SATA SSD と M.2 NVMe SSD

SSD には大きく「SATA 型」と「M.2 NVMe PCIe 型」があります。

SATA 型には SATA と、M.2 SATA がありますが、どちらもインタフェースは SATA なので、ひとくくりにして「SATA 型」とします。



接続インタフェースが SATA か PCIe かの違いです。



SATA は HDD の接続用に規格化され、SSD も当初はこの規格に合わせて製造・販売されたといういきさつがあります。

転送速度は最大 ６ Gbps です。




一方 PCIe は拡張バスインタフェースとして生まれ、第１世代から第６世代までが規格化されていて、現時点での主流は第３世代です。

また「リンク幅」という規格があり、x1 〜 x64 まであります。

x4 で 3.938 GB/s の転送規格です。



この PCIe に接続するタイプの SSD の論理インタフェースが NVMe といわれるものです。

またスロットに差し込む端子の規格が M.2 といわれるものです。
M.2 は mSATA の後継として規格化されましたが mSATA との互換性はありません。


「SATA 型」と「M.2 NVMe 型」はそれぞれ、次のような長・短所があります。

SATA SSD の「速度は速くない」は M.2 NVMe SSD に比べての話しで、500 MB/s 前後はでますので、十分に速いのです。




容量単価については M.2 NVMe 型ながら SATA 型よりも安いものがすでにでてきていますし、発熱量も少ないものがあります。



そうなると、M.2 NVMe の「短所」が薄れてきますので、装着するスロットがない、とか外付けの場合の接続ポートが高速なものがない、ということ以外には SATA 選択する理由はなくなってきます。



KINGMAX M.2 MVMe PCIe3.0x4 SSD KMPX3480 は容量単価も発熱量も SATA 型よりも優れています。



したがってこの SSD と SATA SSD の比較では SATA SSD を選択する必要性はまったくなくなります（価格的にも、USB3.0 しかない PC でも、という意味でです）。








さて、M.2 NVMeの長所である「圧倒的な速度」を活かすにはどういう使い方がいいでしょうか。


一番は「マザーボードの PCIe スロット」に差し込んで使うことです。


マザーボードに M.2 NVMe SSD スロットがあればココに差し込んで使います。


なければマザーボードに M.2 NVMe SSD 用の拡張カードを装着して、この拡張カードのスロットに M.2 NVMe SSD を装着して使います。



これは M.2 NVMe SSD の最大性能を引き出す使い方になります。


仕様の 3400 MB/s くらいまでの速度がでるでしょう。






これが困難な場合は外付けで使用しますが、高速ポートの有無で判断することになります。



ポートは大きく次の３種類あります（Thunderbolt1 or 2 や USB2.0 などの古い規格は割愛します）。


・ Thunderbolt3（40 Gbps）
・ USB3.1 Gen2（10 Gbps）
・ USB3.1 Gen1（  5 Gbps）


それぞれのポートに対応ケースを接続した場合の転送性能との関係は次のようになります。
この表の転送性能は Sequential Read 性能の目安値です。


 

ケースですが、USB3.1 Gen1 対応品は現在はないかも知れません。

USB3.1 Gen2 ケースが兼ねるからでしょう。


この場合は 500 MB/s 前後の速度になります。



Thunderbolt3 対応ケースは１万円以上しますが、USB3.1 Gen2 対応品は 3,000 円前後です。




「性能重視・高価格ケース」か、「価格重視・ほどほど性能ケース」か、ということになります。





KINGMAX 製の M.2 NVMe SSD の性能を活かすには Thunderbolt3 接続なのですが、USB3.1 Gen1（USB3.0）接続でも、性能は 500 MB/s 前後になりますが SATA 並みの価格なのでありでしょう。


USB3.1 Gen2 接続ならば 1000 MB/s 前後の速度になります。




また、M.2 NVMe SSD 対応ケースはコンパクトですから持ち運びも楽です。



大きさは TDBT のケースの場合で 111mm x 43mm x 15mm です。

Thinderbolt3 ケースの場合、TREBLEET で 99mm x 45mm x 12mm です。



SATA ケースは ineo の場合 128mm x79mm x 13mm です（M.2 SATA 用ならば幅は概ね ２分の１）。






Thunderbolt3 ポートがあるなら、多少高価格になっても長い目でみれば Thunderbolt3 対応ケースにする方が満足できるでしょう。

非常にコスパ・性能が優れる M.2 NVMe PCIe3.0x4 SSD

"KINGMAX M.2 MVMe PCIe3.0x4 SSD KMPX3480-512G" という製品です。


KINGMAX はメモリ製品や SSD を製造販売する台湾のメーカーです。


台湾メーカーの活力、「とにかく作っちゃえ、売っちゃえ、そのうちにメジャーになる」というパターンでしょう。


そうやって、世界的に有名になってブランドを確立した台湾の電子機器メーカーは多いので、KINGMAX もそうした企業の一つだと思われます。

製品画像から

性能仕様は,


　　・ Sequential Read ： 3400 MB/s

　　・ Sequential Write： 1950 MB/s

　　・ Random Read   ：  350 KIOPS

　　・ Random Write   ：  430 KIOPS

　　・ MTBF　　　　　：  200 万時間


となっており、３年保証となっています。



少し気になるのは MTBF が 200万時間という点です。

この数値は HDD とかわらず、SSD にしては １桁少ない感じがします。


耐久性などの試験検証環境がないのか、していないのか定かではありません。



詳細データシートがありませんので、TBW や キャッシュサイズなどは不明です。






TREBLEET ケースに装着して Thunderbolt3 接続での性能測定結果は次です。

性能仕様では Samsung 970 EVO Plus の方が上ですが、実測では KINGMAX が概ねこれを上回っており、非常にコストパフォーマンスがいい。


970 EVO Plus の実測は次に示しますが、これと比較しても素晴らしい性能値です。


発熱は少なく、TREBLEET のケースに装着して高くても 45 ℃、概ね 35 ℃ 以下です。

TREBLEET ケースは発熱対策がいま一つですが、それでもほとんど 35 ℃ 以下は素晴らしい。

Amazon 価格で 970 EVO Plus が 15,000 円 するのに対して 7,880 円 と、ほぼ半額です。




500 GB クラス最安値で、970 EVO Plus に匹敵する高性能品は他には見当たりません。



企業がまだ発展途上と思われ多少、気になる点はありますが、おすすめできる製品だと思います。



この製品の S.M.A.R.T. 情報は次のようになっています。

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書き込み数は性能測定や、２ GB 程度のファイル・フォルダを何回かコピー検証しただけですので、まだ少なくて 145 GB です。



[このMacについて] => [システムレポート] => [NVMExpress] で TRIM オンも確認済みです。

Samsung 970 EVO Plus MVNe SSD の S.M.A.R.T. 情報

「S.M.A.R.T. 情報」とは Self-Monitoring, Analysys and Reporting Technology の略で HDD や SSD に搭載されている機能です。


略なので「S.M.A.R.T.」とピリオドを付加して表現します。


これによってディスク基本情報のみならず、健康状態を確認できます。




iMac の外付け起動ディスクにしている Samsung 970 EVO Plus 250 GB の S.M.A.R.T. 情報は次のようになっています。


Firmware Version は 購入時の "1B2QEXM7" から "2B2QEXM7" になっています。

これも S.M.A.R.T. 情報 で確認できます。



この SSD を Mac で使用の場合、"2B2QEXM7" にしないとマウントが突然外れるエラーになり、安定して使えません。


"2B2QEXM7" にすることで、このような異常事象はなくなります。



　$ smartctl -a disk0　… "-a" はすべて表示



INFORMATION SECTION と SMART DATA SECTION が表示されます。

"-A" の場合は SMART DATA SECTION のみが表示されます。


前者はこのディスクに関する情報です。

後者がディスクの現在の健康状態を示します。

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970 EVO Plus は ORICO の Thunderbolt３ ケースに入れて使っています。

Thunderbolt３ 接続の場合、iMac の NVMe スロット装着に等価になっています。






上で示した S.M.A.R.T. 情報ではこの時点の温度は 41 ℃ です。


概ね 45 ℃ 以下で、ヘビーに使わない限り高温にはならないようです。


"Temperature" 欄は SSD 部の温度です。
"Temperature Sensor 1" は SSD 部の温度で "Temperature" 欄と同じものです。 "Temperature Sensor 2" は コントローラー部の温度です。


"Critical Warning" がゼロ以外は何らかのエラーが発生したことを示します。

また "Available Space" / "Available Space Threshold" は書き込み有効領域と、その代替領域のしきい値です。


前者が 100 % で後者が 0 % は何も異常がなかったことを示しています。




この NVMe SSD は 250 GB タイプで 150 TBW（Tera Bytes Written：総書き込み量） です。


TBW は寿命の目安となる「総書き込み量」を表しこの値が寿命といわれています。



１日に 20 GB 書き込むとして、


　　20 GB x 356 日 x 5 年 = 36.5 TB


が業界での寿命の目安とされていますが、150 TBW ですからこの ５倍あり、１日の書き込み量が 100 GB でも約５年、20 GB のままだと 25 年ほど保つということになります。



つまり、寿命はほとんど気にしなくてもいいということです。


一般的に容量が大きくなると TBW も大きい。



970 EVO Plus の場合、250 GB タイプが 150 TBW なのに対して、500 GB / 1 TB / 2 TB でそれぞれ 300 TBW / 600 TBW / 1200 TBW となっており、とてつもない長寿命です。




MTBF（平均故障間隔）は 1,500 万時間という、これもとてつもなく長い。

HDD の MTBF は 100 〜 150 万時間といわれていますが SSD はこの 10 倍以上が普通です。





さて、我が家の 970 EVO Plus は今日までで 3.94 TB の書き込み総量ですので、ここまでのペースで書き込み続けたとして、約 10 年は大丈夫、ということになります。




購入から ３ ヶ月経過していて、この間に何回か MacOS を書き込み直したり、性能測定などを繰り返してきてこの数値です。



それでも TBW からみて 10 年の寿命ということですが、今後は少し書き込みペースは鈍化すると思いますのでもう少し長いでしょう。




S.M.A.R.T. 情報は次のようにして機能させることができます。

１．brew をインストールする
２．brew を使って smartmontools をインストールする


ターミナルから smartctl コマンドで得られるようになります。



ちなみに Linux の場合は apt などで smartmontools をインストールします。

Windows の場合は、S.M.A.R.T. 情報 を見れるアプリケーションがいくつかあるようです。




S.M.A.R.T. 情報はディスク健康診断や現在状態の把握に大変役立つ情報です。


下に示したのは我が家にあるもう一つの NVMe SSD : WD Black SN750 500 GB の S.M.A.R.T. 情報です。

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こちらは書き込み総量は 1.90 TB です。


予備の起動ディスクですので、通常時はつないでいませんからまだまだ余裕ですね。

ATTO Disk Benchmark

Mac でディスク性能を測定するツールには次のようなものがあります。


　　・ AmorphousDiskMark

　　・ fio

　　・ Blackmagi Disk Speed Test

　　・ ATTO Disk Benchmark


簡易にはターミナルから dd コマンドでブロック単位を指定してファイルコピーすることで測定することもできます。



AmorphousDiskMark / fio 以外は Sequential Read / Write での測定になり、Random Read / Write 性能は測れません。




今回は ４番目の ATTO Disk Benchmark を使ってみます。




起動して、パラメーターを設定します。


QD = 32
Streams = 3
Pattern  = Random
測定対象ディレクトリを【Add Disk】をクリックして設定
IO Size：Start 512B、End 64MiB


【Start】をクリックすると測定が始まりますので、【Bar Graph】をクリックして棒グラフ表示します。

終了するまで 約 ３分かかります。

測定開始すると右欄の速度値がカウントアップされ、終了すると停止します。

この例では次の結果になりました。

　Seq. Read：2.79 GB/s
　Seq. Write：849.9 MB/s






棒グラフは MacOS 版では Windows 版よりも 90 度左回転した形で表示されます。

AmorphousDiskMark や fio での Sequential Read / Write 値とほぼ同じ結果です。

mac の 起動ディスク性能を fio で測定してみた

fio の各パラメータを fio.txt というファイルに作成します。


[global]
ioengine=posixaio
iodepth=1
size=256m
direct=1
loops=3
runtime=30
directory=${DIR}
stonewall

[Seq 128K Rd QD32]
iodepth=32
bs=128k
rw=read

[Seq 128K Wr QD32]
iodepth=32
bs=128k
rw=write

[Rnd   4K Rd QD32]
iodepth=32
bs=4k
rw=randread

[Rnd   4K Wr QD32]
iodepth=32
bs=4k
rw=randwrite

[Seq   1M Rd QD1 ]
bs=1m
rw=read

[Seq   1M Wr QD1 ]
bs=1m
rw=write

[Rnd   4K Rd QD1 ]
bs=4k
rw=randread

[Rnd   4K Wr QD1 ]
bs=4k
rw=randwrite






これを読み込んで fio を実行し、スループットを見やすく編集して出すようにしました。

"DIR"  は測定対象のディスクのディレクトリです。
ここに測定時のファイルが読み書きされます。

測定後は作成された測定用ファイルは不要なので削除します。




測定後のスループット値は KB/s で得られますので 1000 で割って MB/s にしています。






まずは Samsung 970 EVO Plus の測定結果です。

測定結果の詳細を見る場合は、--output 以下を取り除いて実行します。


iMac:fio $ DIR=/Users/u/Working/fio fio -f /Users/u/Working/fio.txt --output-format=terse | awk -F ';' '{print $3, ($7+$48) / 1000 " MB/s"}' ; rm /Users/u/Working/fio/*
Seq 128K Rd QD32 2797.81 MB/s
Seq 128K Wr QD32 445.604 MB/s
Rnd    4K Rd QD32 235.402 MB/s
Rnd    4K Wr QD32 455.921 MB/s
Seq    1M Rd QD1   1875.46 MB/s
Seq    1M Wr QD1   575.28 MB/s
Rnd    4K Rd QD1   102.175 MB/s
Rnd    4K Wr QD1   255.872 MB/s
iMac:fio $


AmorphousDiskMark Ver.1 系 と比較すると概ね同等なのですが、
Rnd 4K Rd QD32 と Rnd 4K Wr QD1 がかなり違っていますけれども桁が違うほどではありません。


AmorphousDiskMark Ver.2 系 は 1 系とは桁が違うほどの差異がありました。 



























次に WD Black SN750 の測定結果です。


iMac:fio $ DIR=/Volumes/WD_Black/Users/u/Working/fio fio -f /Users/u/Working/fio.txt --output-format=terse | awk -F ';' '{print $3, ($7+$48) / 1000 " MB/s"}' ; rm /Volumes/WD_Black/Users/u/Working/fio/*
Seq 128K Rd QD32 2806.99 MB/s
Seq 128K Wr QD32 2337.9 MB/s
Rnd    4K Rd QD32 169.424 MB/s
Rnd    4K Wr QD32 605.2 MB/s
Seq    1M Rd QD1   1862.6 MB/s
Seq    1M Rd QD1   1585.14 MB/s
Rnd    4K Rd QD1   41.561 MB/s
Rnd    4K Wr QD1   253.842 MB/s
iMac:fio $


こちらも Rnd 4K Rd QD32 と Rnd 4K Wr QD1 が少し違っています。











全般的に AmorphousDiskMark よりも低めの測定値になっています。


しばらくこのツールで検証を続けてみます。





性能測定は同じツールで検証することで、デバイスごとの性能値の相対比較ができます。


ここでの事例では、シーケンシャル性能（とくに書き込み）は WD Black SN750 の方が 970 EVO Plus よりもいいが、ランダム性能は両者ほぼ互角、ということでしょう。


このことは AmorphousDiskMark でも fio でも読み取れます。





別の方の検証ではキャッシュを使い切るまでの転送量は 970 EVO Plus の方が３倍くらいいいようですから、動画編集などや高精細ゲームなどは 970 EVO Plus がいいかも知れません。


ただ、使い切ったあとの転送性能は WD Black SN750 の方に分があるようですから、私見では、まさに両者互角とみています。




これら２つの M.2 PCIe3.0x4 NVMe SSD は双璧といっていいほどに現時点では最強かも知れないですね。




ランダムの性能値がほぼ互角であれば、使用中の体感的な性能が互角、ということです。

大量のファイルコピーは コピー先が WD Black SN750 の場合 に、コピー先が 970 EVO Plus の場合 よりも多少速いと思われます。




PC 環境条件などが異なる場合、相対比較にはなりにくいし、絶対比較はそもそもできないと考える方が自然です。

AmorphousDiskMark がヘン → Ver. 2.5.3 でよくなったようです

以前の Ver. 1.2.3 から Ver. 2.5.1 になって Random Write の測定値が極端に違っています。

左が Ver. 1.2.3 で 右が Ver. 2.5.1 です（最新は 2.5.2 になっていますが、2.5.1 と結果は同じです）。


同じ SSD を同じ時間帯で測定して明らかに Random Write 値が違うのです。




ちなみに同じ 970 EVO Plus を CrystalDsikMark 7.0.0（以下 CDM とする）で測定された方の結果は次のようになっています。


内蔵 PCIe スロットに装着しての測定値なので、外付けよりもいいスコアなのは当然ですが、Random Write 速度は AmorphousDiskMark 2.5.1（以下 ADM とする）のような極端な「低速度」にはなっていませんね。



RND4K Q32T16 の測定値が大きいのは 16 スレッドによるスループット値だからでしょう。

ADM の元になった Windows 用 CDM での測定値傾向は ADM Ver. 1.2.3 の方が近く、新バージョンがヘンだと思うのですがよくわかりません。







ディスクの測定ツールはいくつかあります。



Mac 版しかない Blackmagic Disk Speed Test は、Sequential Write / Read しかわかりません。



実際の処理における性能はほとんどの場合、Random Read / Write の性能に依存しますので、ADM は重宝していました。




新バージョンはしばらく使用を保留し、旧バージョンを使用するようにします。




あるいは、fio を使って自分で測定ツール化してみるかですかねぇ。








【 2020/02/19   追記 】


AmorphousDiskMark の Ver. 2.5.3 で「 5 秒の測定制限時間」の変更ができるオプションが新設されました。


「制限なし」にして測定した結果、測定サイズによらず Ver. 1.2.3 と同じ結果を得られます。

「 5 秒の測定制限時間」は SSD への書き込みを減らして寿命に与える影響を少なくする目的があるようです。


また、測定時のキャッシュの取り扱いも関連性があるのかも知れませんが、詳細は不明です。


が、そもそもこの制限がない場合に書き込み回数が多少増えたからといって、SSD の寿命に与える影響は「極めて軽微」ですから、私は無意味と考えていました。



例えば ５GB 程度の書き込み量増加が寿命に与える影響度は、５ 年を目安の寿命に換算して「１日寿命が短くなるかも知れない」程度なのです。

実際の寿命は ５ 年どころか、この ５ 倍以上はあるようですから、「数時間程度寿命が短くなるかも知れない」程度なのです。




ただ HDD の場合は影響度合いが少し増えますので、それには意味があるかも知れません。




「 5 秒の測定制限時間」を「なし」に設定して測定すれば Ver. 1.2.3 と同じ測定方法になりますから、結果は一致します。

USB3.1 Gen2 ケーブル正規規格品は優れている

USB3.1 Gen2 対応の NVMe SSD ケースを購入・使用して、Thunderbolt3 対応の NVMe SSD ケースとの比較の過程で少し気付いたことがあります。



ほとんどの場合 SSD ケースにはケーブルが付属してきますが、中には結構劣悪なものもあるようです。



劣悪とはいかないまでも、正規規格どおりでないことは結構あります。



現在、USB3.1 Gen2 対応の M.2 NVMe SSD ケース として次の２機種を保有しています。


　・玄人志向 GWM.2NVMe-U3.1AC

　・TDBT SuperC


いずれにも USB3.1 Gen2 ケーブル２本、USB-C 〜 USB-C と USB-C 〜 USB-A が付属しています。


前者が USB3.1 Gen2 ポート接続用、後者が USB3.0（USB3.1 Gen1）ポート接続用と思われます。




これらのケースは USB3.1 Gen2 ポート（iMac の場合は Thunderbolt3 ポートが兼ねている）に接続して使うことで 最大 10 Gbps の転送性能が得られる、とあります。



実際には iMac 2019 の場合 Sequential Read / Write で 850 MB/s 前後の性能です。



これらのケースでは中に装着した M.2 NVMe SSD の S.M.A.R.T. 情報 は見れません。







一方 Thunderbolt3 対応の M.2 NVMe SSD ケースは次の２機種を使用中です。


　・ORICO SCM2T3-G40（Samsung 970 EVO Plus を装着）

　・TREBLEET M.2 SSD ENCLOSURE（WD BLACK SN750 を装着）


これらには Thunderbolt3 ケーブルが付属していて通常はこのケーブルで iMac 2019 の Thunderbolt3 ポートに接続します。


これらのケースの場合は中に装着した M.2 NVMe SSD の S.M.A.R.T. 情報 を見ることができます。






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さて、USB3.1 Gen2 正規規格対応ケーブル です。

少し形状が長く、中にチップが内蔵されています。

「Certified SUPERSPEED+ USB(USB3.1)規格、E-Marker チップ搭載」です。



USB3.1 Gen2 対応の NVMe SSD ケース に付属のケーブルとは端子の長さが違います。

このケーブルを USB3.1 Gen2 対応の NVMe SSD ケース に使用して iMac 2019 の USB3.1 Gen2 ポートに接続しても、付属のケーブルで接続の場合と何も違いはありません。


速度も同じです。






ところが、Thunderbolt3 対応の M.2 NVMe SSD ケース に使用して USB3.1 Gen2 ポートに接続すると違うのです。



　・USB3.1 Gen2 対応の NVMe SSD ケース付属の USB3.1 Gen2 ケーブル で接続

　　この場合は接続認証されず「Thunderbolt デバイスは Thunderbolt で接続しなさい」
　　と怒られます。


　・USB3.1 Gen2 正規規格対応ケーブルで接続

　　ちゃんと接続認証されます。
　　S.M.A.R.T. 情報も見れます。




明らかに違いがあるのです。





正規規格の USB3.1 Gen2 ケーブルは Thunderbolt2 相当の接続認証と思われるふしがあります。


[このMacについて] => [システムレポート] => [NVMExpresss]  欄にこのデバイスが認識されているからです。


NVMe デバイス認識は Thunderbolt 接続の場合のみですから、この欄に表示されるというのは Thunderbolt 認識そのものです。


S.M.A.R.T. 情報が見れる のも Thunderbolt 接続認証されているからです。



また、この状態で速度計測してみると次の結果になります。

速度からは USB3.1 Gen2 の 最大 10 Gbps を超えており、Tunderbolt3 ポートへの接続ですが、速度は Thunderbolt2 相当（20 Gbps）です。

ケーブルを Thunderbolt3 にすると次の結果です。

もちろん S.M.A.R.T. 情報 を見ることができます。

当然ですが Thunderbolt3 の 40 Gbps での接続です。

だからといって、Thunderbolt3 対応の M.2 NVMe SSD ケース を Thunderbolt3 ケーブルで Thunderbolt3 ポートに接続せずに、わざわざ USB3.1 Gen2 正規規格対応ケーブルで接続する意味は見いだせません けど。




Thunderbolt3 ケーブルが不調の場合の応急代替品にはなりますが。

PCIe 拡張シャーシ & Thunderbolt３ ハブ

Mac はなかなか基板に自由にはメモリやデバイスを追加させてくれません。



Apple のポリシーなのでしょうけど、極めて不便だし Apple に頼むと法外な料金が発生します。



りんごをかじっちゃったから、他のヒトはかじれないよ！ ということでしょうか。



一例として 500 GB の SSD モデルを注文の場合、基本システムに ＋ 44,000 円もかかります。



外付けで SSD を同等性能で付加すると、20,000 〜 25,000 円程度ですみます。



ネット量販店で購入すればポイントが付きますから、追加費用をポイントでまかなうともっと安くてすみます。


すでに本体を購入済の場合は、専門業者に依頼して中を開けて換装作業をしてもらうか、自分でリスクを背負ってやるかしかありません。



業者に依頼するとデバイス料金は別途で、工賃だけで５〜６万円と聞きます。







そこで、PCIe 拡張シャーシなる製品が生まれるのでしょう。


これは PCIe スロットが搭載されたボックスで、 Thunderbolt3 接続することにより、PCIe バス接続と等価になるようにした製品です。



つまり外付けながら、このボックスの PCIe スロットに差し込んだ PCIe カードは、あたかもマザーボードの PCIe スロットに差し込んだ PCIe カードのように扱われるのです。




この製品によって、４K ディスプレイを２台同時に接続したりしたり、グラボの PCIe カードを搭載したり、M.2 SSD を PCIe カードで搭載したりすることが可能になります。


さらに Thunderbolt3 をディジーチェイン接続できるので複数の Thunderbolt3 デバイスを接続することも可能です。





Mac 本体にはなんら手を入れることなく、まさに「拡張」が可能になるわけです。







価格は結構するのですが３万円台が最安値で、次のような機種があります。



これらはいずれも Mac 接続用 Thunderbolt3 ポートと、ディジーチェイン用 Thunderbolt3 ポートを備えており、セルフパワーで動作します。




OWC Mercury Helios 3S PCIe 拡張ボックス


Amazon 価格 33,000 円

Sonnet Echo Express SEL Thunderbolt3 PCIe 拡張シャーシ


Amazon 価格 35,070 円

また、Thunderbolt３ ポートをディジーチェインできるハブもいくつかあります。


ハブですから、Thunderbolt3 ポート以外に USB3.0 ポートや HDMI ポート、ギガ LAN ポートなども備えています。



Mac 本体のポートでは不足する場合に使用します。

Thunderbolt3 接続型で高速転送対応されており、複数の Thunderbolt3 対応機器をディジーチェインで接続することができ、そのぶん割高です。






CalDigit TS3 Plusドッキングステーション


Amazon 価格 33,000 円（Apple Store 価格 30,800円）


この商品は Apple Store でも扱っていて、Amazon より 2,200 円安く購入可能です。

Cable Matters Thunderbolt3 ハブ HDMI 2.0 60W Thunderbolt3 ドッキングステーション


Amazon 価格 23,999 円

これらの変わった使い方として、次のような事例があります。


Mac（Th1 or Th2 搭載モデル）〜〜＞ Th1 or Th2 ケーブル 〜〜＞ Th２ to Th３ アダプター 〜〜＞ PCIe 拡張シャーシ or Th3 ハブ 〜〜＞ Th3 ケーブル 〜〜＞ Th3 デバイス


　　※　Th1：Thunderbolt1（Th2, Th3 も同様）


という接続です。


トータルでは結構な価格になり、最低でも６万円くらいの投資になります。


しかしながら、Th1 or Th2 しかない Mac で 10 Gbps または 20 Gbps で Th3 デバイスを使うにはこの方法しかないのです（中を開けて換装したりするリスクを負うのならば少し事情は変わりますが）。



専門の業者に頼むよりは１〜２万円程度安くて済みますし、業者もできないことが可能になる場合があります。



そこまでお金をかけるなら、Mac を新しくした方がいい、という方もいらっしゃるでしょう。




まだまだ現役で使えるから、少し強化したいという方もいらっしゃるでしょう。





それぞれの考え方だと思います。

USB3.1 Gen2（転送性能：10 Gbps）対応 M.2 PCIe NVMe SSD ケース考察

M.2 SSD は種類も豊富になってきており、高性能なので「外付け起動用ディスク」として非常に有用なものです。



一方で、種類・メーカーの多さ（SSD 自体の種類と、これに対応したケース種類の両方）ゆえにどういう組み合わせがいいのか迷うのではないでしょうか。




そこで今回は USB3.1 Gen2 対応の M.2 PCIe NVMe SSD ケースを調べてみました。



Thunderbolt3 対応ケースが性能的にいいのはいくつか検証してみて明らかなのですが、価格が高くついてしまいます。



比較的に安価で済む USB3.1 Gen2（10 Gbps）対応のケースではどうだろうかと調べてみると最適と思われる商品を見つけました。



この商品は Amazon での使用者レビューに速度性能も記載されていて高性能であると思われること、比較的に評判がよく、商品説明も丁寧であることなどから机上評価をしてみました。



商品説明には「サムスン970 EVOプラスM.2 NVMe SSDの場合は、Macで使用する場合は、SSDファームウェアを更新する必要があります。」と書かれていて、実際に検証したと思われる内容でもあり、信用に足りると判断しました。





Thunderbolt3 対応ケースでも Samsung 970 EVO Plus のファームウェアアップデートに言及した商品はありません。


せいぜい「Samsung 970 EVO Plus は Mac との組み合わせでは動作しません。」とあるのですが、これは間違っていてファームウェアアップデートで問題はなくなるのですが、実際に検証していないのでしょう。



こういう製品はいま一つ信頼を置きにくいのですが、ここで取り上げた商品はまともな印象です。




TDBT USB-C M.2 NVMe SSD 外付けケース ヒート シンク 付き、USB-C 3.1 10Gbps to PCIe NVMe M.2 SSD アルミ 外付けハードディスクケースっす 熱伝導両面テープ 付き、M-Key B&M-Key NVMe SSD に対応、PCIe 3.0x2 USB 3.1アダプター


価格は同クラス最安値とも思える 3,499 円です。



これよりも安価なのは ELUTENG USB C to M.2 NVME SSD ケース USB3.1 Gen2 10Gbps UASP対応 の 2,899 円くらいですが、こちらは使用レビューもないので評価できません（コントローラーチップは同じ JMicron JMS583（PCIe3.0x2）ですから ２レーン対応です）。

Amazon 商品紹介から抜粋

レビュー欄に WD Black SN750 500 GB を装着して実測された方のレビューが記載されていて結果は次のようです。


CrystalDiskMark なので Windows PC での実測でしょう。
Mac では多少異なるかも知れません。

Amazon レビューから転載

このケースの性能は、Sequential Read が １GB/s 超えで非常に優秀と思われますが、WD Black SN750 はこのケースには過剰性能なのでもったいない。



WD Black SN750 は Thunderbolt3 ケースがふさわしく、引き出せる性能も格段に速くなります。




そこで、このケースに見合う SSD として M.2 PCIe3.0x2 NVMe 規格の SSD が適切だろうと考えて少し調べてみました。


調べたところ、レーン数が半分の PCIe3.0x2 の方が PCIe3.0x4 よりも少し高いのです。




Western Digital の製品では次のようになっています。


　・WDS500G1B0C：WD Blue SN500（２レーン）500 GB が 8,621 円

　　　1700 MB/s,  1450 MB/s,  275 KIOPS,  300 KIOPS


　・WDS500G2B0C：WD Blue SN550（4レーン）500 GB が 8,480 円

　　　2400 MB/s,  1750 MB/s,  300 KIOPS,  240 KIOPS




SN550 の方が性能がよくてすこし安いという状況です（不思議）。




WD Black SN750 はこのケースには過剰性能なのと、価格が 13,000 円前後なので性能バランスを考えると SN550 に落ち着くのではないでしょうか。



 Western Digital の場合、

　・WD Black SN750　　　 ：トップレベルのゲーム性能
　・WD Blue SN500/SN550：NVMe で PC パフォーマンスを強化

という位置づけです。


SN500 は 2レーン、SN550 は４レーンになっていて、いまや ２レーンは時代遅れということなのでしょう。




このケースのコントローラーは JMicron JMS583（PCIe3.0x2）なので当初 ２レーンの SSD がコスト・性能が最適解と考えましたが違っていたようです。



４レーンの SSD でも実際には ２レーンでの転送（20 Gbps）になります。


したがって USB3.1 Gen2 の 10 Gbps の転送性能は得られるはずです。



Western Digital の場合、このほかに SATA SSD もあり、これも WD Blue の名前付けがされています。

また、Red / Green もありますが、主には Black / Blue で前者が高級品、後者が普及品という感じでしょうか。



ですので Black / Blue の間には性能・価格も 1.5 倍程度の差異があります。






なぜ M.2 SSD として Western Digital 製なのか、というと Black / Blue（SATA）を使ってみて性能や発熱の少なさなどがいいからです。





構成と価格は次のようになります。



①　WD Blue SN550 500 GB ＋ 本ケース

　　  8,480 + 3,499 = 11,979 円

　　※　価格はともに本記事掲載時点での価格


②　WD Black SN750 500 GB ＋ TREBLEET Thunderbolt3 ケース

　　12,800 + 9,990 = 22,790 円

　　※　WD Black SN750 500 GB の価格は私が購入したときの価格
　　※　TREBLEET の価格は 本記事掲載時点での価格




およそ倍ほどの価格差があります。


性能はというと Sequential Read 実測性能で ② が 2875 MB/s と「爆速」、対して ① は 1000 MB/s 前後になると思われ「快速」です。


1000 MB/s でも十分に速いので、① を構成するとコスパは非常によいといえるでしょう。


WD Blue SN550 500 GB よりも少し安価な KINGMAX SSD M.2 512GB PX3480 だと 7,980 円で、WD Blue SN550 よりも 500 円安くこのクラスで最安値かも。


「爆速」と「快速」の間をとった WD Blue SN550 ＋ TREBLEET もありかも知れませんが、推定速度は Sequential Read で 1350 MB/s 前後と思われ、6 千円ほど高くなることを考えるとやはり「快速」の組み合わせがコスパはいいでしょう。




購入してみて WD Black SN750 を装着して実測しましたが、残念ながら 1000 MB/s には達せず、玄人志向 の QWM.2NVMe-U3.1AC と同水準の性能でした。

また S.M.A.R.T. 情報は見れません。



1000 MB/s に iMac では達せずとはいえ、差は Sequential Read / Write で 150 MB/s 程度ですから安価に快速を構成するにはいいでしょう。


Mac 操作中に「爆速」と「快速」の差は体感的にはほとんど感じませんが、ブートタイムは「爆速」の方が明らかに速い。

製品内容です。


・本体ケース、熱伝導シート２枚（１枚は予備）、ヒートシンク、基板。
・USB ケーブル２本（USB-C --- USB-C / USB-C --- USB-A）
・マニュアル
・本体ケース用の蓋
・ネジ類（予備が同梱）

SSD を固定する金具（スペーサー）とネジ。

SSD に金具（スペーサー）を付けたところ。

これを基板の穴の裏側からネジで締めて固定する。

SSD を基板に固定したところ。

取り付けた基板の裏側のネジ部分。

基板を真横から見た画像。

スペーサーがネジで固定されているのがわかります。


SSD は裏側がフラットでなくてもスペーサーで浮かせるので問題はない。

M.2 NVMe SSD の取り付けは写真のとおり、少しやりにくい感じです。

SSD によっては固定金具（スペーサー）の当たる半円状の切り欠け部分が金具の溝と合わない可能性があり、その場合は取り付けに工夫が要るかも知れません。


また、ホームページにも詳しく記載があります。


社名の TDBT は "Thunderbolt" にちなんで超高速の意味で付けた、とあります。



他にも Thunderbolt3 対応のケースや、ドッキングステーションを扱っているようですが、Amazon では販売していません。

超高速 SSD ケースあれこれ

M.2 PCIe3.0x4 NVMe SSD 向けの Thunderbolt3 対応ケースは 2020/02/05 現在では次のような ５製品があります。



Thunderbolt3 は転送性能が 40 Gbps ですので、外付けで M.2 PCIe3.0x4 NVMe SSD の性能を最大限活かして爆速にできます。


Sequential Read で 2800 MB/s、Write で 2300 MB/s という速度を実現できます。



（M.2 PCIe3.0x2 の場合は、Read / Write ともにこの半分程度の速度と思われます）




外付け起動ディスクとしての使い方にぴったりです。


ディスクアクセスが爆速になることで、スワップのアクセスも高速化します。





また、Thunderbolt3 接続では 内蔵の PCIe スロット装着と等価な扱いになりますから大変おすすめです。



とくに HDD モデルや Fusion Drive の場合は外付け起動ディスク化で信じられないくらいに爆速快適になりますから、レインボーカーソルとおさらばできます。



SSD モデルの場合でも、容量を簡単に増やせて性能を維持、または場合によっては向上させることもできるでしょう。



メモリ増設以上に効果を実感できるのではないでしょうか。


多少のスワップならば、高速 SSD でメモリ不足を十分に補って高速に処理できると思います。


一部の Mac を除きメモリ増設や、ディスク換装が難しい Mac の性能向上のために高速 SSD は高い効果を発揮できるでしょう。

価格は 2020/02/05 現在の Amazon 価格

現在の価格・性能バランスを考えると一番右の TREBLEET（世界最小をうたっている）がコスパがいいのですが、発熱量の多い SSD の場合は発熱対策を行う必要があります。


その場合は小型の 40 mm 角程度のファンを取り付けて冷却対策することをおすすめします。


ELUTENG 製 40mm 角 冷却ファン（３スピード）ならば 799 円です。

４隅に両面テープを小さく切って貼り付けて本体に密着させます。
スピードは "L（一番遅い回転）" で十分です。
 （本体から）吸い出しか、（本体へ）吹き出しかですが、吹き出しがいいようです。


 写真は（本体へ）吹き出しです。

一番左の ORICO のものは性能面や発熱対策がしっかりしておりモノは優秀なのですが、現在価格が 15,800 円と高くなっていてちょっとおすすめしにくい状況です。



私が購入したのは 2019/11/23 ですが、そのときの価格は 11,800 円で現在価格よりも 4,000 円も安いときでした。


キャンペーン価格とかクーポン付与とかではなくて通常価格がこの価格でした（下図参照）。

そのあと一時商品入荷がストップし、再び Amazon に同じ販売元から出品されたときは 13,800 円で、現在はそのときよりもさらに 2,000 円高くなっています。




もの自体はよいので ORICO には問題はないのですが、価格がどんどん高くなっていてこの販売元 Leiouls には問題がありますね。




ORICO Direct Store では 14,899 円 で扱っているようです。

WAVLINK と TREBLEET が １万円切りになっていますから、ORICO も同水準にしてほしいものです。



本記事記載時点では TREBLEET に小型ファンを取り付けて使うことをおすすめするしかないようですね。






WAVLINK は初めて １万円切りしましたが、


　性能が少し劣る：ブートタイムが他製品よりも長く 30 数秒かかる（ORICO のほぼ倍）

　冷却能力不足：ケースがプラスチックでチャチ
　　　　　　同梱のヒートシンクは一度取り付けると極めて外しにくいので
　　　　　　ラッチを取った方がいいが、その場合は熱伝導シートが要る

　欠品あり：熱伝導シート搭載をうたっているが付属していなかった
　　　　　　これがあって初めて冷却能力を発揮するのではないかと考えている

　販売元のサポートに不満：欠品に対する誠意がない



ということでおすすめではありません。

キャンペーン価格で 6 千円台で購入しましたが、返品処理しました。

しかも販売元から欠品指摘に対して返品してくれ、といわれたのは驚き桃の木山椒の木です。

価格は 2020/02/05 現在の Amazon 価格

左の Yottamaster は Amazon レビューではよい評価とよくない評価が拮抗しているようです。


わたしなら躊躇します。




右の Tximista はここで取り上げた５機種の中で一番高価ですので、価格面で除外ですね。






ORICO が １万円前後ならば迷わず ORICO ですが。。。



もっといえば、SSD 500 GB とケースで ２万円以下が今後の相場になって欲しいものです。

MacBook Air Mid 2012 の SSD を 500 GB に換装 - １万円以下で！！

性能もさらにアップ



内蔵の SSD（128 GB）を M.2 2280 SATA SSD（WD Blue 500GB）に換装しました。


換装前の元々の内蔵 SSD は、Mojave を 拡張ジャーナリング形式にフォーマットして使うことで Random Read / Write 性能が向上していました。



今回は Amazon のタイムセールで WD Blue 500 GB の価格 7,980 円が 6,800 円 になっていましたから換装することにしたのです。




WD Blue 500 GB（WDS500G2B0B-EC）は「元の内蔵 SSD」よりも性能は上です。



今回は性能向上が目的ではなく、換装自体が目的です。


といいますのは、MacBook Air Mid2012 はすでに ７年以上使用してきており、SSD も寿命が近づいているかも知れず、その場合いつ壊れても慌てないようにする意味があります。




換装によって、物理的にはあと５年以上は大丈夫でしょう。



MacOS サポートがこの機種に対してどこまでかは知る由もありませんが、少なくとも 2021/09 までは大丈夫です（トラブルの多い Catalina のサポートが 2021/09 まであります）。







MacBook Air Mid 2012（以下 MBA） の SATA スロットは特殊な形状なので、次のようなアダプターを使います。


　　❏ MBA 純正 SSD 以外を MBA で使うための変換アダプター　  ：①　

　　❏ MBA 純正 SSD を 通常の SATA で使うための変換アダプター：②

　　❏ SATA を USB に変換するアダプター　　　　　　　　　　　 ：③ 

----------


　　①　SATA <==> MBA_SATA 変換アダプター （WD Blue 500 GB 装着用）


　　　　M.2 NGFF 2280 SATA SSD → APPLE 2012 Macbook air A1466
　　　　A1465 MD223 MD224 MD231 MD232 64G 128G 256G SSD 
　　　　変換アダプター

　　　　というもので Amazon で 1,080 円 です。

　　　　64 〜 256 G となっていますが、WD Blue 500 GB でも問題はありません。

　　②　MBA_SATA <==> SATA 変換アダプター（元の内蔵 SSD 装着用）

　　　　このアダプターは、Amazon で 1,450 円 で次のようなものです。


　　　　Apple 2012 年 モデル MacBook Air A1465 A1466 MD223 MD224 
　　　　MD231 MD232 搭載SSD → SATA SSD 変換 アダプター


　　　　写真は MBA の「元の内蔵 SSD」を装着した状態

　　③　SATA <==> USB 変換アダプター（または SATA SSD ケース）

　　　　取り外した MBA の「元の内蔵 SSD」を ② のアダプターに装着して
　　　　USB 接続するための変換アダプター

　　　　元々手元にあったものですが、購入しても 1,000 円前後です。

　　　　記事末尾で紹介の SATA SSD ケースの場合は「元の内蔵 SSD」がそのまま
　　　　装着できます








SSD 換装は次の手順で行います。


１．MBA の裏蓋を外す

２．バッテリーケーブルを外す（不用意で電流が流れないようにするため）

３．取り付けてある内蔵 SSD を外す

４．「新しい SSD（WD Blue 500 GB）」をMBA に装着する

　　「① SATA <==> MBA_SATA 変換アダプター」でゲタ履かせて装着する

５．バッテリーケーブルを再接続して裏蓋を閉める

６．取り外した「元の内蔵 SSD」を MBA に外付け SSD として接続する

　　「② MBA_SATA <==> SATA 変換アダプター」を介して
　　「③ ATA <==> USB 変換アダプター（または SATA SSD ケース）」に
　　接続し、これを USB で 外付け SSD として MBA に接続する

７．option キーを押しながら電源を入れて、外付けした「元の内蔵 SSD」で起動する

８．「新しい SSD（WD Blue 500 GB）」をディスクユーティリティでフォーマットする

　　「拡張ジャーナリング（HFS+）／ GUID パーティションマップ」でフォーマットする

９．CCC 5 で「元の内蔵 SSD」から「新しい SSD（WD Blue 500 GB）」に
　　クローン作成する（これがキモ）

10．「システム設定」＞「起動ディスク」＞「WD Blue 500 GB」を選択し再起動する

11．再起動を確認したら TRIM オンにしてふたたびび再起動で完了

12．「元の内蔵 SSD」は起動ディスクの予備として保管する

　　または、外付け SSD として再利用する








次の写真は MBA の SATA スロットに「新しい SSD（WD Blue 500 GB）」を装着したものです（手順４項）。


WD Blue 500 GB SSD の右側のグリーンの基板部分がゲタ履かせ用の ① のアダプターです。

手順６項 の外付け SSD 化も ① とは逆バージョンの ② のアダプターを使って行います。



このアダプターに「元の内蔵 SSD」を装着してこれを通常の SATA デバイスのするためのアダプター：「③ ATA <==> USB 変換アダプター」に差し込んだのが次の写真です。

記事末尾に紹介のケース：OWC Envoy を使用の場合はこのアダプターは不要です。




USB 接続した「元の内蔵 SSD」を外付け起動ディスクにして MBA を起動します。



起動後のディスクユーティリティの状態です。

「元の内蔵 SSD」を外付けで起動しています（手順７項）。

「このMacについて」の情報です。

起動ディスクが外付けにした「元の内蔵 SSD」になっていますね。

起動したら 手順８項 以降を行います。




WD Blue 500 GB をフォーマットして（手順８項）、CCC 5 でクローン作成します（手順９項）。

数分〜10 分ほどでクローン作成が終わります。


手順10項 を行うと「新しい SSD（WD Blue 500 GB）」で再起動になります。



TRIM オンにするためにターミナルから

　　$ sudo trimforce enable

を実行します。

管理者パスワードに答えるとふたたび再起動されます。






手順11項 まで終えると、「新しい SSD（WD Blue 500 GB）」で起動完了です。


起動ディスクが「新しい SSD（WD Blue 500 GB）」であるのがわかります。

TRIM もオンになっていますし、ファイルシステムも「HFS+（拡張ジャーナリング）」であることが見て取れます。

S.M.A.R.T. 情報も見ることができます。

Mojave ですがファイルシステムは APFS 形式ではなく HFS+ 形式です。



クローン作成だと、APFS 形式ではなく HFS+ 形式にできます。
（インストールの場合は必ず、APFS 形式になってしまいます）



HFS＋ 形式にするのは、Random Read / Write 性能を引き出すためです。

APFS 形式でも構いませんが、Random Read / Write 性能はかなり低下します。




換装前と換装後の性能値は次のようになっています（換装前も後も HFS+ 形式）。

Random Read / Write 性能のよさがわかると思います。




 【 換装前：元の内蔵 SSD 】

【 換装後：WD Blue 500 GB 】

「元の内蔵 SSD」をすべて上回る性能値になっています。

ブートタイムは「元の内蔵 SSD」と同様、18 秒ほどです。


ファイルシステムが APFS の場合 28 秒かかっていました。



容量は 128 GB から 500 GB になりました。



M.2 2280 SATA SSD（WD Blue 500 GB）と、① ② アダプター２個で合計 9,330 円 でした。

③ のアダプターを含めると 10,000 円を少し越えます。


タイムセール終了後はさらに 1,180 円ほど高くなります。





Transcend JetDrive 480 GB のアップグレードキットが 25,000 円 ほどしますから、半額以下で済みますし、WD Blue は Transcend JetDrive の SSD よりもかなり性能が上ですからコスパは非常によいといえます。








取り外した「元の内蔵 SSD」を外付け SSD として再利用の場合は、入れるケースがなかなかなく、「③ ATA <==> USB 変換アダプター」が安上がりなのですが基板がむき出しで抵抗感がありますよね。




ちなみに手元にある UGREEn のケースに装着するとはみ出してしまい、蓋を閉められません。

UGREEｎ のケースは Amazon で 1,798 円 です。

この UGREEn SATA SSD ケースに装着して、はみ出した部分をテーピングしたものが次です。

蓋がテーピングで固定され、ホコリなどが入らないようになります。

発熱は気にするほどではなさそうです。

現在手に入る MBA 専用 SSD 向けのものは下記のものくらいしかなく、7,700 円 です。



【国内正規品】 OWC Envoy USB 2.0/3.0 Enclosure for data transfer/continued external use of Apple MacBook Air SSD (対応機種：MacBook Air 2012) 

このケースは取り外した SSD を変換用のアダプターなしでそのまま装着できます。



これを使用の場合は ② ③ の２つのアダプターが要りません。

WD Blue 500 GB SSD と、① とこのケースで 6,800＋1,080＋7,700＝ 15,580 円 です。

見た目さえ気にしなければ UGREEn ケースの方が 7,700 円 → 1,798 円 と 5,902 円ほど安価 で済みます。


UGREEn ケース（中に「元の内蔵 SSD」を装着）を MacBook Air Mid 2012 に外付けして、これで起動したときの写真が次です。










再利用はしなくて「予備の起動ディスク」として保管ならばケースは不要です。