SSDの記憶容量

最終更新日 2023年09月07日

基礎

SSDの記憶容量とは、SSDに保存できるデータ量です。キオクヨウリョウと読みます。略して容量と呼ぶ場合もあります。

メモリーセルの記憶データ量を増やしSSDの記憶容量を増やす

SSD内部のスペースに限りがあるので、SSDの記憶容量にも限度があります。そこでフラッシュメモリーを構成するメモリーセルに記憶するデータ量を増やす方法が登場しました。1ビットのデータを記憶するメモリーセルをSLCと呼びます。2ビットはMLC、3ビットはTLC、4ビットはQLCです。単純にメモリーセル以外が同じとすると、SLCからMLCにするとSSDの記憶容量が2倍です。MLCからTLC、TLCからQLCも同じく2倍です。

フラッシュメモリーのプロセスルールの微細化

フラッシュメモリーのプロセスルールの微細化もSSDの記憶容量の向上に貢献しています。微細化が進めばフラッシュメモリーチップ当たりの記憶容量が増え、SSDの大容量化に貢献します。

SSDの大容量化に貢献する機能

メモリーセル当たりの記憶容量を増やしたり、フラッシュメモリーのプロセスルールの微細化を進めたりすると、フラッシュメモリーの書き換え可能回数が減る、データ読み込みエラーが発生しやすくなる、以上の問題が出てきます。これらの問題はウェアレベリングを採用し、誤り訂正を強化することで解決しています。寿命やデータ読み込みエラーについて気にする必要がありません。

ウェアレベリングとは、データ書き込みが論理ドライブ全体に不均等に分散されている場合でも、フラッシュメモリーの物理的な場所全体に書き換え回数を分散させる機能です。誤り訂正とは、SSDが記憶するデータの間違いを検出し正しく直すことです。

SSDに空き記憶容量が必要な理由

SSDを使用する場合、ある程度の空き記憶容量が必要です。大量のデータ書き込みが発生したとき、記憶容量不足になる可能性を抑えられるためです。

データ書き込み速度が低下する可能性も抑えられます。SSDでは空き記憶容量が小さくなるとデータ書き込み速度が低下する場合があります。SSDのモデルや使用状況等によって異なりますが、全記憶容量の20〜30%が空いていれば、まずデータ書き込み速度が低下しません。

ウェアレベリングの効果を高めるためにも空き記憶容量が必要です。どのくらい空き記憶容量があればよいかは不明ですが、全記憶容量の20〜30%もあればよいと思われます。

空き記憶容量が減ると物理アドレスと論理アドレスの管理の負荷が高まる

SSDの物理アドレスとは、フラッシュメモリーで実際にデータを記憶する場所のアドレスです。論理アドレスとは、OSで仮想的に使用するアドレスです。SSDでは物理アドレスと論理アドレスが一致しないので、両者の対応を管理しています。一致しない理由にいろいろありますが、例えばSSDではHDDのように上書きができないので、データの書き換えをするときに、書き換え前のデータを無効にし、書き換え後のデータを別の場所に記憶する場合があります。そのため、例えば某論理アドレスのデータを書き換えた後、書き換え前とは異なる物理アドレスにデータが存在する場合があります。

SSDの空き記憶容量が減る、すなわちSSDに記憶するデータ量が大きくなるほど、物理アドレスと論理アドレスの管理にかかる負荷が高くなります。SSDのコントローラーの性能によっては負荷の高まりによってデータ読み書き速度が低下します。

出典
・（2）空き領域が少ないと遅い！？ SSDの仕組み（3ページ目） | 日経クロステック（xTECH）(2014/08/04公開記事)

Windows Vistaインストール使用容量を抑える

SSDの記憶容量の使用を抑えるために、vLiteを使用してWindows Vistaのインストールに使用する記憶容量を抑える方法があります。インストール後にトラブルが発生する可能性が出てくるので推奨しない方法です。

出典
・SSDだと何が速くなる？ 2/2 | SSD徹底解剖 | DOS/V POWER REPORT(2009年3月号)

記憶容量が大きいほど寿命が長い理由

SSDには書き換え可能回数があります。書き換え可能回数とは、記憶素子に対するデータ記録回数の上限です。記憶容量が大きいほど記憶素子が多く、全体の書き換え可能回数も多くなります。寿命に達するまで書き込み可能なデータ量が大きくなり寿命が長くなります。

記憶容量が同じでもモデルによって寿命が異なる

記憶容量が同じでもモデルによって寿命が異なります。記憶素子のデータ記録回数の上限や、データ書き換えの発生を抑えるアルゴリズム等がモデルによって異なるためです。モデルによってはバッファーや予備領域を多めに確保し寿命を長くしています。

出典
・間違えやすいSSD選び、ストレージ増強の知識まとめ（4ページ目） | 日経クロステック（xTECH）(2018/08/01公開記事)

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