HP Z Turboドライブ（PCIe SSD）
のパフォーマンス評価
Samsung XP941テクノロジを搭載評価の実施者（独立した評価機関）
Hamid Taghavi
シニア テクニカル コンサルタント2014年6月
後援
目次
はじめに ... 3 SSDとは ... 3 HP Z Turboドライブに搭載されたSSDについて ... 4 ベンチマークの設定およびシステム構成 ... 5 評価対象のストレージ デバイス： ... 5 使用したベンチマーク プログラム： ... 6 ベンチマークの結果 ... 10 分析 ... 14 まとめ ... 14 付録 ... 15 参考資料 ... 16はじめに
コンピューターが初めて市場に登場したとき、コンピューターに保存される情報はすべてハードドライブ（HDD）に書き込まれて いました。テクノロジの進化に伴い、ソリッド ステート ドライブ（SSD）がHDDに取って代わるようになりました。SSDは、HDDに 比べてはるかに高速なストレージです。SSDはさまざまなインターフェイスに対応しますが、現時点での市場の標準はSASとS ATAです。現在、HPとサムスンが提携して、PCIeバス上で動作する新しい形態のメモリを提供しています。PCI-Expressイン ターフェイスは帯域幅がSATAとSASのどちらよりも大きく、さらにPCIeベースのSSDはホスト バス アダプターとそれに付随す るオペレーティング システム ドライバー スタックをバイパスします。この2点により、複数のレベルでマザーボードへのパスが 短くなります。その結果、PCIeベースのSSDは非常に高速で動作することが期待できます。データ量の多い操作（ビデオ処理、 データ センターのサービス、クラウド ストレージなど）では、パフォーマンス向上によって大きな利点が得られます。OTSIは、 ストレージ業界で一般的に使用されるベンチマーク ツールを使用して、HDDとSSDの代表的なストレージ デバイスを多数調 査し、その結果をHP Z Turboドライブ（PCIe SSD）のパフォーマンスと比較しました。SSDとは
SSDドライブは、長期保存データを集積回路アセンブリに格納するソリッド ステート ストレージ デバイスです。データを回転 ディスクに格納する従来のHDDとは異なり、「ディスク」やその他の可動部品がありません。 HDDに勝るSSDの主な利点は、非常に高速であることです。SSD テクノロジではデータの記憶方法は異なりますが、システムへの 組み込みには引き続き既存または新しい標準I/Oインターフェイス を使用します。サポートされているインターフェイスには、SATA、S AS、USB、eSCSI、PCIeなどがあります。高速化のためにRAMメモ リを使用するSSDもありますが、ほとんどのSSDはNANDベースの フラッシュ メモリを使用してデータを格納します。RAMストレージは 恒久的ではないため、格納されたデータを保持するには別個の電 源が必要です。NANDメモリは格納されたデータを保持するための 電源を必要としないため、データ永続性の点で優れています。 NANDメモリはUSBフラッシュ ドライブや携帯電話で広く使用され ています。 Samsung 240 SSDHP Z Turboドライブに搭載されたSSDについて
HP Z Turboドライブは、ハーフハイト、ハーフレングスのPCIeベースの拡 張ボードであり、PCIeスロットに直接差し込みます。HPが設計したこのア ダプター カードは、現時点でSamsung XP941（M.2フォーム ファクター）の SSDテクノロジを搭載しています。XP941には、サムスン社のプロフェッ ショナル クラスのMLC NANDフラッシュ メモリ、トリプルコア、8チャネルU AXコントローラー（PCIe専用に設計）およびファームウェアが組み込まれ ています。サムスン社は世界最大のSSD製造企業であり、NANDメモリ、 ファームウェア、コントローラーなどSSD内部のすべての部品を製造して います。 XP941には2つまたは4つ（256 GBのドライブでは2つ、512 GBのドライブで は4つ）の128 GB Samsung MLC NANDフラッシュ メモリ モジュールが搭 載されています。XP941ではサムスン社の10nmクラスのMLCを使用して おり、これは定評あるSamsung 840 Pro SSDで採用されている前世代の2 0nmクラスのMLCを継承するものです。 HP Z Turboドライブ（PCIe SSD）512 GB SSDはどんどん高速化しています。長い間、SSDでもHDDでも最も一般的なインターフェイスはSATAでした。しかし、SSDが 速くなりすぎてSATA 3.0インターフェイスでは追いつかなくなっています。そのため、高性能SSD向けのインターフェイスとして PCIeが有望な代替手段となっています。PCIeベースで設計されたHP Z Turboドライブは、SATA 3.0の600 MB/sのパフォーマ ンスボトルネックを克服し、より高いスループットを達成できます。 Samsung XP941ベンチマークの設定およびシステム構成
均一なテストを行うため、このベンチマークのテストはすべてHP Z420 Workstation（英語）で実施しました。サイドバイサイド比 較のベンチマークには、同一の2台のHP Z420 Workstationを使用しました。HP Z Turboドライブは、ほかの多くのSSDと同様 にブート ドライブまたはデータ ドライブとして機能し、2つを同じシステム上で同時に使用する場合はこの両方として機能でき るため、両方のベンチマークを実施しました。完全なシステム構成の一覧は付録に記載されています。テストはすべて2回実 施しました。1回目は1台のドライブをブート デバイスとして使用し、2回目は2台の同一のドライブを1台はブート ドライブとして、 もう1台はデータ ストレージ ドライブとして使用しました。2ドライブ構成の場合、ベンチマークの数値は、データ ドライブに対す る数値のみです。均一なパフォーマンスを確保するため、システムはネットワークからの接続を解除し、システムの電源プラン は高パフォーマンスに設定し、デバイスはすべてスリープまたは休止状態にならないよう設定しました。また、ファイアウォー ルは無効にし、アンチウィルス ソフトウェアはオフにしました。 （注：このテストで使用したほかのデバイスと同様に、HP Z Turboドライブ（PCIe SSD）はブートとデータ ストレージの両方のデバ イスとして機能できますが、すべてのSSDが両方のデバイスとして機能するとは限りません。SSDの中には、データ ストレージ デバイスとしてしか機能しないものがあります（Fusion-io社のioExtreme PCI Expressなど）。）評価対象のストレージ デバイス：
テストしたのは9つのストレージのオプションです。SSDドライブは、256 GBおよび512 GBの2台のHP Z Turboドライブ、128 GB、 256 GB、512 GBの3台のMicron M550、そしてSamsung SM843Tnが1台です。HDDドライブは、Western Digital 500 GB 7200 R PM SATA、Western Digital SATA 10K 500 GB、
HP
SAS 15K 300 GBの3台です。ベンチマークを実施したストレージ デバイスの一覧：
HP Z Turboドライブ（PCIe SSD）256 GB（PCIe）
HP Z Turboドライブ（PCIe SSD）512 GB（PCIe）
Micron M550 128 GB SSD（SATA）
Micron M550 256 GB SSD（SATA）
Micron M550 512 GB SSD（SATA）
Samsung Enterprise SM843Tn 240 GB SSD（SATA）
Western Digital 500 GB 7200 HDD（SATA）
Western Digital 10K 500 GB HDD（SATA）使用したベンチマーク プログラム：
使用したベンチマーク プログラムは次のとおりです。ベンチマークの一覧：
ATTO
AJA System Test
BlackMagic Disk Speed Test
IOMeter
Passmark
SPECwpc ATTO、AJA、BlackMagic、IOMeterはストレージ専門のベンチ マーク ツールです。PassmarkとSPECwpcには、ストレージだけ でなくその他の領域向けのコンポーネントが含まれています。 可能な場合、ここで示すベンチマークでは、小さいサイズと大き いサイズの両方のサンプル ストレージを使用して、さまざまなテ スト条件をシミュレートしました。ベンチマーク ツールはテスト対 象のドライブにインストールし、ドライブから起動しました。ほと んどの場合、すべてのベンチマークで、データ ドライブがブート ドライブと同等以上に適切に動作することを示しました。これは 予想どおりです。大量の空き領域を必要とするIOMeterでは、Mi cron M550 128 GBのテストケースで、システム ディスクの大き さが十分ではないためにベンチマークのサンプル サイズを小さ くする必要がありました。サンプル サイズを小さくしたことで、Mi cron M550 128 GBについてのIOMeterのベンチマークの数値が 向上した可能性があります。ATTO Disk Benchmark
BlackMagic Disk Speed Testは、ビデオ関連の操作に対するストレージ デバイスのスループットのテストに広く使用されているツールであり、さま ざまなビデオ フォーマットに対するストレージ デバイスの対応能力をテス トします。ベンチマークは最大5 GBのサンプル サイズで実行し、結果の平 均が表で示されました。最適な結果を得るためには、安定した結果を蓄積 するためにドライブを10分以上作動させる必要がありました。
Passmark Performance Test
AJA System Testは、AJA Video Systems社が提供する シンプルなツールであり、ビデオ処理パフォーマンスの最 大化を評価する一環として、システム上のストレージ デバ イスのパフォーマンスを調べます。テストは3つのモード （[Disk Read + Write]、[Sweep Video Frame Sizes]、[Swe ep File Sizes]）で実施し、各モードで、1280 x 720、1920 x 1080、2048 x 1556ピクセルのビデオ解像度、および1、4、 8、16 GBのサンプル サイズでテストしました。
全体で、各構成を20種類の異なる動作について測定しま した。
Passmark Performance Testには、2Dおよび3Dグラフィッ クス、メモリ、CPU、およびストレージの速度を評価するた めのモジュールがあります（ストレージのベンチマークは 「Disk Mark」と呼ばれていますが、ディスク以外のデータ ストレージ メディアにも使用できます）。可能な限り最長の オプションを選択し、構成ごとに3回繰り返し実行しました。 結果の平均は表で示されました。
IOMeterは、単一構成とクラスター化された構成の両方について、I/Oサブシステムの測定および特性評価を行うパワフルな ツールです。Intel社によって開発され、その後オープン ソース コミュニティに提供されました。業界で広く使用されており、 ユーザー インターフェイスで表示されるパラメーターを使用して、多種多様なストレージ使用状況プロファイルをシミュレートす るように設定できます。ストレージのスループットと1秒あたりのI/O操作（IOPS）回数の両方を測定できます。
SPECwpcは、ワークステーションパフォーマンスのあらゆる重要な側面を測定するために設計された複数の専門的アプリケー ションとツールで構成される大規模なベンチマーク スイートです。主要なハードウェア ベンダー（HP、AMD、富士通、Dell、Intel、 Lenovo、NEC、NVIDIAなど）を代表するスタッフによって開発されました。32の作業負荷を使用して、6つの主要な業種カテゴリ （[Media & Entertainment]、[Product Development]、[Life Sciences]、[Financial Services]、[Energy]、[General Operations]）につ いてのさまざまなコンピューティング領域をテストしました。個々のテストのスコアを総計して、6つの業種カテゴリの正規化され たスコアが計算されます。Passmarkと同様に、SPECwpcではストレージのパフォーマンスだけでなく多くのことを測定するため、 ストレージのみのパフォーマンスと一般的なパフォーマンスの両方の数値が示されます。SPECwpcを適切に実行するには、いく つかのシステム要件を確認してからインストールする必要があります。これにはMS HPC Pack 2008 R2 MS-MPI再頒布可能 パッケージが必要であり、まだインストールされていない場合はインストールされます。このベンチマークは、初めから終わりま ですべて初期値で実行しました。ただし、初期値の多くはストレージのパフォーマンスを測定せず、完了までに数時間かかりま す。 SPECwpcベンチマーク スイート
ベンチマークの結果
すべてのベンチマークの未加工の元の数値を合算したものを表にしました。総合的なスコアを出すために、未加工の数値を 均等に合算しています。すべてのテスト スコアを最も低速なドライブに対して正規化しました。正規化は値を単純化するだけ で、特定のドライブを別のドライブより優遇するものではありません。 総合的なストレージのスコア：すべてのテストのストレージのみのベンチマークの正規化した数値を合算して、ドライブの種類 ごとに示しています。（図1） 図1：ストレージのスコア（ブート ドライブとデータ ドライブの両方についてすべてのストレージ関連のベンチマークを合算したもの）。合計スコア：すべてのテストのスコアを合算して、1つの正規化された数値にしています。これらのテストには、ストレージだけ でなく、CPU、RAM、およびグラフィックスの結果が含まれています。（図2）
1秒あたりのI/O操作（IOPS）合計：ブート ドライブとデータ ドライブの両方について、IOMeterベンチマークによるIOPS回数を示 しています。（図3）
読み取りスループット（MB/秒）：データ ドライブとブート ドライブの両方について、ATTOベンチマークによるすべての読み取り /書き込みテストの平均を示しています。（図4）
分析
グラフに示すとおり、2台のHP Z Turboドライブ（PCIe SSD）はすべてのテスト ケースで最速のストレージである ことが立証されました。データを複数の方法でグラフ化することにより、このことが裏付けられました。
ベンチマークの実施中には、PCIeスロット4が最速のパフォーマンスを示し、HP Z Turboドライブ（PCIe SSD）に 推奨されるスロットであることがわかりました。
HP Z Turboドライブは256 GBも512 GBも、テストしたほかのSSDおよびメカニカル ドライブよりもはるかに速く動 作します。場合によっては、読み取りおよび書き込みのパフォーマンスは、鍵となる1 GB/秒のしきい値を上回 ります。
未加工のベンチマーク データは、CPU、グラフィックス、およびRAMコンポーネントがストレージの速度の影響を 受けなかったことを示しています。
ストレージ関連のベンチマークは一貫した結果を示しています。テストしたSAS HDDドライブはすべてのストレー ジ テストでSATA HDDドライブ（1つの例外あり）よりも概して高速でした。SSDドライブはSASおよびSATA HDD よりも高速で、PCIeの数値はほかのものよりもほぼ100%高速でした。ストレージのパフォーマンスは、SATA HD D、SAS HDD、SATA SSD、そしてPCIe SSDドライブ（HP Z TurboドライブPCIe SSD）の順番で向上するパターン になっています。
ほとんどの場合、データ ドライブのパフォーマンスはルート ドライブと同等またはそれ以上に良好です。
HP Z Turboドライブ512 GB（PCIe SSD）には複数のNANDモジュールがあり、並行IO操作が可能なため、HP Z Turboドライブ256 GB（PCIe SSD）よりも高速です。まとめ
このベンチマークでは、HP Z TurboドライブPCIe SSD（256 GBおよび512 GB）がテスト対象の中で最速のドライブであることが わかりました。このドライブは、さまざまなストレージ トランザクションやファイル サイズで、テスト対象のほかのドライブよりも 非常に優れたパフォーマンスを示しています。HP Z TurboドライブPCIe SSDは、ビデオ処理、データ センター、クラウド、CAD アプリケーションなどのストレージ使用量の多いアプリケーションでは速度の点で大きなメリットがあります。付録
テスト システムの構成：HP Z420 コンピューターの種類： デスクトップ 製造元： Hewlett-Packard ベースボードID： 1589 シリアル番号： us42030016 BIOSバージョン： 3.69プロセッサ： Intel(R) Xeon(R) CPU E5-1660 v2 @ 3.70 GHz
有効なプロセッサ数： 12 メモリの合計： 32 GB グラフィックス カードおよびドライバー： Quadro K5000 -- ドライバー バージョン331.82 オペレーティング システム： Windows 7（64 ビット） 現在のカルチャ： en-US HP Z Turboドライブ（PCIe SSD）の公開されている仕様： HP Z Turboドライブ（256 GB） HP Z Turboドライブ（512 GB） NANDの種類： MLC MLC 読み取り帯域幅（128 KB）： 1.08 GB/s 1.17 GB/s 書き込み帯域幅（1 MB）： 800 MB/s 930 MB/s ランダム読み取りIOPS（4 KB）： 120K 122K ランダム書き込み：IOPS（4 KB） 60K 72K 耐久性（合計書き込みバイト数）： 146 TB 292 TB 質量： 51 g 51 g
参考資料
HP Z Turboドライブの仕様：http://h20195.www2.hp.com/v2/GetPDF.aspx/4AA5-1884ENW（英語サイト）
HP Z420 Workstation：http://h10010.www1.hp.com/wwpc/pscmisc/vac/us/product_pdfs/Z420_datasheet-highres.pdf（英語サイト） HP Z Turboドライブのプレス リリース：http://www8.hp.com/us/en/hp-news/press-release.html?id=1613282#.U2_thfldV8E/ （英語サイト） BlackMagic Speed Test：https://www.blackmagicdesign.com/jp/
ATTOテスト：http://www.attotech.com/disk-benchmark/ （英語サイト） Passmarkテスト：http://www.passmark.com/japanese/index.htm
AJA System Test：https://www.aja.com/jp/family/software/
IOMeterテスト：http://www.iometer.org/doc/matrix.html（英語サイト）
SPECwpcスイート：http://www.spec.org/gwpg/wpc.static/wpcv1info.html（英語サイト） ©Copyright 2014 Object Technology Solutions Inc.
hpはHewlett-Packard Corporationの商標または登録商標です。SamsungはSamsung Corporationの商標です。IntelはIntel Corporationの商 標です。他のすべての商標はそれぞれの所有者に帰属します。
