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NVMeとは?AHCIやPCIeとの違い、NVMe対応SSDの特徴を徹底解説

NVMeとは?AHCIやPCIeとの違い、NVMe対応SSDの特徴を徹底解説

SSD製品を選んだり探していたりしている際に、「NVMe」という単語を見かけた経験がある方も多いはずです。しかし、NVMeとはどのようなものかを正しく理解できている方は、意外に少ないかもしれません。そこで今回は、NVMeがどのようなものであるかを解説しつつ、同時によく見かける「M.2」や「PCIe」との違いについても詳しくご紹介します。

NVMeとは

NVMeとは「Non-Volatile Memory Express」を略した呼び名です。SSDをはじめ、不揮発性メモリを使用したフラッシュストレージのために最適化された通信プロトコルを指します。NVMeは、従来の通信プロトコルであるAHCIと比較し、以下のような点について改良が行われています。

  • 4KBのデータを転送する際、従来は2つ必要であったメッセージが1つだけで済む。
  • コマンド処理のためのキューが従来の1個から6万5536個へ大幅に増えている。

コマンド処理速度のキューが増えているため、ディスクI/O(データの読み書き操作)を一挙に多数同時処理するようなサーバーなどに用いた場合は、大幅な処理高速化が見込める点が特徴です。
サーバーなどの用途以外でも、データ処理がより高速であることが求められる人工知能(AI)や、機械学習用のストレージにおいて、NVMeが活用される機会が多くなっています。

NVMeとM.2、PCIeやAHCIとの違い

SSD製品について調べていると、NVMeとともに「M.2」や「PCIe」、「AHCI」などの用語も同時に目にする機会が多いはずです。ここでは、それらとNVMeの違いについてご紹介します。これらの規格の名称についてある程度知っておくことで、SSDを選ぶ際もその知識が役に立つでしょう。

M.2はSSDの接続端子の規格

M.2とは、SSDの接続端子について定めた規格の名称です。mSATAという規格の後継で、M.2 SSDのなかにもSATAタイプやPCIeタイプなどがあり、外観も長さや接続端子の形状などで複数の種類があります。パソコン本体の小型化を図れるというメリットがあり、モバイルノートパソコンやタブレットなどの小型デバイスのストレージとして適しているSSDです。

「M.2を採用したSSDは高速」といわれることもありますが、一概にそうとは限りません。厳密にいうと、高速なSSDを使いたい場合は「NVMeを採用したM.2 SSD」を選定する必要があると考えると良いでしょう。

PCIeとは「接続」のこと

PCIeとは、SATAと同様に拡張バスや拡張スロットの接続規格を指す名称です。「Peripheral Component Interconnect-Express」を略した呼び名で、SSDに限らずメモリの接続方式としても普及しています。NVMeが通信プロトコルとして採用されているSSDの接続規格は、PCIe接続となります。よく「PCIe3.0×NVMe接続のSSD」などのように紹介されますので、この呼び名を知っておくとデータ処理速度にこだわってSSDを選びたい際には役立つでしょう。

AHCIはNVMeと同じく通信プロトコル

AHCIとは「Advanced Host Controller Interface」の略称で、SATA接続のHDDに最適化された通信プロトコルです。前述のようにNVMeはコマンド処理のためのキューを6万5536個持ちますが、AHCIはキューが1つしかないなど、NVMeと比較すると性能は劣ってしまいます。
またAHCIは、あくまでSATA接続に最適化された通信プロトコルのため、SSDのようなフラッシュストレージのデータ処理速度を向上させる役割は持っていません。

データの記憶方式は速度に関係ある?

通信プロトコルとしてNVMeを採用したSSDを探しているなら、「SLC」や「MLC」などの単語を見かけた経験がある方も多いことでしょう。SLC、MLCとは、セル(データを保存する場所)1つにつき格納できるデータの容量を表すものです。

「SLC」は、セル1つあたり1bitの情報しか保存できませんが、その代わり不具合の発生が少なく耐久性に優れている点が特徴です。それに対して「MLC」や「TLC」、「QLC」は、1つのセルにより大きなデータを保存することが可能ですが、データの劣化や不具合がSLCと比較し発生しやすくなるというデメリットがあります。

記録方式がデータの処理速度に直結するわけではありませんが、SSDの耐久性や信頼性に関係する部分なので、購入時に確認すると良いでしょう。

PCIe接続でNVMeのM.2 SSDが最も高速

データ転送速度の速いSSDを使用したい場合には、PCIe接続で通信プロトコルとしてNVMeを採用しているM.2 SSDを選ぶ必要があります。

規格の世代(Gen)によってデータ転送速度は微妙に異なりますが、製品によっては4000MB/sといった速度を出すことも可能です。従来のSATA接続を採用したSSDの場合、転送速度の理論値は600MB/s程度ですから、約7倍もの速度を出せる可能性もあります。

まとめ NVMeとは次世代のインターフェース規格

優れた処理能力を持った通信プロトコルであるNVMeは、インターフェース規格の全体的な機能を向上させるうえで大きな役割を果たしているといえます。できるだけ高性能・高機能なフラッシュストレージを選びたいという場合には、NVMeを採用したSSDを選ぶと良いでしょう。

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