NVMe SSD

最終更新日 2023年09月07日

NVMe SSDとは

基礎

NVMe SSDとは、NVMeに対応しているSSDです。NVMeとはNon Volatile Memory Expressの略であり、SATAではなくPCI Expressに合わせて開発されたストレージを制御する規格です。NVMeにはコネクターに関する仕様はないので、コネクターの規格とは言えません。

NVMeではPCI Expressで接続するSSD用に新たにプロトコルとコマンドセットが開発され、これらによりSSDの性能が向上し、データ読み書きを要求してから実際にデータ読み書きが行われるまでの時間が短くなります。プロトコルとはストレージの通信の決まりごと、コマンドセットとはストレージに対して何の処理を行うか命令するために使われるコマンド群です。

従来のストレージ制御規格をAHCIと呼びますが、AHCIとNVMeの違いの1つにキューに関する違いがあります。AHCIではコマンドを処理するキュー(命令)を格納する場所が1つ、NVMeでは6万5535個です。AHCIではその場所に入るキュー数が最大32個、NVMeでは最大6万5536個です。キュー数が大幅に増えていますのでNVMeだとアクセスが大幅に高速化しそうですが、一般向けのパソコンではそれほどキュー数が多くなることがありませんのであまり高速化しません。

出典
次世代ストレージNVMe SSDってナニ? - 週刊アスキー(2014/08/25更新記事)

SATA、AHCI、PCI Express、NVMeのイメージ

SATA、AHCI、PCI Express、NVMe、いろいろと用語があります。正しくないところがありますが、とりあえずSATAとPCI Expressはハードウェアに関するインターフェースの規格、AHCIとNVMeは制御等のソフトウェアに関するインターフェースの規格とイメージしておけば整理しやすくなります。

SSDに限らずHDDでもSATAとAHCIが使われてきましたが、PCI Expressで接続するSSD用に開発されたのがNVMeです。PCI Expressはビデオカード等の拡張カードで使われてきましたが、SSDでも使われるようになりました。SATAとAHCI対応SSDと比べると、PCI ExpressとNVMe対応SSDは大幅に性能が向上しています。

パソコンでもNVMe SSDが普及

NVMe SSDが登場後、しばらくはサーバー向けモデルはあってもパソコン向けモデルはありませんでした。今ではパソコン向けモデルが登場し増えていき、パソコンでもNVMe SSDが普及しました。

NVMe SSDとPCIe SSD

PCIe SSDをNVMe SSDと呼ぶことが多いです。

昔はPCIe SSDの中にNVMeではなくAHCIに対応している製品がありましたが、今ではNVMeに対応しています。

NVMe SSDとPCIe SSDは同じと言えますので、PCIe SSDをNVMe SSDと呼びます。

将来においてPCIe SSDがNVMe以外に対応することがあったり、NVMe SSDがPCI Express以外にも対応することがあるようになると、NVMe SSDとPCIe SSDは同じものと言えなくなります。

NVMe SSDとPCI Express

NVMe SSDはPCI Express接続であり、従来から使われてきたSATA接続であることがありません。

端子形状に関する規格はNVMe SSDによって違い、M.2を使用して接続するM.2 SSD、拡張スロットを使用して接続する拡張カード型SSD等があります。

将来においてNVMeと組み合わせて利用可能な新しいインターフェースが登場した場合、PCI Express接続とは限りません。

NVMe SSDとM.2 SSD

M.2 SSDを搭載しているパソコンの仕様等にNVMe SSDと記載されている場合がありますが、それほどNVMe SSDの主流はM.2 SSDです。

2.5インチSSDにはNVMe SSDがありません。

NVMe SSDには他にU.2 SSD、拡張カード型SSD等があります。

NVMe SSDとUSB外付けSSD

USB接続の外付けSSDの中にNVMe SSDと呼ぶ製品がありますが、外付けSSD内部にはPCI Express接続のSSDがあり、PCI ExpressからUSBへ変換しています。

USBの規格によって最大速度が違いますが、最大速度が速い規格であればデータ読み書き速度が速いです。

USBで最大速度が遅いとボトルネックとなってしまい、データ読み書き速度も遅くなります。

NVMe SSDと発熱

NVMe SSDは発熱が大きい

NVMe SSDは性能が高く消費電力も高いので発熱が大きいです。温度が高くなりすぎるとサーマルスロットリングと呼ぶ機能が性能を落とし発熱を抑えます。一般的には約70度を超えると、サーマルスロットリングが機能します。もしサーマルスロットリングによる性能低下が問題になる場合、NVMe SSDへの冷却の強化が必要です。

出典
M.2 SSDは冷却が必要?・・・・・・など、“ストレージのギモン” 3点を解決 - AKIBA PC Hotline!(2016/11/15公開記事)

NVMe SSDとWindowsインストール

NVMe SSDにWindows 10をインストール時、特別にデバイスドライバー用意が不要

NVMe SSDにWindows 10をインストールする場合、特別にデバイスドライバーを用意する必要がありません。ただし、マザーボードがNVMe SSDからのOS起動に対応している必要があります。

出典
SSDの導入や書き換えによる劣化を防ぐテクニック 〜SSD設定&メンテナンス 1〜 - AKIBA PC Hotline!(2016/09/07公開記事)

NVMe SSDとOS起動

NVMe SSDにOSをインストールしOS起動するには、UEFI 2.3.1以降が必要です。

少なくともUEFIのバージョンに関してUEFI 2.3.1以降が必要であり、他にも満たさなければならない条件がある可能性がありますが、いまいちはっきりしていません。

必須ではありませんが、わかっている条件です。

NVMe SSDにOSをインストールしOS起動ドライブにする場合、事前にマザーボードにてUEFIのCSM(Compatibility Supported Module)を無効に設定する必要があります。

無効に設定しなくても問題がない場合もありますが、インストールできない、起動しないトラブルが発生した場合、CSMを無効に設定してみるとよいです。

ビデオカード等、UEFIに非対応のPCパーツを使うのでUEFIのCSMを有効にする場合、ストレージに関してはCSMが無効になるように設定するとよいです。

出典
最新SSDのキホン - AKIBA PC Hotline!(2014/09/08公開記事)

NVMe SSDのファームウェア

ファームウェアの確認や更新で専用ドライバーが必要の場合あり

NVMe SSDのファームウェアの確認や更新を行う場合、モデルによってはメーカーが提供している専用ドライバーを使用している必要があります。

出典
SSDの性能を維持するためのメンテナンス術 - AKIBA PC Hotline!(2016/03/14公開記事)

NVMe SSDとセキュアイレース

NVMe SSDメーカー提供ソフトウェアを使用する

NVMe SSDに対しセキュアイレースを実行する場合、NVMe SSDのメーカーが提供しているソフトウェアを使用します。

出典
「セキュア」な消去でSSDの性能を回復、フォーマットと異なる初期化処理(2ページ目) | 日経クロステック(xTECH)(2023/05/23公開記事)


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