NVMe M.2 PCIe Gen4 SSDをRAID0にしてみた

シングル接続でも爆速な「NVMe M.2 PCIe Gen4 SSD」を2枚使ってRAID0にしてみた!

PCI-Express 規格について

驚異的な性能向上を果たした第3世代Ryzen。最も魅力的な機能のひとつであるPCI Express 4.0(Gen4)は、従来のPCI Express 3.0と比較して理論上2倍の帯域となる。第3世代Ryzenを使用しているのであれば、この機能を使わざるを得ない。

以下の表はPCI-Express(以下PCIe)それぞれのバージョンの片方向の転送速度。2012年にPCIe 3.0が登場し、現在の主流はPCIe 3.0である。PCIe 4.0は2017年に公開され、一般向けでは第3世代Ryzenから対応している。

規格 転送速度 ×1 転送速度 ×4 転送速度 ×16
PCI Express 1.1 250MB/s 1,000MB/s 4,000MB/s
PCI Express 2.0 500MB/s 2,000MB/s 8,000MB/s
PCI Express 3.0 1,000MB/s 4,000MB/s 16,000MB/s
PCI Express 4.0 2,000MB/s 8,000MB/s 32,000MB/s

現在、PCIe 4.0に対応している製品は主にビデオカードとNVMe SSDになる。ビデオカードはRadeon RX 5000シリーズが対応しており、SSDはPCIe 4.0対応の製品が各メーカーから発売されている。

Sabrent SB-ROCKET-NVMe4-1TB

能書きはこれくらいにして、今回使用するSSDを紹介する。

Sabrent 1TB Rocket Nvme PCIe 4.0 M.2 2280 Internal SSD Maximum Performance Solid State Drive | SB-ROCKET-NVMe4-1TB
The Sabrent 1TB Rocket Nvme PCIe 4.0 M.2 2280 Internal SSD Extreme Performance Solid State Drive (SB-ROCKET-NVMe4-1TB) delivers all the advantages of flash disk...

Sabrentというメーカーの製品で、日本だとあまり馴染みが無いメーカーかも知れない。SSDと言えばインテルとサムスン辺りが真っ先に思い浮かぶのが普通だと思う。

容量は500GB、1TB、2TBの3種類があり、それぞれヒートシンク有りと無しがラインナップされている。

メモリチップはTOSHIBA(kioxia) BiCS4 96層TLC NAND、コントローラーはPhison PS5016-E16。PCIe 4.0接続対応NVMe M.2 M2280 SSDで、1TBモデルと2TBモデルはシーケンシャル読み込み 5000 MB/s、シーケンシャル書き込み 4400 MB/s。PCIe 3.0と下位互換があり、PCIe 3.0接続ではシーケンシャル読み込み 3400 MB/s、シーケンシャル書き込み 3000 MB/sとなっている。

500GBモデルは、PCIe 4.0接続ではシーケンシャル読み込み 5000 MB/s、シーケンシャル書き込み 2500 MB/s。PCIe 3.0接続ではシーケンシャル読み込み 3400 MB/s、シーケンシャル書き込み 2000 MB/sとなっている。

MTBF(平均故障間隔)は3モデル共に 1,700,000時間、TBW(総書き込み容量)は500GBモデルが850、1TBモデルが1800、2TBモデルが3600となっている。

ここまで説明してから気づいた人は多いだろう。Gen4 SSDの定番になっているCFD販売の「PG3VNFシリーズ」とチップの種類やスペックが同じなのだ。まぁサプライヤーは限られるし、元を辿れば同じところに辿り着くのはこの業界に限ったことではない。

500GB 1TB 2TB
シーケンシャル読み込み(Gen4) 5000 MB/s 5000 MB/s 5000 MB/s
シーケンシャル書き込み(Gen4) 2500 MB/s 4400 MB/s 4400 MB/s
シーケンシャル読み込み(Gen3) 3400 MB/s 3400 MB/s 3400 MB/s
シーケンシャル書き込み(Gen3) 2000 MB/s 3000 MB/s 3000 MB/s
MTBF 1,700,000 1,700,000 1,700,000
TBW 850 1800 3600

こちらで用意したのは1TBモデルの「Sabrent SB-ROCKET-NVMe4-1TB」を2個。

箱から出すと、アルミのケースのパッケージが出てきた。外装にお金かけている。

中身はマニュアルとSSD本体。

表面に貼ってあるシールは触った感じでアルミ製。メモリチップとコントローラーの高さは目視で見る限り同じ。ヒートシンクに綺麗に接触すると思われるので、放熱面で心配は無用だろう。

マザーボードに取り付け

M.2 SSDは少し斜めに角度を付けた状態でスロットに差し込む。マザーボードに直接ネジで取り付けるのか、ヒートシンクと一緒にネジで固定するのか取り付け方法が異なるのでマニュアルを確認しよう。

また、各スロットやコネクタの排他制限がどうなっているか確認しよう。特にM.2スロットはPCIeスロットの同時使用に制限があることが多い。

説明するまでもないが、PCIe接続のNVMe SSDは4レーンをフルで使用可能なことが望ましい。取り付けるスロットがCPU接続なのか、チップセット接続なのかで性能が微妙に変わる。RAID0にする場合、チップセット接続のSSDを2個使用すると、CPUとチップセット間の帯域が不足し処理性能が低下する。何故そうなるかと言うと、このマザーボードに搭載されているAMD X570は、CPUとチップセットの接続がPCIe 4.0 x4となっているからである。CPU接続とチップセット接続を組み合わせた接続方法であれば、帯域不足は最小限に抑えられる。

今回は、1段目スロットと2段目スロットにSSDを取り付けた。3段目は未使用。このマザーボードは「ASRock X570 Phantom Gaming X」であり、取り付けてあるCPUは「Ryzen 9 3950X」である。3950Xのレーン構成は「1×16 + 1×4」「2×8 + 1×4」「1×8 + 2×4 + 1×4」なので、ひとつがCPU接続、残りふたつがチップセット接続である事が分かる。M.2スロットが3本あり、2段目(M2_2)がPCIeのみ対応。1段目(M2_1)と3段目(M2_3)はPCIe及びSATA3に対応している。基本的にCPUに近いスロットがCPU直結のスロットなことが多いが、一部のモデルで異なる場合がある。メーカーの仕様をしっかり確認しよう。まぁ分からなければひとつづつ試せば良いだけなのだが。

– 1 x ハイパー M.2 ソケット (M2_1), M キータイプ 2242/2260/2280 M.2 SATA3 6.0 Gb/s モジュール、および、最大 Gen4x4 (64 Gb/s) (Matisse の場合) 、または、最大 Gen3x4 (32 Gb/s) (Summit Ridge、Raven Ridge、Pinnacle Ridge の場合) までの M.2 PCIe モジュールに対応*
– 1 x ハイパー M.2 ソケット (M2_2), M Key タイプ 2260/2280 M.2 モジュール、および、最大 Gen4x4 (64 Gb/s)までの M.2 PCIe モジュールに対応*
– 1 x ハイパー M.2 ソケット (M2_3), M キータイプ 2230/2242/2260/2280/22110 M.2 SATA3 6.0 Gb/s モジュール、および、最大 Gen4x4 (64 Gb/s) までの M.2 PCIe モジュールに対応*

ASRock公式サイト

実は既に他のSSDで検証しており、2段目と3段目の組み合わせでRAID0にした場合に帯域不足になる事を確認している。つまり、「ASRock X570 Phantom Gaming X」のCPU直結M.2スロットは1段目である。兄弟マザーの「ASRock X570 Taichi」も仕様上は同じなので、こちらも1段目がCPU直結スロットだろう。

今回はRAID0のドライブにWindows 10をインストールした。UEFIでのRAIDモードの切り替えやOSインストールに関しては下記の記事で解説している。

RAIDモードでWindows10をインストールする方法を解説
RAIDモードでWindows 10をインストールする方法を解説してみる。
ベンチマークしてみる

まずは定番の「CrystalDiskMark7」で検証してみる。

概ね理想通りの結果が出ている。シーケンシャル読み込みが若干低い気がするが、RAID0であることは確認出来る。設定を変えて何回か実行してみたが、シーケンシャル読み込みは 8000~9500MB/s、シーケンシャル書き込みは 8000~8200MB/sだった。あまりやると温度が上がってスコアが下がるので程々に。

次に、SSDに特化しているベンチマーク「AS SSD Benchmark」で検証してみる。

あれ、なんか数値低くね(´・ω・`)?

何回か試してもシーケンシャルは2500~6000MB/s辺りを行ったり来たり。このベンチマークだと何故か安定しない。システムドライブにしているのでこんなものだろう。アロケーションユニットサイズも既定値の4KBのままだし。

とりあえずCrystalDiskMarkの数値は高いし問題ないだろう。実際にこの速度を体感出来るのかと聞かれると微妙なところだが。まぁ自己満足である。

リアルタイムにステータスを確認したいなら「HWiNFO64」がおすすめ。

赤い線で囲った所が最大値になっている。このモニタリングソフトはRAID Alleyの状態が確認可能なので管理人お気に入り。温度が表示されないのは残念だが。ダウンロードは下記のリンクから。

Free Download HWiNFO Sofware | Installer & Portable for Windows, DOS
Start to analyze your hardware right now! HWiNFO has available as an Installer and Portable version for Windows (32/64-bit) and Portable version for DOS.
まとめ

またしょうもない検証をしてしまったが、RAIDを検討している人の参考になれば幸いだ。シーケンシャル速度に目が行くが、重要なのはランダム速度の方である。RAID0にしてもランダム速度は殆ど伸びないので、細かいデータをたくさん読み込んだり書き込んだりすることが多い人であればRAID0にしなくても良いだろう。PCIe Gen4 SSDはシングル接続でも爆速なので、一般用途ならシングル接続で問題ない。管理人的には、データ消失のリスクを背負ってまでRAID0にするメリットは薄いと感じる。RAID0はジサカーのロマンなのだ。

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