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NVMe とは何ですか?
ここ数か月間、NVMe が話題になっていますが、一体何のことなのか疑問に思われるかもしれません。
NVMeイニシアチブには複数の企業が関与しています。本レビューでは、IntelとそのSSD 750 SSDに焦点を当てます。ただし、この製品が採用しているインターフェースは複数の企業によって共同開発されました。多くの企業が既にNVMe製品を市場に投入していますが、そのほとんどはエンタープライズ分野向けです。
この技術は既に様々なプラットフォームに普及しており、WindowsではIntel SSD 750が主流です（Windows 8.1にはすでにネイティブNVMeドライバが搭載されています）。私はIntelのNVMe対応製品をMicrosoftのネイティブドライブとIntel独自のソフトウェアでテストしましたが、Intelドライバの方がパフォーマンスが優れていることがわかりました。同社はWindows 7用のSSD 750ドライバも提供しています。
IntelがSandy Bridgeアーキテクチャを発表した当時は、DDR3-1600が主流でした。DDR4を搭載したHaswell-Eの登場により、主流のDRAM転送速度は2400 MT/sに達し、愛好家向けキットでは3000 MT/s台を実現しました。その間、ハードドライブの性能はシーケンシャル操作で150～200 MB/s台に留まりました。AHCIコマンドセットを採用したSSDは、この差を埋めるのに役立ちました。しかし、機械式ディスク用に設計されたインターフェースであるSATAの限界により、将来の製品の成長は急速に制限されました。
Intel SSD 750はアドインカードのカテゴリーに分類されますが、IntelはSFF-8639コネクタを備えた2.5インチトリムもリリースしています。この18チャネルコントローラーは、SATA Express (SATAe) やM.2フォームファクターでの使用を想定して設計されたものではありません。
一部のマニアは、SATA Express対応製品が現在入手困難であることに失望しています。しかし、人それぞれ好みは違いますよね？現時点では、PCIe 2.0 2レーン（1000MB/秒）のSATAeは、高性能SSDには既に遅すぎます。市場に投入される最初のSATAe製品がSSDではないとしても驚きません。Western Digitalは既にSATAeを採用したハイブリッドドライブの開発で大きな進歩を遂げています。
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これらのフォームファクタには、コネクタの種類だけでなく、仕様も付随します。消費電力と冷却能力も重要な考慮事項です。幅、奥行き、厚さがガム1枚程度しかないM.2 SSDでは、大型ヒートシンクを備えたHHHL PCIeカードと同じ量の熱を放散できません。Intel SSD 750 SSDの定格は最大25Wです。M.2 SSDの消費電力は10W未満に制限されています。
SSD 750の2.5インチ実装では、SFF-8639コネクタが採用されています。インターフェースケーブルのもう一方の端には、SAS 12Gb/s RAIDコントローラおよびHBAでカード上のフットプリントを縮小し、信号整合性を向上させるために導入されたmini-SAS HDコネクタがあります。
SATAは回転メディアの性能向上に必要な変更をもたらしましたが、フラッシュの速度を想定して設計されたものではありませんでした。最初のSATA 6Gb/s SSDは、シーケンシャルワークロードにおいてインターフェースの制約を受けていました。コマンドセットは、測定されたレイテンシが高いストレージデバイス向けに設計されていました。PCIeバスを介してCPUに直接接続するNVMeは、物理的なレイテンシと基盤となる通信レイテンシの両方を削減します。
コマンドセットは、コマンドのサイズとI/O操作の完了に必要な数を減らすことで、レイテンシを削減します。つまり、バックエンドでやり取りされるデータ量が減り、帯域幅とCPUオーバーヘッドが同時に解放されます。
NVMeの興味深い点の一つは、新しいキュー深度の制限です。SATAは一度に1つのコマンドを32のキューでサポートしますが、NVMeは一度に最大64,000のコマンドを64,000のキューでサポートします。クライアントのワークロードが上限に近づくことは決してありません。同時に、マルチタスクのパフォーマンスはすぐに向上するはずです。
NVMeは、複数のプロセッサコアからのコマンドを同時にサポートし、リクエストに優先順位を付けます。これは、クライアント環境よりもエンタープライズワークロードにメリットをもたらすもう1つの機能です。
クライアントユーザーにとって、NVMeは低レイテンシを実現します。これにより、ユーザーエクスペリエンスが向上し、PCの全体的な満足度が向上します。
今年後半には、Ultrabookやタブレットなどのモバイルプラットフォーム向けに開発されたコンシューマー向けNVMeデバイスのバッテリー駆動時間が延長される予定です。新しい仕様は自律的で、ストレージデバイスが低電力状態への切り替えを制御します。
NVMe はすでにリビジョン 1.1 になっていますが、グループは将来の使用に備えてコマンド セットをさらに最適化する作業を行っています。
不揮発性メモリは、現在のNANDフラッシュメモリに限定されません。NVMeは最終的に他のストレージ技術と連携するでしょう。3D NANDは今後数世代の製品に搭載される見込みですが、既に代替となる新しい技術が開発されています。
