SATA と PCIe: 違いは何ですか?

ストレージ ソリューションに関しては、ソリッド ステート ドライブ (SSD) とハードディスク ドライブ (HDD) の違いを学ぶことは氷山の一角にすぎません。 通常、SATA または PCIe という 2 つの選択肢がさらに存在するため、正しい選択をすることはさらに難しくなり、さらに混乱が生じます。

PCIe と SATA には両方にさまざまな利点がありますが、ニーズに最も適しているのはどれでしょうか? 幸いなことに、私たちは、サイズ、速度、パフォーマンス、コストによって 2 つのストレージ オプションを区別できるようお手伝いします。

SATA と PCIe は、サポートするドライブの観点から最も一般的に参照されますが、実際にはテクノロジー自体がインターフェイス メディアです。 SATA は小さな L 字型のコネクタで、光学式ドライブやハードドライブ、SSD など、あらゆる種類のドライブをマザーボードに接続するために長年使用されてきました。 デバイスに電力を供給する、二次的な長い L 字型コネクタが接続されています。

SATA ハード ドライブには 3.5 インチと 2.5 インチの両方のサイズがありますが、SATA SSD は 2.5 インチに制限されています。 SATA は複数世代の開発を経てきましたが、現在では SATA III が最も一般的であり、最新のハード ドライブおよび主流の SSD の典型的なインターフェイスです。

PCIe は PCI Express を指します。これは、グラフィックス カード用の大きなソケットから、Wi-Fi、USB ポートなどのアドイン カード用の小さなポートまで、あらゆるものを提供する最新のマザーボード上の多面インターフェイスです。 サイズと帯域幅は、最小で能力の低い x1 から、利用可能な最大かつ最大の帯域幅の x16 までさまざまです。

PCIe SSD はそれに直接接続できますが、これらの SSD は技術的には、上記の Intel 750 シリーズ ドライブと同様に NVM Express (NVMe) コネクタ上に構築されています。 通常、標準のグラフィックス カードのサイズの約 3 分の 1 になります。

SATA と PCIe は両方とも、M.2 として知られる別のコネクタ タイプを利用することもできますが、その形式の PCIe ドライブの方が一般的です。 これらのドライブははるかに小さく、通常はマザーボード上に独自の専用スロットが 1 つまたは 2 つあります。

通常、M.2 ドライブは非常に薄く、長さはわずか数インチであり、多くの場合マザーボードに対して平らに置かれ、追加の電力は必要ありません。 ただし、最も高速なものには、安全な動作温度に保つためのヒートスプレッダーとヒートシンクが付属しています。

PCIExpress ドライブが M.2 コネクタ タイプを使用しているか、NVMe コネクタ タイプを使用しているかに関係なく、さまざまな世代の PCIExpress をサポートできます。 最も一般的なのは PCIe 3.0 ですが、最近では AMD の x570 マザーボードで PCIe 4.0 が導入されました。 2 つの主な違いは帯域幅で、PCIe 4.0 は 2 倍の帯域幅 (16GBps) を提供し、より高速なドライブを可能にします。

すべてのドライブには独自の個別のパフォーマンス数値がありますが、SATA および PCIe フォーマットにも独自のパフォーマンス上限があります。 SATA III ドライブは、ほぼ例外なく、最大持続読み取りおよび/または書き込み速度が 6Gbps、つまり約 550MBps に制限されています。 SATA ハードドライブがそのような速度に達することはありませんが、優れた Samsung 860 Evo のような SATA III SSD は、総合テストで問題なくそのしきい値を満たします。

注: 実際の使用状況でこのような速度に達するドライブはほとんどありません。これは、ドライブが達成できる実用的な最大値であり、ファイル サイズと構成の違いが実際の読み取りおよび書き込み速度に影響を与える可能性があるためです。

これらと同じ速度は SATA プロトコルを利用する M.2 SSD にも適用されるため、M.2 ドライブを購入する場合は注意してください。 より高速な速度が必要な場合は、SATA M.2 ドライブではなく PCIe M.2 ドライブが必要です。

PCIExpress ドライブは、M.2 コネクタ規格を使用するか NVME コネクタ規格を使用するかに関係なく、高速ですが、ドライブ自体のメモリ チップの速度と、ドライブが設計されている PCIExpress の世代によって制限されます。 PCIE 3.0 ドライブの通常の最大持続読み取り/書き込み速度は 3,500MBps ですが、PCIE 4.0 ドライブの通常の最大持続読み取り/書き込み速度は 5,000MBps です。

合成テストであっても、これらの速度に達することはほとんどなく、PCIE 3.0 ドライブの持続読み取り速度は約 2,500MBps に達する傾向にありますが、最高の PCIE 4.0 ドライブは約 4,000 MBps の持続読み取り速度を実現します。