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日本でもついに「ラズパイ5」が発売された。新機能を紹介すると共に、ベンチマークテストで性能を検証する。
ラズパイ5の注目の新機能が、PCIe x1コネクタの新設です。用途に特に縛りはありませんが、最も需要があるのがPCIe/NVMe対応のM.2 SSDの利用でしょう。
すでに触れた通り財団でもM.2 SSDを利用するHAT製品を企画していますが、本稿を執筆している時点ではまだ発売されていません。しかしサードパーティーも同様の製品を多数企画していて、2023年12月にはポーランドのPineberry Pi社＊4が拡張基板を発売しいます。ここでは、この製品を使ってPCIe/NVMe SSD使用時のストレージ性能を調べてみることにします。
＊4 https://ift.tt/ZS0c6fz
PCIe Gen.3も条件付きで可能
ラズパイ5のPCIe x1拡張コネクタは公称PCIe Gen.2対応です。これはPCIe x1拡張コネクタがPCIe Gen.2の認証試験＊5しか行っていないためで、SoC自体はPCIe Gen.3までに対応します。
＊5 PCIeでは、規格に定められた性能を持つ機器を使って信号が正しく伝送できるかをテストし、パスした機器だけがPCIe対応をうたえます。PCIe x1拡張コネクタはPCIe Gen.2のテストしか行っていないということです。
従って、PCIe Gen.3での利用は保証されていませんが、設定次第でPCIe Gen.3の帯域を得られます。
PCIe Gen.2は物理層の帯域が1レーン当たり5Gbps（片方向2.5Gbps）、論理層の帯域は1GB/s（片方向500MB/s）で、USB 3.0とほぼ同等です。従って、PCIe Gen.2でNVMe SSDを利用してもUSB接続SSD以上の性能は期待できません。
しかし、PCIe Gen.3に設定すれば論理層で2GB/s（片方向1GB/s）の帯域が得られます。なのでNVMe SSDを使うならトラブルが起きる可能性が皆無ではないにせよPCIe Gen.3で使いたいところでしょう。
Pineberry Pi社のM.2拡張基板
Pineberry Pi社は、M.2230/2242＊6に対応し、ラズパイ5の上部に取り付ける「HatDrive! Top」（図9）と、M.2 2242/2280に対応する代わりにラズパイ5の基板裏に取り付る「HatDrive! Bottom」（図10）という2製品を発売しています。
＊6 PCに詳しい人には言わずもがなですが、M.2 2280など後ろの4桁は上2桁がSSDの基板幅（22mm）を、下2桁が長さを表します。デスクトップPCやノートPCの多くは2280サイズのSSDを利用しています。2242や2230は一部の小型ノートやタブレットで使われている程度で、同容量の2280に比べると少し高価です。なお、M.2ソケット自体は俗にNGFFなどとも称されるSATAインタフェース接続にも対応しますが、ラズパイ5のM.2拡張基板はSATAインタフェースには（当然）対応しないので注意してください。ラズパイ5のPCIe x1に接続できるのはPCIe/NVMe対応のSSDだけです。
図9 Pineberry Pi社のHatDrive! Top
ラズパイ基板の上部に取り付ける。
[画像のクリックで拡大表示]
図10 Pineberry Pi社のHatDrive! Bottom
ラズパイ基板の裏側に取り付ける。
[画像のクリックで拡大表示]
HATとしてなじみがあるのは上部に取り付けるHatDrive! Topタイプですが、NVMe対応のSSDだとM.2 2280型が一般的で安価なことに加え、ラズパイ5は発熱が大きく上部にファンが必要になるので、ファンを遮らないHatDrive! Bottomの方がお薦めと思われます。
どちらの製品も付属のフラットケーブルを使用する限りPCIe Gen.3に対応できることをうたっています＊7。M.2 2280に対応できるHatDrive! Bottomには、外部5V電源端子が設けられていて、この端子から電源を供給することにより、フラットケーブルで供給可能な5V/2Aを超える消費電力を持つような大容量/高性能SSDにも対応できます。2TB以内の標準的なPCIe Gen.3対応SSDはだいたい5W前後以下ですから、フラットケーブルで接続するだけで十分に使えます。
＊7 Gen.3の認証を受けているわけではなく、Pineberry Pi社がテストした限り使えるということです。
なお、図10からは少し分かりにくいと思いますが、HatDrive! BottomはSSD取り付け面が底になる形でラズパイ5にビス止めします。よって、足がないと使えませんが足になるようなものは付属していません。また、HatDrive! Bottomを裏面に取り付けるとmicroSDスロットをフラットケーブルが遮り、microSDカードの取り付けが困難になる制限もあります。この辺りは自分で工夫する必要があります。
からの記事と詳細 ( 「ラズパイ5」でストレージも高速化、NVMe SSDでは設定に注意 - ITpro )
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