USB3.2Gen1とUSB3.2Gen2の速度差を計測してみる。【Milipow USB SSDケース|KIOXIA EXCERIA G2 SSD-CK1.0N3G2/N】

求古図譜織文之部 コンピュータ
出典：国立国会図書館「NDLイメージバンク」 (https://rnavi.ndl.go.jp/imagebank/)
2022.08.07

KIOXIAのM.2 SSDを購入しましたが、挿す予定が無くなってしまいました。

何かに使えないかと思いましたが、マザーボードにM.2用の空きスロットが無いです。PCIeで拡張ボードを挿してスロットを作る方法もありますが、Micor-ATXマザーボードの場合、PCIeスロットにも余裕が少ないです。

とりあえずUSB接続できるようにポータブル化するキットを探してみましたが、奮発してM.2のクレードルのようなUSBアダプターを手配しました。抜き差しするほど多量にM.2SSD所有しているわけでは無いので、必要性は高く無いのですが一台所有していると便利な代物です。

その製品の接続方式はUSB3.2Gen2との事です。現在メインで使っているPCのUSBポートを確認したところ、背面のUSBポートがUSB3.2のGen1とGen2の2種類あるようです。

よい機会ですので各々のポートでベンチマークを取得してみて速度差を計測してみたいと思います。

今回導入したKIOXIA M.2 SSDはカタログスペックで、読み込み：2,100MB/s、書き込み：1,700MB/sとのことです。
ざっくり2GB/sでbit換算で16Gbpsぐらいですので、USB3.2Gen2の10Gbpsでは、読込速度で1200MB/sぐらいUSB3.2Gen2の5Gbpsはその半分の600MB/sぐらいで頭打ちになると予想されます。SATA3の転送速度が6Gbpsで実質データ部分の転送速度が600MB/sぐらいですので数値的には似たような感じです。
理論値と実測は大きく乖離することもありますが、最近のSATA-SSDではベンチマークで500MB台後半の数値を見ることもあり、それに近い速度がUSB接続のM.2-SSDで出てくれることを期待しています。

USB3.2Gen2で計測

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CrystalDiskMark 8.0.4 x64 (C) 2007-2021 hiyohiyo
                                  Crystal Dew World: https://crystalmark.info/
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* MB/s = 1,000,000 bytes/s [SATA/600 = 600,000,000 bytes/s]
* KB = 1000 bytes, KiB = 1024 bytes

[Read]
  SEQ    1MiB (Q=  8, T= 1):   987.242 MB/s [    941.5 IOPS] < 8480.79 us>
  SEQ  128KiB (Q= 32, T= 1):   961.522 MB/s [   7335.8 IOPS] < 4358.03 us>
  RND    4KiB (Q= 32, T=16):   319.893 MB/s [  78098.9 IOPS] < 6540.91 us>
  RND    4KiB (Q=  1, T= 1):    34.464 MB/s [   8414.1 IOPS] < 118.69 us>

[Write]
  SEQ    1MiB (Q=  8, T= 1):  1012.426 MB/s [    965.5 IOPS] < 8246.86 us>
  SEQ  128KiB (Q= 32, T= 1):   958.184 MB/s [   7310.4 IOPS] < 4369.91 us>
  RND    4KiB (Q= 32, T=16):   299.261 MB/s [  73061.8 IOPS] < 6997.64 us>
  RND    4KiB (Q=  1, T= 1):    71.397 MB/s [  17430.9 IOPS] < 57.19 us>

Profile: Default
   Test: 1 GiB (x5) [H: 0% (0/931GiB)]
   Mode: [Admin]
   Time: Measure 5 sec / Interval 5 sec 
   Date: 2022/08/07 12:02:03
     OS: Windows 11  [10.0 Build 22622] (x64)

USB3.2Gen1で計測

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CrystalDiskMark 8.0.4 x64 (C) 2007-2021 hiyohiyo
                                  Crystal Dew World: https://crystalmark.info/
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* MB/s = 1,000,000 bytes/s [SATA/600 = 600,000,000 bytes/s]
* KB = 1000 bytes, KiB = 1024 bytes

[Read]
  SEQ    1MiB (Q=  8, T= 1):   443.539 MB/s [    423.0 IOPS] < 18867.98 us>
  SEQ  128KiB (Q= 32, T= 1):   430.880 MB/s [   3287.4 IOPS] < 9721.01 us>
  RND    4KiB (Q= 32, T=16):   185.874 MB/s [  45379.4 IOPS] < 11256.14 us>
  RND    4KiB (Q=  1, T= 1):    31.601 MB/s [   7715.1 IOPS] < 129.46 us>

[Write]
  SEQ    1MiB (Q=  8, T= 1):   419.764 MB/s [    400.3 IOPS] < 19883.27 us>
  SEQ  128KiB (Q= 32, T= 1):   408.641 MB/s [   3117.7 IOPS] < 10228.03 us>
  RND    4KiB (Q= 32, T=16):   194.216 MB/s [  47416.0 IOPS] < 10777.74 us>
  RND    4KiB (Q=  1, T= 1):    64.788 MB/s [  15817.4 IOPS] < 63.04 us>

Profile: Default
   Test: 1 GiB (x5) [H: 0% (0/931GiB)]
   Mode: [Admin]
   Time: Measure 5 sec / Interval 5 sec 
   Date: 2022/08/07 12:08:34
     OS: Windows 11  [10.0 Build 22622] (x64)

NVMe Gen4接続（参考）

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CrystalDiskMark 8.0.4 x64 (C) 2007-2021 hiyohiyo
                                  Crystal Dew World: https://crystalmark.info/
------------------------------------------------------------------------------
* MB/s = 1,000,000 bytes/s [SATA/600 = 600,000,000 bytes/s]
* KB = 1000 bytes, KiB = 1024 bytes

[Read]
  SEQ    1MiB (Q=  8, T= 1):  7070.489 MB/s [   6742.9 IOPS] < 1184.95 us>
  SEQ  128KiB (Q= 32, T= 1):  7074.878 MB/s [  53977.0 IOPS] < 592.43 us>
  RND    4KiB (Q= 32, T=16):  4203.342 MB/s [1026206.5 IOPS] < 492.21 us>
  RND    4KiB (Q=  1, T= 1):    82.585 MB/s [  20162.4 IOPS] < 49.47 us>

[Write]
  SEQ    1MiB (Q=  8, T= 1):  5131.073 MB/s [   4893.4 IOPS] < 1632.27 us>
  SEQ  128KiB (Q= 32, T= 1):  5131.085 MB/s [  39147.1 IOPS] < 816.46 us>
  RND    4KiB (Q= 32, T=16):  1508.675 MB/s [ 368328.9 IOPS] < 1383.37 us>
  RND    4KiB (Q=  1, T= 1):   238.411 MB/s [  58205.8 IOPS] < 17.05 us>

Profile: Default
   Test: 1 GiB (x5) [E: 85% (791/931GiB)]
   Mode: [Admin]
   Time: Measure 5 sec / Interval 5 sec 
   Date: 2022/08/07 12:14:02
     OS: Windows 11  [10.0 Build 22622] (x64)

NVMe Gen3接続(参考)

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CrystalDiskMark 8.0.4 x64 (C) 2007-2021 hiyohiyo
                                  Crystal Dew World: https://crystalmark.info/
------------------------------------------------------------------------------
* MB/s = 1,000,000 bytes/s [SATA/600 = 600,000,000 bytes/s]
* KB = 1000 bytes, KiB = 1024 bytes

[Read]
  SEQ    1MiB (Q=  8, T= 1):  1620.960 MB/s [   1545.9 IOPS] < 5169.24 us>
  SEQ  128KiB (Q= 32, T= 1):  1622.299 MB/s [  12377.2 IOPS] < 2583.78 us>
  RND    4KiB (Q= 32, T=16):   668.443 MB/s [ 163194.1 IOPS] < 3133.50 us>
  RND    4KiB (Q=  1, T= 1):    57.597 MB/s [  14061.8 IOPS] < 70.98 us>

[Write]
  SEQ    1MiB (Q=  8, T= 1):  1481.575 MB/s [   1412.9 IOPS] < 5644.93 us>
  SEQ  128KiB (Q= 32, T= 1):  1484.374 MB/s [  11324.9 IOPS] < 2821.53 us>
  RND    4KiB (Q= 32, T=16):   847.605 MB/s [ 206934.8 IOPS] < 2472.46 us>
  RND    4KiB (Q=  1, T= 1):   138.967 MB/s [  33927.5 IOPS] < 29.32 us>

Profile: Default
   Test: 1 GiB (x5) [D: 61% (581/954GiB)]
   Mode: [Admin]
   Time: Measure 5 sec / Interval 5 sec 
   Date: 2022/08/07 12:19:07
     OS: Windows 11  [10.0 Build 22622] (x64)

SATA3接続(参考)

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CrystalDiskMark 8.0.4 x64 (C) 2007-2021 hiyohiyo
                                  Crystal Dew World: https://crystalmark.info/
------------------------------------------------------------------------------
* MB/s = 1,000,000 bytes/s [SATA/600 = 600,000,000 bytes/s]
* KB = 1000 bytes, KiB = 1024 bytes

[Read]
  SEQ    1MiB (Q=  8, T= 1):   563.620 MB/s [    537.5 IOPS] < 14851.66 us>
  SEQ  128KiB (Q= 32, T= 1):   563.515 MB/s [   4299.3 IOPS] < 7435.54 us>
  RND    4KiB (Q= 32, T=16):   406.068 MB/s [  99137.7 IOPS] < 5155.18 us>
  RND    4KiB (Q=  1, T= 1):    43.643 MB/s [  10655.0 IOPS] < 93.72 us>

[Write]
  SEQ    1MiB (Q=  8, T= 1):   518.554 MB/s [    494.5 IOPS] < 16120.81 us>
  SEQ  128KiB (Q= 32, T= 1):   520.006 MB/s [   3967.3 IOPS] < 8039.38 us>
  RND    4KiB (Q= 32, T=16):   379.763 MB/s [  92715.6 IOPS] < 5514.47 us>
  RND    4KiB (Q=  1, T= 1):   106.638 MB/s [  26034.7 IOPS] < 38.28 us>

Profile: Default
   Test: 1 GiB (x5) [C: 79% (368/464GiB)]
   Mode: [Admin]
   Time: Measure 5 sec / Interval 5 sec 
   Date: 2022/08/07 12:25:17
     OS: Windows 11  [10.0 Build 22622] (x64)

最後に

自分の環境での計測ではNVMe Gen4>MVMe Gen3>USB3.2 Gen2>SATA3>USB3.2 Gen1という順当な結果になりました。
Windows11のシステムドライブ(C:)はSATA3接続のSSDで一番速いNVMeGen4はデータドライブとして使っています。今回導入したUSB3.2接続でのベンチマークの結果から内蔵系のストレージに匹敵するようなパフォーマンスが出ていることが確認出来ました。
また、今回導入したM.2 SSDをUSB接続にするキットでは理論値の8割ぐらいのパフォーマンスが出ているようですので、個人的には満足しています。
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