SATAとPCIe、SSDの接続方式の違い

ここ数年でSSDは一気に普及しました。大幅な改善や、価格が手頃になったことが大きな要因でしょう。SSDはハードディスクから交換することで一気にパフォーマンスを上げてくれるので、投資のし甲斐があるのも魅力的です。

現在市場に出回っているSSDには、接続するインターフェースによっていくつか種類があります。規格としてはSATA IIIやM.2、NVMeなどが書かれていることが多いでしょう。これらの何がどう違うのか、どれを選べば良いのか説明していきたいと思います。

SATAとPCIeの接続方式の違い

接続方式を大きく分けるとSATA形式と、PCIe形式に分けられます。

SATA接続方式とは?

SATAは現在もっとも普及しているストレージ接続用のインターフェースです。HDDやSSD、DVDドライブなどを接続するにはSATA接続がスタンダードです。SATAが普及する前はIDEという形式で接続していましたが、SATAに比べてデータ転送速度も遅く、機能的にも劣っているため現在ではほとんど使われることはありません。

SATA形式のデバイスは、マザーボードのSATAポートにSATAケーブルを刺して接続します。SATAは現在バージョン3まで規格が決まっていて、それぞれSATA I、SATA II、SATA IIIとなっています。バージョンが上がるごとにデータ転送速度も倍々に向上しています。

PCIe接続方式とは?

PCIeまたはPCI Expressは、マザーボードの拡張用インターフェースです。グラフィックカードやサウンドカード、USBポート拡張カードなど、マザーボードの機能を拡張するために設計されています。

元々グラフィックカードなど高速なデータ通信が想定されているため、PCIeで接続した場合の転送速度はSATAに比べて何倍にもなります。

しかしPCIeでストレージを接続するようになったのはごくごく最近のことで、まだ通信仕様などが標準化されきっていない点もあり、広く一般的に普及するまでには、まだ少し時間がかかると言われています。

実際の使用方法としては、M.2スロットを搭載したPCIeインターフェースカードが販売されているので、そのカードにM.2 SSDを装着して使用します。

SATAとPCIeのパフォーマンスの違い

SATAのパフォーマンス

SATA IIIのデータ転送帯域は6Gb/秒です。理論的には1秒間に600MBまでの転送速度を出すことができます。SATA Iの頃は1秒間に150MB、SATA IIで倍になり300MB、SATA IIIでさらに倍になり600MBですので、もしSATA IVが出るとすれば1秒間に1.2GBの転送速度まで出せるようになるかもしれません。

PCIeのパフォーマンス

PCIeはグラフィックカードでも使用しているPCIeポートを使用します。SATAとの大きな違いはその帯域の太さです。

PCIeはレーンという通信のための経路があり、1本から最大16本まで使用して通信をします。グラフィックカードのような大量のデータを扱うカードは16レーンを使用しますし、少ないものであれば1レーンしか使用しません。

1レーンで1秒間に1GBの転送が可能なので、用意するインターフェースカードによって速度が変わります。SATA IIIが600MB/秒なので1レーンでも既にSATA IIIを上回っています。

次世代ストレージはSATAからPCIeに変わるか?

このようにPCIeでの通信はSATA IIIを大きく上回っています。ではすべてPCIeに置き換えてしまえばよいのでは、という疑問もあるでしょうが、やはり問題があります。

現状置き換えるにあたって一番大きな問題は価格です。SATA IIIの256GBのSSDが10,000円ほどで購入できるのに対し、PCIeに接続するM.2 SSDで20,000円弱かかります。さらにM.2をPCIeに接続するためのインターフェースカードも別途必要ですので、その差はさらに開きます。SATA IIIのSSDを導入するのに比べて、2.5倍から3倍の費用がかかるのではないでしょうか。

しかしPCIeでのSSDを導入することは非常に魅力的です。現在は2レーンが主流ですが、もし最大の16レーンを使用したとして、理論上その転送帯域は16GB/秒ですから、とんでもない太さです。もちろんさまざまなボトルネックから、そんな速度は現在のところあり得ませんが、夢のある話ではないでしょうか。

接続方式ではなく記録方式の違いについては「SSDにも種類がある!記録方式の種類と特徴」の記事をご覧ください。

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