SSDについて【桜PC情報】

更新：2012/01/13

SSDについて

概要

SSDはHDDのように使用できるフラッシュメモリタイプのストレージ（ディスクドライブ）です。

SSDはHDDのような機械部が無いため、衝撃に強く故障しにくい。消費電力も低く振動や動作音もないため、ノートPCではHDDとの置き換えが進みつつあります。ただし、熱が逃げにくい構造のノートPCではSSDの発熱が問題になることがあります。

消費電力は性能向上と共に上昇する可能性があります。

SSDを選ぶ理由

軽い、振動がない、震動に強い、音がしない、消費電力が低い。
※高性能なSSDは消費電力が高い場合もあります。

地震の震動でHDDは故障する可能性が高まりますが、SSDは半導体なので震動の影響を受けません。

Windowsやアプリケーションの起動が大幅に早くなります。多くのメモリを搭載できないメモリソケットの少ないPCでのメモリ不足による性能低下がHDDよりも小さくなります。

最新のSSDでは書き込み寿命は気にする必要が無く、それ以外の理由での故障する可能性はHDDよりも大幅に小さくなります。

SSDの種類

形状と大きさ

SSDは主に2.5インチサイズが主流ですが、通常の2.5インチHDDよりも厚みなどが僅かに大きく、スロットやカバーのサイズが合わずに取り付けられない場合があります。

3.5インチベイに接続する場合は、2.5インチを3.5インチの取り付けに変換するブラケットが必要です。ブラケットの種類により、横からのネジ止めのみ対応、下からのネジ止めにも対応、1つの3.5インチベイに2つのSSDが取り付け可能、などがあります。取り付けるPCケースに合わせてお選びください。

2.5inch→3.5inch 変換アダプタ
3.5インチへの変換ブラケットでは、取り付けのためネジ穴の位置が3.5インチドライブと同じになります。

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接続

HDDと同じく接続にIDEやSATAやUSBがあります。

SATA2/SATA3は形状は同じで、コントローラの性能が異なります。そのため、SATA3ポートにSATA2のSSDを接続して使うことやSATA2のポートにSATA3のSSDを接続して使うことが可能です。性能はSATA2の最大転送速度は300MB/s（実用では270MB/s程度になります）、SATA3は600MB/s（SSDの性能がまだそこまで高くなく余裕があります）に準じます。

SATAの接続端子は弱いため、取り付け時にテコの原理での負荷による破損にご注意ください。また、コネクタがゆるくて抜けやすい場合は接触不良によるエラーが発生しやすいため、絶縁テープ等でSSDとケーブルが動かないように止めます。

SSDとケーブルをテープで固定。

mSATAはケーブルを使わずにメモリーのように直接取り付ける接続方式です。ISRT (Intel Smart Response Technology)用の接続ポートはHDDのキャッシュとしてSSDが使われます。

USB2.0は最大480Mbpsですが実用では環境により20～40MB/s程度の速度になります。他に接続しているUSB機器の影響を受けます。USB3.0は最大5.0Gbpsですが200MB/s程度の速度になります。

コンパクトPCでは専用の形状のものを使う場合もあります。

メモリの種類

SLCは書き換えが高速で、書き込み寿命が長い。頻繁に書き換えが発生するキャッシュ用途に最適です。価格は高く容量が小さい。

MLCは低価格で大容量。一度書き込んだブロックは消去しないと次の書き込みが行えないため書き換えが遅く、書き込み寿命が短い。現在ではコントローラによる制御の効率が高まり、通常の使い方では寿命は気にせず、速度の低下も起こりにくくある程度は自動で改善するようになりました。

SSDとしてのデータの記録用の他に、処理待ちを短縮させるためのキャッシュ用のメモリー（HDDでのバッファと同じ）も使われています。

SSDの性能

SSDのメモリは半導体のため、HDDのようなディスクの回転やヘッダの移動が無く、細かいデータのアクセスがHDDよりも大幅に高速です。

読み込み速度はほぼコントローラ（制御チップ）の性能で決まります。

MLCの書き込みは遅いため、複数のメモリチップをつなぎ合わせて分散させることで高速にしています。そのため、容量が大きなモデルほど数が増えるため書き込み性能が高くなります。

プチフリーズと動作のもたつき

初期のMLCタイプのSSDでは、アクセスが集中した場合に応答が遅れてしまい、数秒間動作が止まってしまう「プチフリーズ」と呼ばれる現象が起きます。これはJMicronのコントローラー「JMF602」を搭載しているSSDで発生します。JMF602以外でも、一瞬動作がもたつく現象が発生する場合があるようです。

現在ではプチフリーズを起こすほどの問題を持つSSDはほとんどありませんが、SSDの性能向上によりCPUの待ち時間が少なくなり、CPUの性能不足により重くなることがあります。

書き込みが遅くなる

MLCのSSDでは初めは簡単に書き込めるので高速でも、使い続けると「移動→消去→書き込み」という手順が発生することで急激に遅くなることがあります。搭載するコントローラ等によりどれだけ遅さが目立ってくるかは異なります。

最新のSSDでは書き込み数の増大により自然に発生する性能低下は気にする必要がありません。独自の制御方法やOSからのTrimコマンドの活用により最適な状態で使えるように自動調整されています。

IntelのSSDでは純正のツールボックスを使うことで、データを消去しないで性能を回復させることができます。

他のメーカーでも0Fillで完全消去すると性能が回復することがあります。また、SSD用の市販の最適化ツールで回復できる場合もあります。しかし、この場合はそのSSDがどのように内部で制御されているかで効果が得られる場合と無い場合があります。

市販ソフトの「Diskeeper 2011 With HyperFast」ではSSDでもIntelliWrite機能が有効になりました。通常の書き込みでは空き容量が分断されていて繋がって書き込めない場合に断片化してしまうのですが、この機能では断片化されない場所に書き込むことで書き込み後のデータの移動や調整が必要なく、性能の低下を防ぐことに繋がります。断片化した後にデータを並び替える普通のデフラグや最適化よりも一歩進んだ機能です。
※「 With HyperFast」と記載されている製品がSSD対応であることを意味しています。HDDのみ対応のDiskeeperもあるのでご注意ください。現在はHDD専用のDiskeeperに「With HyperFast」を追加インストールできるパックは販売終了しています。

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公表されているスペックの見方

最大読込速度: 連続したデータを読み込むときの性能です。ベンチマークテストでは「シーケンシャルリード」の値になります。
最大書込速度: 連続したデータを書き込むときの性能です。ベンチマークテストでは「シーケンシャルライト」の値になります。
IOPS（I/O Operations Per Second）: 1秒間の応答回数です。これを読み込んでね、書き込んでね、というようなやりとりがどれだけ早くできるかを表しています。現在のファイルシステムの最小単位である4KBのランダムデータで表すのが一般的です。

これらの性能はSSD本来の性能を表しています。

チップセット等のデータの転送をコントロールするSATAコントローラーの性能不足など、接続によって本来の性能が発揮できない場合があります。また、ディスクが使用中での測定や、ディスク全体に書き込みを行った直後の測定では遅くなります。

スペックからは見えない性能

SSDの性能の基本は、新しいHDDでファイルを読み書きするベンチマークでの性能です。

どのように性能が低下していくか、また、低下した性能が改善するかは分かりません。

一部のメーカー（特定のコントローラを搭載した製品）では0Fillや1Fillといった連続した同じデータでの書き込みが速いものがあり、公開するスペックには通常よりも値が良くなる測定結果を性能として表記していることがあります。その場合は実際のファイルの書き込みでのデータはランダムであるためメーカー公称値よりも大幅に性能が低くなります。

IntelのSSDではメーカー公称値がそのまま各種ベンチマークでの性能測定と一致します。
※性能が低くでる場合はSSDの問題ではなく、接続先のSATAポートなどの性能が低いためや、測定方法の違いなどによるものです。

SSDでは書き込みの寿命によりデータが壊れてしまう前に、寿命になるブロックは予備領域に置き換えられます。通常はSSDの容量はHDDと同じく一度に書き込めるデータ量が表記されますが、一部の製品では通常は使えない予備領域を合わせた容量を表記していることがあります。この場合、実際の記録可能な容量は小さくなりますのでそのような製品にご注意ください。

同じ容量で特別なセールでもなく大幅に安い製品は、怪しいと思い調べることをおすすめします。

SSDの信頼性

最新のSSDでは信頼のある製品を選ぶとHDDと同じに扱うことができます。SSDだからと難しく考える必要はありません。

SSDの書き込み寿命について

MLCは頻繁に書き込みと消去が繰り返されるキャッシュ用のドライブとしては適しません。Windowsのシステムやブラウザのキャッシュ程度では書き換えが生じる容量は少ないため問題ありません。

編集用の動画ファイルの一時ファイルの場所として使用すると、すぐに必要なくなるファイルのために大きな容量を使ってしまうので寿命の低下が早くなります。このようなアプリケーションの一時ファイル保存場所にはHDDかSLCのSSDに設定しましょう。

動画のような大きなファイルでなくてもサーバーのファイルキャッシュのように小さなデータを数多く更新していく場合も書き込みと消去が頻繁に発生します。

SSDの容量が大きいほど、消去を含めた書き込みの総量も大きくなります。単純に分かり易く表すと、寿命が3000回の書き換えに耐えられる場合、40GBの容量を持つSSDならば120,000GB、120GBならば360,000GBの書き込みが可能です。一度に記録されるデータの合計が40GBの容量しか使わない場合、40GBのSSDならば3000回の更新、120GBなら12000回の更新が可能になり、ディスクの容量が大きいほどSSDとしての書き込み寿命に余裕が生まれます。

これは単純にすべての容量を書き換える場合であり、実際の使用ではファイルごとの書き換えになります（SSDの内部処理ではブロック単位）。すると、何も制御しない状態では同じ記録位置ばかりが書き換えられることになってしまい、本来の寿命よりも大幅に短くなります。初期のSSDで書き込み寿命が早く生じてしまったのはこの理由です。最新のSSDではこのようなことにならないように細かく制御されています。

書き込み寿命は使用されるメモリチップにより異なります。小さなチップで大容量になるほど寿命が短くなります。しかし、製造する大きさが小さくなることで価格は安くなります。設計が同じであるなら製造プロセスが40nmよりも34nmで生産される方が価格は安く容量は大きいですが書き込み寿命は短くなります。

寿命を短くしないためにどのように制御されるかは、内部に搭載されるコントローラのメーカーと種類によります。SSDのパッケージメーカーと内部のコントローラやメモリチップのメーカーは別であることも多いので注意が必要です。同じメーカーのSSDでもシリーズごとに別物とであるとしてしっかり選びましょう。

書き込み寿命以外での故障

SSDはHDDよりも故障する部品は少ないですが、システムメモリーなどと同じように自然に壊れてしまうことがあります。

半導体は全品が精密に品質検査されているわけではないので、運が悪いとHDDと同じように品質の悪いものにあたり数ヶ月で故障してしまうことがあります。

また、他のパーツと同じように電源の出力の異常や、熱が逃げにくいなど使用する環境の問題により故障を生じさせることがあります。

最新のSSDでは書き込み寿命に対する問題はとても小さくなっているため、このような普通の故障に注意して、データのバックアップは定期的に行いましょう。

SSD用のWindows基本設定

SSDに対応する前のOS(Windows XPなど)や古い環境をそのままSSDにコピーして使う場合はSSDのための設定が必要になります。IntelのSSDではこの設定も純正のツールで簡単に確認することができます。

これらの設定変更はSSDに対してのみ行います。

Windows7をSSDにインストールするとSSDに合わせて自動で設定されています。

自動デフラグを無効にする: SSDに対してHDDのデフラグは効率が悪く寿命も低下してしまいます。SSDでも断片化の影響はありますが（断片化するとアクセスがバラバラにまり、高速なシーケンシャル性能ではなく、低速なランダム性能に同じになってしまう。ただしNCQが有効に働くSSDの場合は影響がほとんど無い）、SSDのデータ最適化にはSSD用のツールを使う必要があります。
Prefetch（プリフェッチ）/SuperFetch（スーパーフェッチ）を無効にする: よく使われるプログラムデータをディスクからメモリに先読みする機能です。HDDのランダムアクセスの遅さをカバーするための機能です。一部のSSDでは無効にすると遅くなってしまうため、自動では有効に設定れる場合があります。それ以外でも、システムメモリーに十分な空き容量があるならば無効にしない方が処理が早くなる場合があります。
ReadyBoost（レディーブースト）を無効にする: アクセスの早いUSBメモリーにディスクからメモリに先読みする機能です。HDDのランダムアクセスの遅さをカバーするための機能です。低速なHDDを搭載するノートPCや古いデスクトップPCで使われる機能です。

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