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HDD対SSD 新世代ストレージ決戦
TEXT:鈴木雅暢
HDDとSSDの特徴を比較
HDD-Hard Disk Drive
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進化を続ける伝統と信頼のストレージ
HDDのメリット・デメリット
メリット
◎ 記憶容量が大きい
◎ 価格が安い
○ 書き換え回数制限がない
デメリット
× アクセスタイムが長い
× 発熱が大きい
× 振動に弱い
△ 動作音がある
△ 消費電力が比較的大きい
大容量・低価格が魅力 技術はすでに100TBを視野に
 現在、PC向けストレージの主力がHDD(Hard Disk Drive)だ。HDDの中には金属製の円盤(プラッタ)があり、データはこのプラッタを同心円で区切った上で、磁化方向の違い(N極S極の向き)によって記録されている。データの読み書きは、プラッタ上のデータがある円周上までヘッドが移動(ヘッドシーク)し、プラッタの回転によってヘッドがデータ位置を通過する際に行なわれる。

 このヘッドシークと回転待ち時間の合計をアクセスタイムと言うが、これがHDDの性能のボトルネックだ。ランダムアクセスでプラッタ上にバラバラと散らばっているデータを順番に読み出す場合はこのヘッドシークと回転待ち動作を何度も繰り返すため、遅さがモロに表面化する。機械部品をベースにしたこの構造を採用している以上、高速化には限界があり、今後も劇的な改善は望めない。

 一方、シーケンシャルアクセスの場合は、データの先頭位置にたどりついた後はそのまま連続してデータを読むだけなので、データ量が大きければ大きいほどアクセスタイムの影響は小さく、プラッタの記録密度の影響が大きくなる。その記録密度に関しては、今後も大きな進化が望める。現在の延長線上にある技術で2倍(3.5インチで3TBクラス)までは到達できる見込みだと言う。その先にもパターンドメディア(メディアの記録層にあらかじめ仕切りを付けておくことでデータ境界の曖昧さを防ぐ)、熱アシスト(表面をレーザーで熱することで書き込みやすくする)といった技術の研究が進んでおり、さらに40倍、50倍までの高密度化が視野に入っていると言う。

 プラッタの高密度化が進めばシーケンシャルアクセスのスピードも自然と上がるので、シーケンシャルアクセスのスピードや大容量化に関しては、まだまだ前途洋々だと言えるだろう。
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圧倒的なGB単価
最安値クラスは1TBが1~1.2万円で買える。1GBあたりの単価では10~12円だ。SSDは安くても300~400円程度。安くなったとはいえ、まだまだその差は大きい
image高速な10,000rpm HDD
WD VelociRaptorに代表される10,000rpm以上の高速HDDは、一般的なHDDに比べてアクセスタイムが1/2~1/3と高速。容量単価的にも性能的にもHDDとSSDとの中間的な立場にある
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SSD-Solid State Drive
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さまざまな面でHDDを凌駕する新時代のストレージ
SSDのメリット・デメリット
メリット
◎ アクセスタイムが短い
◎ 発熱が小さい
◎ 動作音がない
○ 衝撃に強い
○ 消費電力が小さい
○ サイズがコンパクト
デメリット
× 記憶容量が非常に小さい
× 容量単価が非常に高い
△ 書き換え回数の制限がある
HDDの限界を大きく超える超速アクセス
 HDDに代わるPC用ストレージの主役として注目されているのが、NAND型フラッシュメモリを利用したSSD(Solid State Drive)だ。そのメリットは何と言っても機械動作を行なう部品を持たないこと。半導体チップと基板のみのシンプルな構造で、データの読み書きはメモリセルにかける電圧を制御するだけでよい。この構造的なメリットから、性能、静音性、省電力……あらゆる面でHDDの限界を大きく超えるポテンシャルを持つ。

 とくにランダムアクセスはHDDの10~100倍も速いという高性能を誇る。ランダムアクセスは、OSの起動やスタンバイからの復帰、Webブラウズやアプリケーション起動などといった動作のレスポンス、体感速度にダイレクトに影響してくるからたまらない。また、機械部品がないということは、動作音も実質的にない。さらに電力消費も少なく、衝撃や振動に強いという利点もある。

 一方で、デメリットとしては、HDDに比べて容量が少なく割高なことが挙げられる。これは市販製品の容量単価を比べてみれば一目瞭然で、安くなったとはいえまだまだ差はある。大容量化のカギは半導体だけにプロセスルールの微細化に頼る部分が大きい。

 また、フラッシュメモリの構造上、書き換え回数に上限も付きまとう。書き換え回数の制限は、SLCで1セルあたり10万回前後、MLCでは同1万回前後だ。しかし、これも同一セルに偏って書き込まないようにすれば簡単に制限に達することはない。たとえば、1セルあたりの書き換え上限が1万回だとしても、64GBのSSDを完璧に均等に利用できるとすれば、1日あたり50GBの書き換えを行なっても単純計算で約35年、容量128GBならその2倍の約70年は制限に達しない。上記はあくまでも理論値であり実際にはそのとおりにはいかないだろうが、逆に1、2年の使用で問題になることもまた考えにくい。
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驚異のアクセスタイム
SSDのアクセスタイムは1ms以下が定番だが、IntelのX25-Mは「0.085ms」をうたう。実際に「HD Tune 2.55」での計測では「0.1ms」と驚異のスペックを実証した
image機械部品がない
SSDの内部は基板にコントローラチップとフラッシュメモリチップのみで構成されている。ヘッドやモーターなどの機械部品がないため無音で低消費電力だ
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