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「パソコンは確実にSSDの時代へ」次世代インターフェースNVMeとPCの基礎のおさらい

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「パソコンは確実にSSDの時代へ」次世代インターフェースNVMeとPCの基礎のおさらい

先日家電量販店でパソコンを見てたんですけど、ストレージがSSDのみになってる製品がかなり多くなってきましたね。

これは映像やゲーム等さまざまなコンテンツのデータ量がどんどん増加してきているため、もはやHDDからの読み込みでは速度がおっつかないんでしょう。

SSDは高価なイメージですが、だいぶ値崩れもしているし、本格的にSSDの時代が来たなって印象を受けました。

更に、SSDの接続インターフェースの規格が主流であったSATA(シリアルエーティーエー)から次世代規格のNVMe(NVM Express)ってのに変わりつつあります。簡単に言えばSSDがさらに高速化するってことですね。

今回はSSDと接続インターフェースに関してと、本筋とすこしずれますがバスライン(データ伝送路)の仕組みについてを、PCの歴史を辿りながら簡単にまとめたいと思います。

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補助記憶装置について(ストレージ)

HDD

HDD

HDDは磁気ヘッドが回転する磁気ディスクから情報を読み書き(R/W)するため、シーク、サーチといったR/Wする場所を探す動作が発生します。この時間がネックとなり、低速と呼ばれる所以です。

他にも、重量や騒音などのネックがありますが、SSDに比べ「大容量」(10TB以上ざらにある)「低価格」というメリットがあります。

SSD

SSD

SSDはフラッシュメモリー同様、メモリーからデータをR/Wするので、HDDのようなサーチ、シークの待ち時間が無く高速に動作できるのが最大のメリット。

他には「長寿命」「小型で軽量」「騒音なし」がありますね。構造がフラッシュメモリと同じなんで、R/Wの回数には上限がありますが、大容量になれば上限ものびるので、その点でいえばHDDより長寿命と言えるみたいですね。もちろん不揮発性メモリなんで電源切ってもデータは保持されます。

ネックとしては、まだHDDに比べると高価である事ですね。安くなったとはいえ、HDDの倍はするかな。まあHDDが恐ろしく安くなってますから仕方ないすけど。

接続インターフェース

IDE(パラレル伝送)

IDEケーブル

ATAなんてよばれたりもしてますね、もうお目にかかる事はございませんが、パラレル伝送のカラフルなあのケーブルですね。

昔のHDDはこの規格が主流でした。今ではSATAになってますけど。転送速度は16Mbps位すかね。

ちなみにこのころはチップセットも2つ(ノース、サウスブリッジ)あって、マザーボード主要部品間でパラレル伝送されてました。データ、アドレス、コントロールの3つの信号が専用のbusを通って通信される仕組みでした。

SATA(シリアル伝送)

SATAケーブル

現在ぎりぎり主流のSATAはIDEと違ってシリアル転送となり、つまり1対のラインでデータ、アドレス、コントロールの通信を可能にしました。全二重方式ですね。

これは信号の処理速度が速くなったため、べつにパラレルで一気に信号を送る必要が無くなったためです。むしろ回路が簡素化されるし好都合なんですね。この頃からノースブリッジがCPUと一体型になった気がします。メモリコントローラとかグラフィックICとか、高速処理側のチップセットがCPUに入った。

規格が3つあり、最新のSATA3では転送速度が6Gbps。

NVMe(NVM Express)

NVMe

今後主流になるであろうSSD接続の規格。転送速度はSATAの約十倍といわれていますね。60Gbps前後かな、爆速ですね。

「NVMe」はSSD側の接続端子の切り欠きが1つです。2つのものはSATA規格になります。

NVMeのSSDをPCIeに接続することで前途した高速のスピードが実現できるわけです。

「PCIe」は、マザーボードの拡張スロットになりますね。

バスラインについて

内部バスと外部バス

PCのバスライン

少し脱線しますが、その他パソコン内部の仕組みについても軽くまとめておきます。

パソコンの処理速度を表すのに一般的にはCPUのクロック数を目安としますよね。このCPUのクロックは、外部の局部発振子より生み出されるベースのクロック信号を逓倍させる事で大きな処理速度を得る事を実現しています。

ベースクロックの事を外部バスクロックと呼び、CPUクロックの事を内部バスクロックと呼びます。

近年のCPUでは、インテルコアi7、8世代とかになると3G~5GHz位の速度で動作しますね。

あまり気にしない部分になるとおもいますが、内部バスのクロック数増加に伴い、外部バスのクロック数も増加しています。

外部バスは他に「FSB」、「QPI」や「DMI」等、様々な呼び名がありますが、総じてベースクロックやシステムバスクロックと呼ばれています。

この外部バスは、CPUの他、基本パソコン内部のあらゆる機器を動かすためのベースとなる信号を送っているので、かなり重要な役割を果たしています。

近年では数GHzの外部バスクロックは当たり前ですね。例えばモニターの画面出力はフルHD以上が当たり前ですので、それだけでも500Mbps,4Kにもなると2Gbps近くの伝送能力が必要です。

アーキテクチャーにもよるのでクロック数=ビット数ではありませんが、ベースクロックは数GHzは必須の時代でしょうね。

「パソコンは確実にSSDの時代へ」次世代インターフェースとPCの仕組みのおさらいまとめ

PCはSSDまとめ

HDDが安価なために、速度にそこまでこだわらない個人用サーバー等での利用は続くでしょうが、すでに有料レンタルサーバー等では大容量のSSDが実装されています。

大容量のSSD(TBクラス)は値崩れしてきたとはいえまだ高価でなかなか手がでないでしょうが、500GB位ならばなんとか購入できる範囲かと思われます。

個人的には、今後パソコンを購入するならば絶対にSSDのみのストレージをおすすめしますね。5Gも始まる事だし、大容量のコンテンツが手に入る時代になれば、HDDでの再生はきついんじゃないかな。

256GBが手ごろですが、できれば500GBが理想ですね。

HDDのPC買って、自分でSSDに変えるのが一番安く収まるかな。その場合は互換性やら性能やら色々気を付けないと行けませんが。

とにかく、家電量販店に行けば分かると思います。パソコンはSSDの時代です。