SDカードよりHDDのほうが速度が早い理由は？

Question

詳しい方が多そうなのでこちらのカテしました。

いわゆる普通のPCでは、SDカードの読み書きのほうが、HDDより遅い。
というふうな説明を最近受けたのですが、
どうしてフラッシュメモリ媒体のほうがHDDより遅くなるのでしょうか？

HDDよりよりSSDが速いことと矛盾しないのは何故ですか？

siremono2496 · Accepted Answer

実はフラッシュメモリって、もともと書き込みには時間がかかるデバイスです。SSDはその欠点を補うために、フラッシュメモリのチップを4個とか8個くらい並列にしてHDDで言うところのRAID0みたいな使い方をすることで、速度を稼いでいます。こういう贅沢は、設置スペースや消費電力の制限が少ないPCだからこそできる話であって、SDカードのようにスペースが極めて小さいものには複数チップは入れられないか、入ってもSSDほどの個数を入れるのは無理です。またチップ数を増やして同時に読み書きすると、消費電力がどんどん増大します。いくら速くなっても、電力食いになったせいでデジカメの撮影枚数が減ったり、ケータイやスマホの稼働時間が短くなったりすることが許容できますか？

SDカードは比較的小さい外形でそこそこの容量を、低消費電力で使えることを目指した記録デバイスですから、そうした「スピード命！」な用途には適さないものです。それに通常はPCについているカードリーダーは内部ではUSB2.0接続なので、どんなに激速カードを入れたところでUSBの速度しか出ない…というのも理由の一つとして考えられます。USB3.0になれば速くできるものの、SDカード自身がそこまでの速度を出せるように作られていない以上、SSD並みに速くなることはあり得ないし、その意味ではUSB3.0の御利益は薄いです。

parts · Answer

おもしろい質問なので回答します。

Ｑ／どうしてフラッシュメモリ媒体のほうがHDDより遅くなるのでしょうか？

Ａ／メモリデバイスの速度を決めるのは何だと思いますか？パソコンのＣＰＵは同じ製品ならクロック周波数が物を言います。メモリも同じで同期クロックの性能が物を言うのです。ただ、メモリでさえも、1バンクあたりの速度は、何ギガもない製品もあります。たいていは４つから８つのバンクで構成されていますが、一つ一つのバンクは、メモリバスの速度より遅いのです。その代わり、データを分割しそれらに分けて当時に記録することで、速度を速くします。RAIDと同じというのはメインメモリにもいえます。
では、NANDはどうでしょうか？

基本的な概念は、CPUなどのロジック回路と似ています。まあ、同期回路がどれだけのスイッチング性能を持つか、そして１つのデータの読み書きにどれだけの時間（クロック）が消費されるかによって、速度は決まります。そして、それは下手に変更するとメインメモリと同じで、規格が変わってしまい認識しなくなるおそれもあります。即ち、速度を早くするには、接続するアダプタ（ドライブ）側もそれに、最適化されているか、SDカードが古いアダプタと互換を持つ必要があります。

すでに回答があるように、並列性の高さなども影響しますけど、Speed Classがあるのは、上位と下位との間で互換性を維持するためでもあります。

ちなみに、むやみに小さく高密度化すれば、それだけの熱対策も必要になりますから、動作を速める（クロック数をあげる）と熱破損の危険もあります。小さな媒体では、あまり高速化ができないのです。

これに加えてインターフェース（USB）などの影響もあるでしょう。

Ｑ／HDDよりも、さらにSSDが速いことと矛盾しないのは何故ですか？

Ａ／SSDは、ドライブとディスク（NAND Flash）が一体化しています。即ち、互換性を考慮する必要がないのです。単にインターフェースさえSATAなりUSBなりに最適化すればそれで動きます。
だから、速度に最適な設計も可能となります。

さらに、熱処理の問題なども筐体が大きくなるため、熱密度が下がりあまり発生しません。
容量も大きくでき、並列性も高めることができます。

これらが理由となります。

半導体はスイッチングが一定より早くなれば、熱として逃げる量が増えてしまいます。
また、パフォーマンスが極端に上がれば、電圧や電流が高まり、規格の基準を上回る危険があります。
即ち、ドライブとディスクが別々であれば、下位互換を失うおそれがあるのです。
そのように考えれば、きっと分かり易いでしょう。
また、半導体の原理を知っていても、比較的分かり易いかと思います。

ちなみに、NANDフラッシュは、速度では比較的高速です。
ハードディスク1台ほどの速度はありませんけど。SLCであれば特に1バンクで品質の良い物なら、百メガ近い転送速度を達成でき、ランダムアクセスでもさほど速度差が生じないものもあります。
ただ、一つだけ苦手なのが、データを書き込め、または消去しろと指示してから実際にその動作に移るまでの時間と完了が確認されるまでの時間が、ハードディスクなどより遅い傾向があります。
特に書き換えの操作はきわめて遅くなります。

その理由は、ハードディスクではオーバーライト（書き換え）を一度に行いますが、NANDではデータがセルに入っている場合、そのセルの電荷を一度引き出し抜き取ってから、書き込みを行わなければデータは記録できないというルールがあるためです。
そのため、SSDやNANDフラッシュもメンテナンスがしっかりされていなければ、HDDより遅く感じることがあるでしょう。

SPROCKETER · Answer

ＳＤカードもＳＳＤも書き込み速度はＨＤＤよりも遅いのですが、読み出し速度やランダムアクセス速度がＨＤＤよりも速いので、高速化の為にＳＳＤが用いられる傾向があるようです。

ＳＤメモリーカード：http://ja.wikipedia.org/wiki/SD%E3%83%A1%E3%83%A2%E3%83%AA%E3%83%BC%E3%82%AB%E3%83%BC%E3%83%89

ＦｌａｓｈＳＳＤ：http://ja.wikipedia.org/wiki/Flash_SSD

ＨＤＤとＳＳＤの違い：http://homepage2.nifty.com/kamurai/HDD.htm

ＳＤカードやＵＳＢメモリーは読み出し速度が速い（ＵＳＢ規格の転送速度と同じぐらい。）ですから、決してＨＤＤよりも遅いわけではありません。ＨＤＤ上のファイルを表示するよりも、ＵＳＢメモリー上のファイルを表示する方が遥かに速いはずです。

ただし、シーケンシャルファイルを連続して書き込む場合にはＨＤＤの方が速く、ＳＤカードやＵＳＢメモリーは時間がかかって遅くなります。逆にランダムアクセスではＳＤカードやＵＳＢメモリーの方が機械部分が無いので速いようです。

ＨＤＤからＳＳＤへの移行が進んでいるのは、ランダムアクセスと読み出し速度の点でＳＳＤが有利だからで、連続データの書き込み速度や大容量低価格という点ではＨＤＤが有利のようです。

mimazoku_2 · Answer

多分、ＮＡＮＤ型、ＮＯＲ型に起因する問題だと思いますよ。

ＳＤカードが出る前は、ＣＦ（コンパクトフラッシュ）カードが、カメラ用やデータ移動の媒体として、活躍していました。
しかし、ＮＯＲ型は「高速読み書き」が可能である反面、非常に高価だったんですよ。
で、安いＮＡＮＤ型が市場を席巻したのですがね。
そこで、動作の遅いＮＡＮＤ型の改良版として、ある程度の塊（かたまり）のパケットデータの読み書きで、「高速性」を打ち出して来た訳です。

その名残なのか？　ＳＤカードやＳＤＨＣカードには、ｃｌａｓｓ２～ｃｌａｓｓ１０の対応速度という問題を抱えているでしょう。
これが、ＮＯＲ型なら、クラス分けは必要なかったと思うよ。

NAND型フラッシュメモリ
http://ja.wikipedia.org/wiki/NAND%E5%9E%8B%E3%83%95%E3%83%A9%E3%83%83%E3%82%B7%E3%83%A5%E3%83%A1%E3%83%A2%E3%83%AA

NOR型フラッシュメモリ
http://ja.wikipedia.org/wiki/NOR%E5%9E%8B%E3%83%95%E3%83%A9%E3%83%83%E3%82%B7%E3%83%A5%E3%83%A1%E3%83%A2%E3%83%AA

bettybanana · Answer

20年くらい前のHDDと比べれば、今のSDカードもフラッシュメモリーもそれ程は遅くないと思いますけど・・

パソコンに内蔵されてOSの要求を満たす為に開発が勧められ、電力消費量の大きいHDDは、当然、取り扱い速度は、外部媒体のメモリーの非ではないと思います。

RIDE仕様やSSDに関しましては、噂だけで、あまり知らないのですが。m(__)m

デジカメにしろ音楽プレイヤーや携帯にしろ、パソコン程の取り扱い速度はまだ必要視されていないと言うのか、もちろんパフォーマンスは良い方が良いに決まってますけど、年々速度も改善されていますから、将来的な経済性も考えてのことなのだと思えています。

市場の動向を伺っていますと、速度改善よりも、まず容量が大きくなって、次のステップで、やっと速度改善なんてことですかね～。

あとSSDのコスト考えてみると、2.5インチS-ATAドライブなんかのが、使い勝手も良くて、お勧めだったりしてます。開発費用の関係で、パソコン環境での必要性に関与しての事ですかね～。

SDカードよりHDDのほうが速度が早い理由は？

実はフラッシュメモリって、もともと書き込みには時間がかかるデバイスです。

おもしろい質問なので回答します。

ＳＤカードもＳＳＤも書き込み速度はＨＤＤよりも遅いのですが、読み出し速度やランダムアクセス速度がＨＤＤよりも速いので、高速化の為にＳＳＤが用いられる傾向があるようです。

多分、ＮＡＮＤ型、ＮＯＲ型に起因する問題だと思いますよ。

20年くらい前のHDDと比べれば、今のSDカードもフラッシュメモリーもそれ程は遅くないと思いますけど・・

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