PCWorldが外部ストレージをテストし評価する方法

現代の外部コンピュータ データ ストレージ テクノロジー (DAS、または Direct Attached Storage) は、USB ハード ドライブから光ディスク (はい、今でも)、USB サム ドライブ、高速 Thunderbolt または USB 4 エンクロージャ内の最新の優れた NVMe SSD まで多岐にわたります。

PCWorldは1980年代、フロッピーディスクドライブの時代から外付けストレージをレビューしてきましたが、最近はSSDとたまにハードドライブを使う程度です。それ以外のものは、まあ…古風な感じがします。言うまでもなく、ひどく遅いです。

PCWorld は外部ストレージ デバイスに何を求めているのでしょうか?

容量

一般的に、容量は大きいほど良いですが、容量を確認するのは簡単です。箱に明記されていることが多いからです。容量自体は、標準値から大幅に外れない限り、それほど評価にはなりませんが…

価格

…ギガバイトあたりのコストは、私たちの評価において非常に重要な要素です。とはいえ、星評価は価格ではなく製品の品質を重視しています。しかし、他の条件が同じであれば、ギガバイトあたりのコストが勝敗を分ける可能性があります。

パフォーマンス

基本的なパフォーマンスは、HDD、SSD、USB、Thunderboltなど、使用するテクノロジーによって大きく異なります。ベンチマークテストや実環境での動作確認を行い、同種のデバイスと比較した速度を算出しています。デバイス全体のパフォーマンスだけでなく、同等のデバイスと比較したパフォーマンスも、最終的な評価に大きく影響します。テスト方法と考慮事項については、以下でより詳細な情報を提供しています。

耐久性

もちろん、デバイスが6ヶ月で壊れてしまうようでは、速度は意味がありません。HDDの故障は、年間最大15%のハードドライブが故障していた時代に比べると、徐々に少なくなっています。初期のSSDにも問題はありましたが、最近耳にした問題はSanDisk Extreme Proシリーズだけです。私たちがテストしたSSDはすべて、ここ5年ほどのハードドライブと同様に、今でも健在です。

とはいえ、SSDはまだ比較的新しい技術であり、NANDブロック／セルへの書き込み回数には限りがあります。SSDのTBW（テラバイト書き込み）定格には特に注意が必要です。これは「terabytes written （テラバイト書き込み）」の略で、摩耗したセルブロックの交換（オーバープロビジョニング）がなくなるまでにドライブに書き込めるテラバイト数を表します。

HDD のMTBF (平均故障間隔) 評価はせいぜい推測であり、正確であったり証明可能であることはほとんどないため、通常は注意を払いません。

シーゲイト ウルトラタッチ HDD

試験から公開までの時間が限られているため、長期的な信頼性について100%の精度を保証することは不可能です。試験ユニットは継続的に稼働させていますが、問題が発生するまでには何年もかかる場合があります。

外付けデバイスが電子機器の大敵である熱をどれだけうまく放散できるかを確認できる点も重要です。SSDの温度が高すぎる場合、コントローラーは動作を遅くしたり、スロットルを調整したりして温度を下げ、コンポーネントの損傷を防ぎます。

構造の品質と素材も確認します。SSDの場合、ショックマウントと耐衝撃シリコンカバーはプラス要素ですが、HDDの場合は必須です。

多くのデバイスはIP規格に準拠しています。つまり、埃や液体の侵入を防ぐように設計・テストされています。耐久性の高いデバイスであれば、必ずこの点について触れますが、これは確かに有利に働くでしょう。

携帯性

携帯性に関しては、小さい方が断然良いです。USBメモリは一般的に最も小型で、持ち運びに便利です。Type-Aコネクタ、場合によってはType-Cコネクタが内蔵されているため、スペースを占有し、持ち歩く必要のあるUSB/Thunderboltケーブルや電源アダプタは必要ありません。デバイスが持ち運びしやすいように設計されている場合、当然のことながら、全体的な持ち運びやすさが考慮されています。

ジョン・L・ヤコビ

デスクトップ用に設計されたデバイスは、ある程度は持ち運びやすいかもしれませんが、ある程度のサイズと重量は必要です。小さくて軽いドライブをうっかりテーブル（または部屋）の向こう側に飛ばしてしまった経験のある人なら、きっと理解できるでしょう。特に2.5インチの外付けハードドライブは、SSDほどGを吸収できないため、その傾向が顕著です。デスクトップドライブの場合、滑り止めの脚の有無など、安定性も評価対象に加えています。

電力要件

5.25インチハードドライブ（8TBを超える容量を1台で実現できる唯一の方法！）と超大容量USB 3.x SSDにはACアダプターが必要です。外付けの2.5インチハードドライブ1台でACアダプターが必要になることはほとんどありませんが、複数のドライブを搭載したRAIDユニットではACアダプターが必要になる場合があります。少なくともThunderbolt非対応の機種では必要です。

ジョン・L・ヤコビ

ちなみに、USB 4 と Thunderbolt はどちらも、古い USB 3.x よりも接続時に多くの電力を供給します。そのため、前述のようにエンクロージャ内に複数のドライブがない限り、通常は外部電源は必要ありません。

ただし、Thunderbolt 2世代からThunderbolt 3/4世代への変換アダプターを使用する場合は例外で、これらのアダプターは電力を供給できない可能性があります。その場合は、外部電源、または電源供給可能なドックが必要になる場合があります。

接続性/バス速度の考慮事項

接続性、つまりトランスポートプロトコルやバスの種類は、期待されるパフォーマンスと互換性の重要な指標であり、当然ながら最初に考慮する要素です。互換性の高い5Gbps USB SSDは最大500MBps未満、互換性の高い10Gbps USB SSDも最大1GBps程度です。

20GbpsのUSB 3.2×2ドライブは2GBpsに達しますが、まだあまり一般的ではない3.2×2コネクタまたはUSB 4でのみ可能です。しかし、それも当然のことではありません。Mac（および多くのPCのThunderboltポート）はUSB 4の20Gbpsをサポートしていますが、USB 3.2×2 SSDを使用する場合は10Gbpsしかサポートしません。なぜでしょうか？理由は分かりません。USB 4とThunderbolt 3/4 SSDは40Gbps、つまり約4GBpsで動作できます。

USB 4とThunderbolt 3の場合、20Gbpsを超える速度をサポートするとは明記されていません。確かに「規格」としては混乱していますが、私たちは常にネイティブバス上で可能な限りの最高速度でテストを行っています。なお、テストベッドのThunderbolt 4ポートは、USB 4を含むすべての種類のUSBをサポートしていることにご留意ください。

すべての USB ドライブは少なくとも USB 2.0 と下位互換性がありますが、常に、そのドライブが接続されているバスの速度に制限されます。

一般的に言えば、速い方が常に良いのですが、外部ストレージ デバイスを、10Gbps USB 同士、Thunderbolt 3 同士、ハード ドライブ同士など、同程度の技術を持つデバイスと比較します。

社内技術に関する考慮事項

デバイス内部のテクノロジー（SATA、NVMe）も、期待されるパフォーマンスに大きく影響します。例えば、SATA SSDはUSB 4やThunderbolt 3/4経由でも500MBpsを超える速度を出すことはまずありません。SATA HDDは3.5インチで250MBps、2.5インチで120MBpsを超えることは滅多にありません。

一方、NVMeは十分に高速であるため、バスが大きな制限要因となります。例えば、私たちがテストした最速の内蔵PCIe 5.0 NVMe SSDはほぼ15GBpsの速度を記録しましたが、最速のThunderbolt SSDでもわずか4GBpsでした。

HDDは容量が増加するにつれて書き込み速度が多少低下しますが、SSDは大幅に低下します。そのため、私たちが公開しているベンチマークの数値は最良のケースに基づいています。ドライブの速度低下を考慮すると、SSDは必要と思われる容量の少なくとも2倍の容量を購入することをお勧めします。これはHDDでは通常必須ではありませんが、良い考えです。

また、レビューでは通常、SATA と SATA、20Gbps USB と 20Gbps USB など、類似の内部テクノロジーを比較します。

NANDとSSDの設計上の考慮事項

テストに関して言えば、SSDには「特別な要件」があります。これは主に、最高のパフォーマンスを達成・維持するためにデータをキャッシュする方法に起因します。主なキャッシュは、最速のランダムパフォーマンスを提供するオンボードDRAM、またはより安価なホストメモリバッファ（HMB）（デバイスのシステムメモリ）のいずれかで行われます。後者の最近の実装は、シーケンシャル転送で驚くほど良好な数値を示しています。

しかし、プライマリキャッシュの容量は一般的に比較的小さいです。DRAMでは数GB、HMBでは58/64MB程度です。そのため、SSDではセカンダリキャッシュとして別の方法を採用しています。

コントローラーは、3ビット（トリプルレベルセル/TCL）または4ビットNANDに、ネイティブビット深度で書き込むことも、はるかに高速なオン/オフ1ビットSLCで書き込むこともできます。このシングルビット書き込みは、二次キャッシュとして使用されます。データはその後、失われたスペースを取り戻すために、より大きなビット深度で書き換えられます。

より深いビット深度での書き込みが遅くなる理由は、1 ビット SLC の単純な充電済み/未充電のバイナリではなく、正しい電圧 (TLC/QLC の 8/16 レベルのいずれか) がセルに書き込まれたかどうかを判断するために必要なエラー チェックのためです。

ベンダーがこの二次キャッシュ技術をどのように扱うかは、非常に長い書き込み時のパフォーマンスに大きく影響します。二次キャッシュに使用できるNANDの容量を固定しているベンダーもあれば、動的に割り当てるベンダーもあります。SSDの容量によっては、450GBのファイルを複数回書き換えて初めて、ドライブ本来の3ビット/4ビット書き込み速度（低速QLCでは150MBps、高速TLCでは1GBps近く）まで低下することがあります。

ドライブがいっぱいになると、二次キャッシュとして割り当てられるNANDメモリが少なくなり、パフォーマンスが低下する可能性があることに注意してください。テストは空のドライブで行っていますが、時間の経過とともにパフォーマンスが低下する可能性があることをユーザーに警告しています。そのため、容量は多めに購入することをお勧めします。

多くのNMVe SSDはプライマリキャッシュにDRAMを使用し、一部のSSDはコンピューター自身のメモリをキャッシュ（ホストメモリバッファ/HMB）として使用します。前者はランダムパフォーマンスを大幅に向上させ、後者はシーケンシャルパフォーマンスを実際に向上させることができます。

SSDに搭載されているチップの数もパフォーマンスに影響を与える可能性があります。チップの数が多いほど、データをショットガンで処理するデータパスの数が増えるためです。繰り返しになりますが、各レビューで、テスト結果は大容量SSDにのみ適用されることをお知らせしているのはそのためです。

SSD をテストする際には、これらすべての要素を考慮して、私たちの作業方法を決定しなければなりません。

さらに読む:最高の外付けドライブ

PCWorld は外部ストレージ デバイスの速度を判断するためにどのようなテストを実行しますか?

ベンチマーク

NVMe SSD は成熟するにつれて、SATA SSD に至るまで存在したベンチマークと実際の転送パフォーマンスのほぼ 1:1 の比率を打ち破りました。内蔵 SSD に関しては大幅に、バスに制約のある外付け SSD に関してはそれほどではないものの、依然として顕著な程度に向上しています。

ベンチマークは誤りではなく、単に独自の I/O を使用しているだけです。これは、複数のスレッドやキューなどの NVMe 独自の機能を活用できるように成熟しています。

オペレーティングシステムや大多数のソフトウェアは、この要件を満たしていません。例えば、Windowsエクスプローラーは、1つのキューまたはスレッドしか使用しません。そのため、テスト転送は、実際に可能な速度、つまりベンチマークで示されている速度よりもはるかに遅い速度で実行されます。ベンチマークで15GBpsの読み取り速度を実現できるドライブは、Windowsでは4GBpsがやっとです。

CrystalDiskMark 8とAS SSD 2.0を使用してベンチマークを実施しました。他にも有効なベンチマークはありますが、これら2つは長年にわたり、関連する技術レベルと一貫して一致する結果を示してきました。

また、過去数年間の膨大な結果を比較対象として保有しています。ベンダーからの要請に応じて、ATTOやIOmeterなどのベンチマークを実行し、ドライブが最適化されている特定のワークフローをシミュレートすることもあります。

実世界テスト

ベンチマークを補強し、Windowsで実際にどのような動作をするかをユーザーにイメージしてもらうために、一連の実環境転送を実行しました。まず、小さなファイルとフォルダが詰まった48GBのフォルダと、デバイスへの書き込みと読み取りを行う48GBの仮想ハードドライブ（VHD）を1つ作成しました。2つ目のドライブは実際には58GBのRAMディスクで、これはこれまでテストした中で最速のNVMe SSDよりも高速です。しかし、接戦になりつつあるため、近い将来、別の手段を講じる必要があるかもしれません。

最後のテストは、450GBのVHDファイルを1つドライブに書き込むことです。これはパフォーマンスそのものを測定するものではなく、セカンダリキャッシュのテストです。上記をご覧ください。

48GBと450GBのVHDファイルはどちらも、圧縮技術の影響を最小限に抑えるためにデータで埋め尽くされています。一部のコントローラーは、すべてのゼロを光速で圧縮できるため、結果に支障をきたす可能性があります。

PCWorld は外部ストレージデバイスをテストするためにどのようなハードウェアを使用していますか?

すべてのストレージ製品は、専用のZ790（PCIe 5.0）マザーボードとi5-12400 CPUの組み合わせ、およびKingston Fury 32GB DDR5モジュール2基（合計64GBのメモリ）を使用してテストしました。Intel統合グラフィックスとWindows 11 (22H2) 64ビット版を使用しています。48GB転送テストでは、合計64GBのメモリのうち58GBを占めるImDisk RAMディスクを使用しています。450GBのファイルは、オペレーティングシステムもインストールされているSamsung 990 Pro 2TBから転送されています。

ジョン・L・ヤコビ

メインテストベッドで異常が発生した場合は、AMDの旧テストベッドでもテストを行います。これは、MSI MEG X570マザーボードにAMD Ryzen 7 3700X 8コアCPUとKingston DDR4メモリ64GBを搭載した構成です。ソフトウェアはIntelプラットフォームと同じものを使用しています。このマシンはソフトウェアテストプラットフォームとしても機能します。

Mac向け製品やMacworldでテストされた製品には、32GBのメモリと1TBの内蔵SSDを搭載した初代Mac Studio M1 Maxが採用されています。このシステムには、前述のApple Silicon搭載Macに共通する興味深い制限があります。USB 4 20Gbpsはサポートしているものの、USB 3.2 2×2 20Gbpsはサポートしていないのです。ああ、残念。

PCWorld は外部ストレージデバイスの評価をどのように決定するのでしょうか?

前述の通り、当社の総合評価は多くの要素を反映していますが、中でもパフォーマンスとコストの比率が最も重視されています。また、評価は10段階（満点星5つ、半星5つ）のみであるため、星評価はそれほど細分化されていません。

したがって、どのストレージ デバイスを購入するかを決める際には、実際にレビューを読んで詳細を確認し、少なくとも長所と短所を読んで主な長所と短所を確認することが重要です。