擬似SSD CFによるbootシステムディスク作成の実験・改訂3

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     擬似SSDの実験。CFカードのSSD化を考える。
    アウトレットで簡単SSDを作る。
     今回は自作(?)SSDの実験をしてみる。
     CFでブート(boot)できるシステムが最終目標だ。
     REA製 S-ATA to CFアダプタSD-SA1CF-W1[龍神]のレビューを兼ねる。

     今回は改訂3だ。
    ■PR・・・Eee PCの高速化・プチフリに最適です
    Windows 高速化 プチフリバスター
    --->
    Eee PC高速化・SDHCのHDD化 プチフリバスター製品紹介ページ



     始めに、本ページは横着をこいて、シリーズ記載をしない。
    このページに改定、変更をして追記していく。あれ?内容が違うぞというのは容赦願いたい(楽なんだよね)。



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     秋葉原でディスク関連グッズを購入した。
     左端は、CFカードをSATAに接続するアタッチメント@2980円なり。
     真ん中は、同じくCFカードをIDEに接続するアタッチメント1380円なり。共に1.8/2.5インチ用。

     右端は手持ちのCFカード16GB、SILICON-POWERの200X(倍速仕様)だ。

     これでゼロスピンドルマシンの構築実験を行う。

    ■AREA製 S-ATA to CFアダプタ
    SD-SA1CF-W1[龍神]
    http://www.area-powers.jp/product/adapter/dongle/sa1cf_w1.html

    ■ノーブランド(?)IDE to CFアダプタ
    型式: PA-CF18H

    ■SILICON POWER 200X 16GB CFカード
    これは手持ちのモノ。

     ブート用にCFを使う場合は、【Non-DMA Fixed Disk Mode搭載のCF】である必要があるとのことだ。
     Non-DMA Fixed Disk Modeは、PIOモード(Non-DMA Fixed Disk)としても検索に出てくる。
     今回テストで使用している、SILICON POWER 200X 16GB CFカードがNon-DMA Fixed Disk Mode搭載のCF】であるかは現在判らないので注意。


     比較を簡易かするために、SATAで計測の予定。とはいえ実際に活用するのはIDEと思われる。擬似SSDを付けたいマシンというのはWindows2000, XPモデルの高価な投資をするには割りの合わないモデルだと思うのだよね。中古で購入したら1万円のノートPCに2万円のSSDをつけたいなんて思わないでしょう?というわけだ。
     古くなったPCを廉価にリニューアルして快適に使う。というのが根強い願望だと思われる。


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     ラボにはSATAのネットブックも、IDE接続の旧いノートPCもあるので両方用意した。


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     これは今回購入したSATAアダプタの梱包物。PCIカードスロットに接続するように鉄のガードとネジが付属していた。デスクトップに接続も考慮しているようである。

            ***
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     まずは、ワークベンチを取る事にする。始めから、ノート/ネットブックに接続しWindowsを入れても良いのだが、、、じっくりと腰を落ち着けて性能評価をして見たい。

    フリーウェア プチフリ 退治 解決 根絶に、現象測定ツール

     ラボで配布しているPFM(プチフリメータ)で取った情報を表にした。このソフトは4Kバイトのデータを読み書きしてかかった時間を測定する。他のベンチマークソフトとの違いはリード専用のスレッドとライト専用のスレッドを同時実行することにある。
     ディスクに対してリードとライトという処理を同時実行し所用時間を得る。最も過酷なテストをする。


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     PFMで測定した結果を表にまとめた。
    ■シーケンシャルファイル5万回のアクセスでは、リードライト平均1.51ms、リードで2.66ms、ライトで2.92msかかっている。平均はリードとライトを同時に行っているので約1/2の時間になる。よ〜〜いドンでリードとライトを一回ずつアクセスして2msかかったとしよう。この2msでリード1回、ライト1回だから、2アクセスかかっている。ということで2msの1/2で1msという計算をしている。

    ■ランダムアクセス5千回は、アクセスをランダムにしたもの。ランダムは時間がかかるので5千回で測定した。それぞれ2.64ms、5.27ms、5.28msとかかっている。ランダムアクセスは遅くなるというのが判ると思う。

    ■ランダムアクセス5万回は気合をかけて5万回繰り返したものだ。161.22ms、322.43ms、322.44msかかっている。ショックと思われるだろうが、SSD(これは擬似SSDであるが)、ディスクはこのように遅くなる。
    特筆すべきは、別にランダムアクセスを意図しなくてもフラグメント(ファイルの分断化)が起きればこのように遅くなる。100倍くらい平気で遅くなるという問題が判る。
     プチフリとは、この極端に遅くなる現象が表面化したものだと思えば良い。

    ■鬼フラグメントというのは、PFMには測定するデータを意図的にフラグメントを発生させる機能がある。これを使いテストデータにフラグメントを作り出し、さいど測定したものだ。
     今回はどうゆうわけか、トータルで良い結果が出ている。
    何故だろう?、たぶん、途中で一度、フォーマットを掛け直したのでその影響だと思う。プチフリ現象はフォーマット形式に深く影響を受けるからだ。

     ではこの表をグラフしてみよう。


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     バーの長さは時間を表す。長いほど速度が遅い事を表す。 

            ***

    【改定1】
     さて、前回に引き続き、今度は弊社のプチフリバスターを導入して擬似SSDの評価を行う。プチフリバスターはディスクにキャッシュソフトだ。また、ディスクのアクセスを最適化し二重三重に高速化をする。


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     詳細は触れない。プチフリバスターは上の図の設定を行った。
    また、デスクトップPC+Windows7に、ぶら下げてテストしている。


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     表に示す。総じてライトが劇的に速くなり、リードが遅くなる事が判る。これには理由があって、書き込みキャッシュが作動し、メモリ一杯に書き込み情報を吸引する。このため、書き込みが劇的に速くなる。

     そして、ディスクにはライト情報がパンパンに蓄積し、処理能力が全部ライトにかかりきりになり、リード処理が後回しにされているためにこのようになる。

     水色で囲ったリードライトの平均値を見て欲しい。これが実際の速度を見る目安だ。


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     表を棒グラフにしたもの。


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     さて、プチフリバスターを入れる前のデータと比較してみよう。
    例外はあるが総じて速くなっているのが判る。

     SSDだと、もっと劇的に速くなるのだが、CFのせいかもしれない。あるいはCFの内部の管理方式かもしれない。


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     判りやすいように棒グラフにする。リードライトの平均値だけをピックアップして比較する。このグラフは、4Kバイトのアクセスにかかる時間を表している。従い、棒は短い方が高速である

     やはり、奇妙な事に鬼フラグメント(PFMでデデデータをかける)を発生させた時のランダムアクセスが気持ち速くなっている。これは理由が良く判らない。何かCFに癖があるようである。

     さて、グラフで見るように、プチフリバスターを入れる事により、劇的に速度が速くなっている事がわかる。


            ***
               ***
     
    【改定2】


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     さて、ここで前提を大きく変える。
     実はプチフリ現象というのはディスクに対するフォーマットに何を選ぶかで大きな違いが出るはずなのだ。

     ディスクのフォーマットがいかにプチフリに影響を与えるか、次はこれを見てみよう。



     まず、NTFS形式、FAT32形式でどちらでも良いというのであればFAT32がディスクを高速に使えると言われている。NTFSはジャーナル機能(ディスクの書き込み情報を記録しておき、障害が起きた時に記録から再現する機能を備えている。これをジャーナルと言う)があり、ディスクへの負荷が高い。

     もし可能であればFAT32を選ぶ方が良い。
    実際、工場出荷時にSSDを搭載した国産ノートPCはFAT32を載せているものがある。プチフリを恐れわざわざFAT32を採用しているのだ。



     そして、最も重要なのはこれ。
     アロケーションサイズ、これはディスクをアクセスする最小単位のことだ。セクターと言ったり、クラスタと言ったり色々用語の混乱が見られる。ざっくり同じモノだと思って欲しい。

     これを出来るだけ大きくする事。通常のSSDは内部の書き込み単位は512Kバイト以上と言われている。従い、本当はここに512Kバイトを指定したいくらいなのだが致し方ない。最大の64Kバイトを選択する。

     本物のSSDと異なり擬似SSD、心臓はCFなのでどうなのだろう?と思うのだが、おそらく同じ規則が適用されると予想される。


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     FAT32形式、アロケーションサイズ64Kバイトで擬似SSDを初期化し、各種テストをPFMで行った結果を表にした。
    以前のNTFS形式、標準アロケーションの値を()の中に入れておく。(--)というのは未測定を表す。

     おおむね、予想通り、FAT32形式、アロケーションサイズ64Kバイトの方が高速になっている。
     ただ、赤い帯で表している所はNTFS、標準アロケーションの方が速い箇所だ。極端に速度が違うので悩む。考えられる理由は2つある。

    ■筆者のポカミスでランダム指定を忘れてしまった。
     --> これが一番確率が高い。
    ■Windows7のプリフェッチ機能(ファイルを先読み機能)およびキャッシュが効いてこのようになった。NTFSはこの7と密着した恩恵を受けている可能性がある。。。

     緑色の帯の所は誤差のうちか、、、あるいは、NTFSの評価の時に筆者は何度か擬似SSDを初期化している。上の表で、本来”鬼フラグメント”をかけた方が遅くなるはずが逆に速くなっている傾向がある。筆者のミスで、CFの初期化をする時に、アロケーションサイズの指定ミスかもしれない。

     さて、総じてFAT32+64Kバイトが高速化の傾向があるということは提示できたと思う。
    ※やはり、ここは厳密な追跡が必要だと思う。困ったな。テストデータを取り直すだけで2日はかかる。 


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     上の表を棒グラフにして表す。

          ***

    【改定3】


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     まず恐れていた事が起きた。シリコンパワーのCFは、起動用ディスクには対応していないようである。結果、XPのインストールはできなかった。どうしたものかと考えているとトランセンドの8GBのCFがある。しめしめこれで試してみよう。容量は8GBとすくないが動けばめっけものである。

    Transcend TS8GCF266
    http://www.transcend.co.jp/products/ModDetail.asp?ModNo=148

     さて、疑惑を述べておく。

    ■トランセンドのこのシリーズのCFは8GBが最大のようである。(ーー)ひょっとしてSLC型モデルではないのか?
     SLC型とはプチフリの起き難い高速型のフラッシュメモリである。とすれば価値は高い。。。トランセンドのサイトを見る限りはSLC型かMLC型かの記載は見つからなかった。

     さて、さっくり、インストールできた。

     Windows XP 起動時間 31.58秒

     素晴らしい。使用したPCを説明する。
    http://www.dospara.co.jp/5goods_pc/pc_detail.php?h=d&f=d&m=pc&mc=68&a=1



     現在はセレロンE3200を搭載しているが、試験機は一つ前のE1500を搭載している。


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     さて、これまで、ディスクの初期化形式で性能が影響を受けると指摘してきた。Windowsをインストールする時に、事前に初期化しておくとこのような画面が出る。ここで既存のフォーマットをそのまま踏襲を選べば良い。

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                 ***

     本日はここまで。
     CFカードのチェンジは想定していなかった。これまで取ってきたデータが意味のないものになった気もする。。。トホホである。

     これでまた、宿題が増えた。

    ■トランセンドのCFのベンチマークの取り直す必要がある。
    ■シリコンパワーは本当に駄目なのだろうか?ネットで検索すると、他のディスクにインストールしてからディスクを複写すると動くCFがあるなど情報が飛んでいる。確認の余地がありそうである。

    Windows 高速化 プチフリバスター
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