SSD の速度をテストするのに、巨大なファイルを 1 つコピーすることがひどい方法である理由

新しい SSD を購入したのでテストしたいと考え、大きな zip ファイルを取得して 2 つのドライブ間でコピーします。転送速度をリアルタイムで監視することは、新しい SSD の速度を確認する簡単な方法のように思えます。

このテストでは SSD のパフォーマンスについて何らかの情報が得られますが、必ずしもドライブ自体について考えられる結果が得られるとは限りません。実際には、表示される速度は、SLC キャッシュなどのいくつかの要因により、非常に誤解を招く可能性があります。

ファイルをコピーすると、SSD だけでなく転送全体がテストされます

最も弱いリンクと同じ速さです

ファイルのコピーは SSD の現実的なテストであると思われるかもしれませんが、信頼できるベンチマークには程遠いです。理想的な条件下でも、転送速度は最も弱いリンクによって制限されます。

同じ SSD 内のあるフォルダーから別のフォルダーにファイルをコピーする場合、ドライブはデータの読み取りと書き込みで内部帯域幅を分割するため、ピーク パフォーマンスを測定するのに適した方法ではありません。また、ファイルが特に大きい場合、または SSD がすでにほぼいっぱいになっている場合は、ガベージ コレクションが強制的にトリガーされ、さらにパフォーマンスが低下する可能性があります。

これらすべての要因により、テストは読み取り/書き込み混合ワークロードになり、特定のタスクのテストには適していますが、ドライブがシーケンシャル読み取りまたは書き込み速度のピークに達することはありません。

1 つの SSD からテスト対象の SSD に大きなファイルをコピーすることは、シーケンシャル書き込みパフォーマンスを測定する非常に優れた方法ですが、別の潜在的なボトルネックが発生します。

両方のドライブの利用可能な空き容量、ソース ドライブの速度、マザーボードと接続を介して利用可能な帯域幅、USB エンクロージャとケーブル、RAM キャッシュ、バックグラウンド アクティビティ、および Windows による転送の処理方法はすべて、結果に影響を与える可能性があります。

肝心なのは、このテストは特定のシナリオでのパフォーマンスを測定するということです。測定する速度はそのタスクに関連しており、たとえば、内部 SSD から外部 SSD にファイルを頻繁に転送する場合には役立ちますが、SSD の全体的なパフォーマンスについてはあまりわかりません。

十分な量のファイル転送により、キャッシュされた書き込み速度と持続的な書き込み速度が明らかになりますが、全体的な SSD のパフォーマンスは明らかになりません。

そうならないまでは速い

単一の大きなファイルを移動することが SSD テストのすべてではありませんが、まったく役に立たないわけではありません。先ほど説明した主なボトルネック、つまり書き込み先の空の SSD、その大部分を埋める大きなファイル、十分に対応できる速度のソース ドライブ、転送の制限を回避するのに十分な帯域幅を備えたマザーボードまたは USB エンクロージャを解決したとします。

初めてファイルのコピーを開始すると、SSD の宣伝されているシーケンシャル書き込み速度に比較的近い書き込み速度が表示される場合があります。

ただし、転送が進むと、速度が突然大幅に低下する場合があります。転送速度が 4GB/s 程度からわずか 80MB/s、あるいはそれ以下に低下することも珍しくありません。超高速であるはずの NVMe SSD、ケーブル、またはオペレーティング システムに何か問題があるのではないかと思うかもしれませんが、これは最新の TLC および QLC ドライブではまったく正常のことです。

これは、これらのドライブが擬似 SLC キャッシュと呼ばれるものを使用することが多いために発生します。 SLC NAND フラッシュはセルあたり 1 ビットを格納しますが、TLC と QLC はセルあたりそれぞれ 3 ビットと 4 ビットを格納します。セルあたりに保存するビット数を少なくすると書き込みが高速になるため、SSD のコントローラーは、セルあたり 1 ビットだけを一時的に保存することで、TLC または QLC NAND の一部を SLC のように使用できます。これにより、ドライブは、後でデータを通常の TLC または QLC 形式に折り畳む前に、専用の SLC フラッシュを使用することなく、より高速にデータを書き込むことができます。

このいわゆる擬似 SLC キャッシュの問題は、容量が限られていることです。ドライブの空き領域よりも早く利用可能なキャッシュがいっぱいになると、書き込み速度がドライブの設計に応じて、ドライブのネイティブの TLC または QLC 書き込み速度まで低下する可能性があります。

これらは「偽の」速度ではありません。擬似 SLC キャッシュにより、SSD は比較的手頃な価格でありながら、超高速の転送速度を実現できます。欠点は、使用可能なキャッシュを使い果たすほど転送が大きい場合、最終的にドライブの持続的な書き込み速度が低下することです。

利用可能な SLC キャッシュの量は、ポストキャッシュ書き込み速度と同様に、SSD のモデルと容量によって大きく異なる可能性があることに注意してください。どちらも、ドライブが初期転送速度を維持できる時間と、キャッシュがいっぱいになった後の書き込み速度に影響します。

小さなファイルを移動すると、巨大な転送では測定できないパフォーマンスの違いが明らかになります

小さなファイルは異なるルールに従います

SSD をテストするために 1 つの大きなファイルを移動する場合の「本当の」問題は、シーケンシャル速度からはランダム読み取り/書き込みパフォーマンスがあまり分からないことです。これは生のスループットの点ではるかに遅くなる可能性があり、多くの場合、日常の使用に関連しています。

たとえば、ゲームやプログラムでは、単一のファイルを最初から最後まで読み取るのではなく、さまざまな場所から多数の小さなファイルやデータの塊を読み込む必要がある場合があります。小さなファイルでいっぱいのフォルダーをコピーする場合は、1 つの大きなファイルをコピーする場合と同様に動作します。

興味深いことに、新しい世代の PCIe では、ランダム読み取り/書き込みパフォーマンスがシーケンシャル速度ほど大きくならないことがあります。そのため、SSD がより高い最大帯域幅を宣伝しているからといって、SSD のパフォーマンスが向上すると想定すべきではありません。

特に、高速なシーケンシャル速度を求めて SSD を購入しない場合は、自分の価格帯の SSD を個別にテストして、どれが最良の価値を提供するかを判断する必要があります。

仕様を確認し、複数のテストを実行して SSD のパフォーマンスを判断します

SSD が大規模なファイル転送をどのくらい速く処理するかをテストすることは、キャッシュされた書き込み速度と持続的な書き込み速度を示す有用な指標となりますが、全体像を把握するには、それを合成ベンチマークや実際のワークロードと組み合わせる必要があります。

ただし、テストを実行する前でも、SSD のパフォーマンスの多くは仕様シートから推測できます。 TLC はコストが高くなりますが、あらゆる面で QLC より優れています。また、特に SSD を常にほぼフル状態にしておくと、DRAM キャッシュの存在がパフォーマンスにかなり顕著な影響を与える可能性があります。