落とし穴があります。
NVMe SSDのメリットを最大限に活かすには、SSDからオペレーティングシステムを起動できなければなりません。そのためにはBIOSのサポートが必要です。ああ、残念。ほとんどの古い主流BIOSはNVMeからの起動をサポートしておらず、おそらく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NVMeを追加するメリットは全くなく、むしろ大きなデメリットがあります。PCゲームをプレイしたり、2160p（4K）/4320p（8K）動画の編集など、CPUを非常に集中的に使用する作業をしない限り、NVMeにアップデート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。
サムスン比較的手頃な価格で非常に高速 (非常に大きな転送を除く) な Samsung 970 EVO などの M.2 NVMe SSD は、M.2/PCIe スロットに装着することも、安価なアダプタ カードを使用して通常の PCIe スロット (x4 以上) に装着することもできます。
コンシューマー市場で販売されているNVMe SSDはすべてM.2フォームファクターを採用していますが、他のコネクタも存在します（下記参照）。しかし、M.2スロットを搭載しているだけではNVMeとの互換性が保証されるわけではありません。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スロットのほとんどは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ガイドを読むか、オンラインで確認してください。M.2の前身であるMSATAスロットは、外観が非常に似ていることに注意してください。
スロットを見てPCIeとNVMeのどちらをサポートしているか判断することはできませんが、PCIe x2スロットとPCIe x4スロットの違いは分かります。前者はBキー（キーとは、ドライブの接点の隙間に差し込む突起部分）と呼ばれ、6つの接点が他の部分から分離されています。後者はMキーと呼ばれ、反対側の5つの接点が他の部分から分離されています。明確なルールはありませんが、多くのBキースロットはSATA専用でした。現在最も一般的な、両方の接点が分離されたB/Mキースロットをお持ちであれば問題ありません。これらはソケット2、ソケット3と呼ばれることもあります。
メリッサ・リオフリオ/IDG私たちのテストベッドのM.2スロットはPCIeとNVMeをサポートしていますが、お使いのPCはサポートしていない可能性があります。ここで紹介しているのはWDのBlack NVMe SSDです。これは非常に優れたドライブで、Samsung 970 EVOなどの競合製品よりも優れた転送速度を誇ります。
ソケットがダメなら、先ほど紹介した25ドルのPCIe M.2アダプタカードの出番です。PlextorのM9Peなどは、PCIeカードに既に搭載された状態ですぐに使える製品として販売されています。
エンドユーザーとして避けるべきなのは、2.5インチNVMeドライブです。これらにはU.2 SFF-8639（スモールフォームファクター）コネクタが必要です。U.2接続は、4つのGen 3 PCIeレーン、2つのSATAポート、サイドバンドチャネル、そして3.3Vと12Vの両方の電源を備えていますが、エンタープライズレベルのストレージアダプタとシステムにしか搭載されていません。
万が一、Thunderboltをサポートする数少ないWindows PC（Asusマザーボード搭載のPCの多くはThunderboltに対応しています）をお使いの場合は、外付けのThunderbolt PCIeエンクロージャを使ってシステムにNVMeを追加できるかもしれません。これは、High Sierraが動作するほど新しいThunderbolt搭載Macでは驚くほどうまく機能します。
すべてのNVMeドライブが同じように作られているわけではない
ほぼすべてのNVMeカードはシステムの速度を速めるはずですが、どれも同じではありません。全く同じではありません。Samsungの970 Proは読み込み速度が3GBps以上、書き込み速度が2.5GBps以上ですが、ToshibaのRC100は読み込み速度が1.2GBps、書き込み速度が900MBps弱です。書き込みデータ量がオンボードキャッシュの容量を超えると、その差はさらに大きくなります。
パフォーマンスに影響を与える要因は数多くあり、コントローラー、ボード上のNAND容量、PCIeレーン数（上記参照）、NANDの種類などが挙げられます。以下に、目安となるルールをいくつか示します。
- x4 PCIe NVMe SSD は x2 PCIe タイプよりも高速です。
- NANDチップの数が増えるほど、コントローラーがデータを分散・保存するパスと宛先の数が増えます。同じモデルのドライブでも、容量の小さいバージョン（特に128GBと256GB）は、容量の大きいバージョンよりも速度が遅くなることがよくあります。
- 使用するNANDの種類は重要です。SLC（シングルレベルセル/1ビット）が最も高速で、MLC（マルチレベルセル/2ビット）がそれに続き、TLC（トリプルレベルセル/3ビット）はより低速、QLC（クアッドレベルセル/4ビット）は最も低速です。しかし、SLCを除くあらゆるタイプのNANDは、書き込みビット数を減らすだけで、より高速なNANDとして扱うことができるため、計算式は複雑になります。ベンダーはSSDの一部をキャッシュとして使用することでこれを実現しており、TLCまたはQLCドライブは、このキャッシュを使い切るまではSLCドライブと同等の速度を実現できます。
- 最近のコントローラのほとんどは非常に効率的ですが、Intel や Sandisk が使用するコントローラなど、一部のコントローラはキャッシュの使用方法がよりスマートで、大規模なデータ セットでも書き込みパフォーマンスを維持できます。
個々のドライブの詳細については、当社の SSD レビューをご覧ください。
容量は重要
ほぼすべてのNVMe SSDはNANDの一部を二次キャッシュとして使用し、多くのSSDは一次キャッシュとしても使用します。そのため、NANDをキャッシュ用に確保しておく必要があります。例えば、1TBのSSDを購入し、900GBのNANDを搭載すると、キャッシュに使用できるNANDが大幅に減少します。パフォーマンスが低下します。私たちの経験では、使用率が80%に達すると、違いに気づき始めるでしょう。
サイズを選ぶ際には、この点に留意してください。目安としては、必要な容量の2倍の量を購入するのが良いでしょう。ただし、物はスペースを埋めるために膨張する傾向があることを覚えておきましょう。
NVMeは長期にわたって後悔しないことを意味します
ここまで読んでもまだ要点が伝わらないなら、もう一度言っておきましょう。NVMeは、現在お使いのPC、あるいはこれから購入されるPCに最適なストレージ技術です。ゲーマーや高解像度の動画編集をする人でない限り、NVMeがあれば、少なくともパフォーマンス面では、当分の間、現在のシステムを買い替える必要性を感じることはないでしょう。実際、私自身も6～7年前のシステムをNVMe SSDにアップグレードしてからは、買い替える必要性を全く感じていません。全くです。
