つぶやく
2014/03/13 11:00レビュー
「データセンター向けSSDをPC向けにチューンしたモデル」は，日常的な用途で速かった
Intel Solid-State Drive 730
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IntelのSSDというと，性能重視のSolid-State Drive 500シリーズと価格対性能比重視のSolid-State Drive 300シリーズがゲーマーの間でもよく知られていると思うが，新しく加わった700番台にはどういう特徴があり，どれだけの性能を持っているのか。入手したサンプルをテストし，その実態に迫ってみたい。
SSD 730はデータセンター向けSSDのカスタム版
第3世代のIntel製コントローラと20nm NANDを搭載
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ちなみに，デスクトップPC＆ノートPC向けのIntel製SSDとして見た場合，SSD 730は，3桁型番が採用されて初の，Intel製コントローラ採用モデルとなる。Intel製コントローラの採用されたSSDが一般ユーザー向け市場に登場するのは，同社初のSSD製品として話題を集めた「X25-M Mainstream SSD」（以下，X25-M）以来だ。
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なお，SSD 730の製品ラインナップは容量480GBモデルと同240GBモデルの2つで，今回入手したのは，写真からも推測できるとおり480GBモデルだ。2.5インチSSDとして標準的な7mm厚タイプで，重量は実測約80g。接続インタフェースはSerial ATA（以下，SATA） 6Gbpsとなっている。
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もっとも，外見より重要なのは中身だろう。最終製品でSSDを分解するのはメーカー保証外の行為であり，分解した時点で保証は失われる点は十分に注意してほしいが，SSD 730は上部の4本のビスを外すだけで“殻割り”が可能。物理的には，容易に中の基板を拝むことができる。
 上面のビス4本を抜いて“殻割り”すると基板にアクセスできる。上面の金属には絶縁のためと思われるシールが貼られていた。シールは，熱伝導性が確保されている可能性もありそうだが，断言まではできない |
 裏板を剥がしたところ。黒い樹脂は基板を固定するスペーサーだ。裏面側金属のシールは絶縁耐熱ポリイミドフィルム（通称カプトン）のように見える。コントローラがある面なので高熱になりやすいのだろう |
基板では，両面に各種LSIが実装されているのが分かるが，具体的に見てみると，筐体に入った状態だと本体底面側となる，Intelロゴのプリントされた側（以下，表面）にはSSDコントローラとキャッシュメモリと合計8枚のNAND型フラッシュメモリが，その反対側（以下，裏面）側にはやはり合計8枚のNAND型フラッシュメモリが搭載されていた。NAND型フラッシュメモリは，20nmプロセス技術を用いて製造される製品だという。
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型番は，最後の3文字がAA0→BA0→CA0といった具合で地味に変わっているだけだが，おそらく……というかまず間違いなく，コントローラ内部の設計は大きく変えられている。
というのも，先に述べたとおり，SSD 730で搭載されるPC29AS21CA0というコントローラが，データセンター向けSSDたるSSD DC S3500とSSD DC S3700に搭載されているからだ。SSD DC S3500は20nmプロセス技術，SSD DC S3700は32nmプロセス技術を用いてそれぞれ製造されるNAND型フラッシュメモリを組み合わせた製品となっている。32nm世代のNAND型フラッシュメモリを採用するSSD DC S3700のほうが，より耐久性の高い上位モデルという位置づけである。
と，ここでピンときた人もいると思うが，SSD 730とSSD DC S3500で，コントローラとNAND型フラッシュメモリの組み合わせは一致している。この点をインテルに問い合わせたところ，「指摘のとおり，（SSD 730は）SSD DC S3500シリーズをベースとしたエンスージアストモデル」であるという回答が得られたので，SSD 730は，SSD DC S3500を一般PC用途用にチューンしたものということになるわけだ。
では，どこがチューンされているのか。Intelによれば，まずSSDコントローラの動作クロックを400MHzから600MHzに高めているという。さらに，NAND型フラッシュメモリのバスクロックを83MHzから100MHzに高めてあるとのことだ。要は，メーカーレベルでのクロックアップがなされているのである。
具体的にスペックがどう異なるのか，公開されているデータを基にまとめてみたものが表1となる。IntelはSSD DC S3500シリーズにおける容量ごとのスペックを公表していないようで，ざっくりした比較になってしまうが，参考にしてほしい。
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一目瞭然ではあるが，スペック上の性能値は逐次アクセス（シーケンシャルアクセス），ランダムアクセスともにSSD 730のほうがSSD DC S3500シリーズより高い。とくに4KBのランダムアクセス性能はSSD 730がSSD DC S3500を圧倒しているので，単にコントローラのクロックを1.5倍へ引き上げているだけではなく，ファームウェアレベルでも，データセンターではなく一般的なPC用途に向けたチューニングがなされているのだろう。
消費電力は意外にも，クロックアップの“効果”が大きそうなアクティブ時ではななく，アイドル時がSSD DC S3500比で1.5倍に跳ね上がっている。
もうひとつ興味深い違いは，SSD DC S3500でサポートされるAES暗号化の機能がSSD 730ではサポートされていない点だ。インテルによれば，性能を最大化するため，SSD 730ではあえてAES暗号化機能を無効化しているとのことで，データは暗号化をすることなくNAND型フラッシュメモリに書いているようだ。
4KBのランダムアクセス性能，とくに書き込み性能のスペックでSSD 730がSSD DC S3500を圧倒していることは触れたが，もしかするとそこには，AES暗号化機能の無効/有効による影響もあるかもしれない。
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SSDコントローラから始まって，スペック全体まで話が及んでしまったが，もう一度基板に戻っておこう。SSDコントローラの近くに2つ並んだ小さめのLSIには，Micron Technologyのロゴマークと「3JE77 D9QBJ」なる刻印があった。D9QBJというコード――Micron Technologyでは「FBGA Code」としている――は4GbitのDDR3 SDRAMを表すようなので，合計容量1GBのキャッシュメモリという理解でいいと思われる。
NAND型フラッシュメモリの型番は「29F32B08MCMF2」。1枚あたり32GBの容量を持つので，16枚での総容量は512GBとなる。公称容量480GBとの間にあるギャップの32GBは，エラー訂正および予備領域のために予約されているという理解で，こちらもまず間違いない。
 基板上で目を引くのは，基板の端に切り欠きを設け，そこにニチコン製の電解コンデンサを実装していること。なかなかユニークだ |
 基板上にはWinBond Electronics製のシリアルEEPROMも実装されていた。ファームウェアが格納されていると思われる |
SSD 530の容量480GBモデル，そしてSSD 840 Proの容量512GBモデルと比較
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そのほかテスト環境は表2のとおり。今回はテスト対象のSSDをDドライブに設定し，各種ベンチマークアプリケーションはDドライブにインストールするかDドライブをターゲットとして実行することにしている。
PCの標準的な動作環境におけるスコアを見る目的から，今回はCPUの自動クロックアップ機能「Intel Turbo Boost Technology」は有効化済みである。
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なお，SSD 730では従来の一般PCユーザー向けIntel製SSDに引き続き，「SSD Toolbox」を使った最適化などがサポートされるが，テスト開始時点ではSSD 730に対応するSSD Toolboxがリリースされていないため，ソフトウェア類の評価は省略せざるを得ない。この点はあらかじめお断りしておきたい。
PCMark 8でのスコアでは，僅差ながらSSD 730がSSD 530やSSD 840 PROより優位に
最初に，Futuremark製のPC総合ベンチマークアプリケーションである「PCMark 8」（Version 2.0.204）に用意されたストレージテスト，その名も「Storage」の結果から見ていこう。
PCMark 8のStorageテストは，5本の一般PCアプリケーションに加え，「Battlefield 3」および「World of Warcraft」のゲームを実際に動かしたときのディスクアクセスパターンを再現するワークロードを3回繰り返し，ストレージの平均転送速度を見るという，極めて負荷の高いものだ。また，3回実行した平均値をとっているため，スコアのブレも比較的小さいという特徴がある。
そのスコアをまとめたものがグラフ1だ，SSD 730は，SSD 530比で約2％高いスコアを示した。対SSD 840 PROだと，厳正を期せばSSD 730のほうがスコアは約0.4％高いものの，ここは「ほぼ互角」と述べたほうがフェアではなかろうか。
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続いてグラフ2は，Storageテスト中の平均転送速度を追った結果で，ここではSSD 730が比較対象に対して優位なスコア差を付けている。対SSD 530では約53％も高いスコアだが，これは，SSD 530が，LSI製の「SandForce」SSDコントローラを採用していることと無関係ではないだろう。
SandForceコントローラは，データを圧縮してフラッシュメモリに格納する仕様を採用しているため，圧縮しづらいメディア関係のデータを書き込もうとすると，圧縮処理がボトルネックとなり得るからだ。
対SSD 840 PROだと，SSD 730は約5％高いスコアを示した。高性能で知られるSSD 840 PROを，5％とはいえ上回ったことは評価できるところである。
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グラフ3は，Storageテストに含まれるBattlefield 3とWorld of Warcraftのスコアを抜き出したものだ。ここでのスコアは「ゲーム実行のワークロードを完了させるのに要した時間」なので，グラフは短いほど高速ということになるが，ここでの3製品はほぼ横並びと述べていい。確かにスコア自体はSSD 730が最も良好ではあるものの，その差は数秒なので，体感できるかというと微妙なところだ。
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以上，PCMark 8のスコアを見る限り，性能の高いSSD同士なので僅差ではあるものの，総合的に見てSSD 730のスコアが最も高いとは述べて問題なさそうだ。
では，なぜこういう結果が生まれているのか。異なるベンチマークアプリケーションで，そのあたりを探ってみることにしよう。
CrystalDiskMarkだとSSD 730優位を窺わせるスコアは得られない
まずは定番のストレージベンチマークである「CrystalDiskMark」（Version 3.0.3ja）だ。今回も，過去に筆者が行ったSSDのレビューと同じく，テストデータ「デフォルト（ランダム）」を選択し，テスト回数も標準の5回に設定したうえで，テストを連続3回実行し，その平均をスコアとして採用することにしている。
グラフ4はCrystalDiskMarkの逐次アクセス性能をまとめたものになる。「Sequential Read」が読み出し，「Sequential Write」が書き込みのスコアだ。
今回テストに用いた3製品だと，逐次読み出しではSSD 730のスコアが最も低い。比較対象の2製品がいずれも500MB/sを超えているなかで，SSD 730が480MB/s超といったところに留まり，PCMark 8の結果と異なる傾向を示したのは興味深いところである。
逐次書き込みだと，圧縮しづらいランダムデータにSandForceコントローラが手こずり，SSD 530が大幅にスコアを落としてしまうが，SSD 840 PROとの比較だと，SSD 730のスコアは約97％。ここでのスコアからSSD 730の優位性を探すのは難しい。
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続いては，512KB単位のランダム読み出しおよび書き込みのスコアをグラフ5で見てみよう。
やや大きめのデータをランダムに読み出したり，書き込んだりするため，I/Oの処理とデータ転送速度の双方が“効いて”くるテストだが，ここでのスコア傾向も，逐次アクセスのそれと同じだ。読み出し性能でSSD 730はSSD 530に届かず，書き込み性能だとSSD 840 PROに対して一歩及ばない。
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4KBという小さなデータの読み出しと書き込みを，QD（Queue Depth）＝1で実行するテストの結果がグラフ6だ。
少し補足しておくと，SATAは，「Native Command Queueing」（以下，NCQ）と呼ばれる機能により，最大32個のコマンドをストレージに送って，ストレージ側でコマンドを実行しやすい順に並べ替えて実行できる。しかしここでは，コマンドをあえて並べ替えず，1つずつ（QD＝1）実行する。SATA以前の仕様ではNCQに対応していなかったため，この種のアクセスは現在でも多く発生するとされているが，そのテストだという理解でいいだろう。
というわけでスコアだが，SSD 730とSSD 840 PROはほぼ横並びだった。なお，SSD 530のスコアが書き込み時に大きく落ちるのは，ここまでも何度か指摘してきたSandForceコントローラの影響と見て間違いない。
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グラフ7は，4KB単位のランダムアクセスを，QD＝32で実行するテストのスコアとなる。ストレージに32個のコマンドを送って実行させることで，ストレージのI/O性能を最大限に引き出そうとするテストになっている。
SSD 730とSSD 830 PROを比較すると，読み出しでは後者が，書き込みでは前者が優勢ながら，総合的にはほぼ互角といったところか。
なお，ここではSandForceコントローラを搭載するSSD 530は目立ってスコアが低いが，これはコントローラの世代的なところが関係しているのだと思われる。
SATA 6Gbpsの転送速度は500MB/sを超えたところで頭打ちになる。2012年末頃以降に登場したSSDコントローラは，頭打ちが見えてきた逐次読み出し性能の代わりに，それ以外のI/O性能を伸ばすことを重視し始め，結果として飛躍的にI/O性能が向上した。ある意味でLSI（というか，LSIに買収される前の旧SandForce）が火を付けたところもあるのだが，このことから“それ以前”のコントローラを採用するSSD 530のI/O性能に関するテストは少々キツい結果になるのだ。
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以上のように，CrystalDiskMarkでは，「SSD 730がSSD 840 PROより若干優勢」という，PCMark 8で得られたスコアは出ていない。むしろ，SSD 840 PROの逐次アクセス性能とランダム512KBアクセス性能の高さが目立つことになった。
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なお，今回はテスト条件を揃える目的から横並びの比較は行わないが，圧縮しやすいデータを用いれば，SSD 530もそこそこの成績は残せる。テストデータを「All 0x00（0-Fill）」に設定して1回実行したときのスクリーンショットを，参考までに右上に示しておきたい。
読み出しと書き込みの混在する，連続的なランダムアクセスに強いSSD 730
次は「Iometer」（Version 1.1.0-rc1）だ。Iometerはストレージに高い負荷をかけて性能をテストするベンチマークツールで，とくにI/O性能を見るための機能を多く持っている。
今回は「4KB単位のランダム読み出しと書き込みを50％ずつ混在させた状態でディスクアクセスを5分間実行し，その間のIOPS（I/Os Per Second。1秒あたりのI/O数）を取得する」こととした。テストサイズは1GBで，QD＝32としている。
念のためテスト設定のスクリーンショットを下に示しておくので，参考にしてほしい。
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結果はグラフ8のとおりで，文句なしにSSD 730の圧勝だ。総合スコアとなる「IOPS」だと，SSD 730はSSD 530に対して約26％，SSD 840 PROに対して約85％も高い値を示した。
SSD 530のスコアが相対的に高いのも目を引くところだが，これはIometerデフォルトのテストデータが，圧縮しやすい，単純なパターンの繰り返しになっていることが効いているのだと思われる。
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ともあれ，この結果からは，「SSD 730は，読み出しと書き込みの混在する，連続的なランダムアクセスに強そうだ」と言える。実アプリケーションではランダム性のアクセスが多くの割合を占めるので，それが，PCMark 8における若干の優位性につながっているのだろう。
HD Tuneの逐次書き込みテストでは
少し奇妙な挙動が見られる
テストの最後は「HD Tune」（Version 5.50）だが，ここで少し奇妙な挙動が見られた。
HD Tuneの逐次書き込みテスト「Sequential Write」は，ファイルシステムを介さずにストレージ操作を行う「低レベルI/O」を使って，ストレージの先頭セクタから最終セクタまで，だらだらとデータを書き続けながら転送速度を計測するものになっている（※なのでテストにあたってはパーティションを削除する必要がある）。
HDDの場合，メディアの内周と外周とでヘッドとメディアの相対速度が異なることになるため，先頭セクタから最終セクタにかけて転送速度が徐々に低下することになる。アプリケーションの名称からも想像できるように，HD Tuneは本来，そうしたHDDの傾向を見るためのテストであり，ヘッドやメディアといった物理的な制限がないSSDの場合，先頭セクタから最終セクタにかけて，転送速度が変化したりすることはまずなく，その用途でHD Tuneを使うのは適切でない。
ただ，内蔵キャッシュの影響が見られることがあるため，SSDでも無意味なテストとも言えない。そんなわけでHD Tuneを使ってみたのだが，ここでSSD 730の平均書き込み速度はなんと200MB/s台まで落ち込んでしまった。下に示したのがそのスクリーンショットである。
グラフは縦軸が転送速度，横軸が書き込みセクタ位置（を容量表示に直した値），SSD 730の書き込み速度は一定間隔で変化しており，先頭から約50GBまでは最低値が100MB/sを割り込んでしまう。約50GBのあたりを境に，約200MB/sが最低ラインになるようだ。
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比較対象として用意したSSD 530やSSD 840 PROではどうかというと，そういった変化は見られない。下に2枚示したスクリーンショットは上がSSD 530，下がSSD 840 PROのもので，前者はやや変動が大きいものの，それでも±150MB/s程度の範囲に収まり，平均書き込み速度も374MB/sが確保されている。
変動の規則性を欠いている点が気になるかもしれないが，これはSandForceコントローラによる圧縮のスループットが一定でないためだろう。SSD 730で見られる，規則的で大きな変動とは原因が異なると見ていい。
一方のSSD 840 PROは，平均413MB/s程度で，先頭から最終まで推移する。キャッシュメモリの影響と思われる細かなギザギザはあるものの，その変化量も±4MB/s程度と小さい。
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| SSD 530に対して実行したHD Tune「Sequential Write」の結果 |
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| SSD 840 PROに対して実行したHD Tune「Sequential Write」の結果 |
比較対象と比べて圧倒的に大きな変動が起きているSSD 730でもキャッシュの影響は真っ先に考えられる。本稿の序盤でも紹介したように，SSD 730のDRAMキャッシュ容量はチップを見る限り1GBで，先ほど示したテスト結果からするに，ピークの横幅は1GBくらいのように見えなくもない。なので「連続書き込みでキャッシュがいっぱいになるとNANDフラッシュへの転送が終わるまで転送速度が落ち，それを繰り返している」と見ることも不可能ではない。
そして，そうであればCrystalDiskMarkでテストサイズをキャッシュ容量以上にすればスコアが明らかに低下するはずだ。
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もっともはっきり言えば，低レベルI/Oで，連続したセクタにダラダラと書き込み続けるというような動作は，普通のアプリケーションでは起こらない。なので，奇妙な現象ではなあるのだが，気にする必要はおそらくないものと思われる。
日常的な運用でこそ
良好な性能を期待できそうなSSD 730
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ただ，比較対象として用意したSSD 840 PROと比べると，逐次アクセス性能は明らかに低いなど，圧倒しているわけではない。テストの考察時にも述べたとおり，Serial ATA 6Gbpsでは転送速度が500MB/sを超えたあたりから頭打ちになる傾向がある。実際，SSD 840 PROが見せる逐次アクセスの性能は限界に近いものであり，それ以上の伸びというのは期待しづらい。
そんななかで使い勝手を向上させるためにはI/O処理性能を伸ばすしかなく，その意味において，IntelがSSD 730で目指した方向は正しいと述べていいだろう。また，従来製品を圧倒しているかどうかはともかくとして，実アプリケーションにおける使い勝手は良好と言える。
あえていえば，「非常に大きなファイルの読み書きだと，SSD 840 PROと比べて性能は若干低い」が，その点を気にすべきは，SSDに大きなデータをどかどか放り込んで使う人だけだろう。Windowsをインストールして使う分には，現状，トップクラスの性能を持つSSDである。
残念ながら原稿執筆時点では店頭価格などの情報が得られていないため，価格帯性能比の話はできないが，一般PCユーザー向けSSDのハイエンド市場にIntelが戻ってきたこと，それ自体は素直に歓迎したいところだ。
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