USB2.0、3.0、IEEE1394、eSATAにて外付けHDDを接続

SATA規格のHDDを内蔵した外付けストレージにて、「USB2.0、3.0、IEEE1394、eSATA」にて実測値を測ってみました。理論値と比較してみましょう。※ちなみに当サイトは、DELLユーザーによるパソコン購入＆パソコン知識ガイド。

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インターフェースの違いによるHDDの実測値

内蔵HDDは2011年時点でSATAという規格ですが、外付けHDDケースに収まっている場合は、いくつかのインターフェースによってパソコンと接続します。
USB2.0端子、IEEE1394端子、eSATA端子、USB3.0端子が外付けHDDに使われるインターフェースです。インターフェースによって読み書きの速度に影響するので、選択時は要チェックです。2011年以降は、より高速なeSATA端子・USB3.0端子がメインとなってくるでしょう。

このページでは当方が調べた実測値を紹介しますが、まず、各インターフェースの特徴と理論値の速度を解説しておきます。ここで記載している転送速度は公称理論値です。正直、どんなにハイスペックなパソコンでも理論値になかなか近づかないのが実状です

USB 2.0端子

USB 外付けドライブやマウス、プリンターなど多くの周辺機器とつなぐことのできる端子。単純にUSBと呼ばれる場合はほとんどUSB2.0で、480Mbps(1秒間に60MB）の転送速度。速度に関してHigh Speedと呼ばれる。旧規格であるUSB1.1と互換性を持つが、当然速度を出すには、つなぐ周辺機器がUSB2.0仕様でなければならない。パソコンの電源が入ったまま、ケーブルを抜き差しできる「ホットプラグ」に対応。 USB 2.0端子から供給できる電力は500mA 。最大伝送距離は5mとされる。

USB1.1仕様の周辺機器をつなげた場合の速度は、USB1.1のままです。
(Lowスピードで1.5MB/1秒間、フルスピードで12MBの転送速度）。

IEEE1394 （4ピンタイプ）

IEEE1394－４ピンタイプビデオカメラとの接続はこのIEEE1394であることが多く、動画を取り込むために必要になる端子です。「IEEE1394a」と呼ばれることもありますが同じことです。（転送速度が2倍のIEEE1394bという規格があるので、区別化のためにIEEE1394aと呼ぶことがある。）
オーディオ業界で呼ばれる「DV端子」、Apple社が呼ぶ「Firewire」、ソニーが呼ぶ「i.Link」はこのIEEE1394のことです。

転送速度は400Mbps（1秒間に50MB）で、数値上ではUSB2.0よりも若干遅くなります。しかし、USB2.0とは違いCPUに負担をかけずに転送できるため、実効速度は同じくらいといわれます。パソコンの電源が入ったまま、ケーブルを抜き差しできる「ホットプラグ」に対応しています。

IEEE1394 （6ピンタイプ）

6ピンのIEEE1394では4ピンとは違い、端子からの電源の供給ができます。それ以外は4ピンと同じ特徴で、4ピンと６ピンとは互換性があります。

eSATA端子

eSATAの写真 eSATA（External Serial ATA）は、直訳すると「外部SATA」になりますが、内蔵ハードディスクをつなぐSATA規格をそのまま外部用にしたものです。主に外付けハードディスクの接続に使われる高速インターフェースです。

これまで、外付けハードディスクの接続にUSB2.0やIEEE1394が使われてきましたが、これらはUSB2.0で60MB/sの転送速度、IEEE1394aで50MB/sです。ところがSATA規格のハードディスクのは、前SATA規格で150MB/s、主流のSATA2.0～2.6では300MB/sの速度を持っています。

つまりUSB2.0でつなぐと、SATA2.0転送スピードの20%しかでません。現在のハードディスク速度ではUSB2.0もIEEE1394aも低速なのです。そこで外付け用に開発されたのがeSATAです。電源が入ったままケーブルを抜き差しできる「ホットプラグ」に対応していますが、パソコン側のBIOSがAHCIに対応している必要があります。ケーブルは最長2mまでとなっています。内蔵型ハードディスクにつかわれるSATAケーブルと誤接続しないように、eSATAケーブルはコネクタ形状が異なります。内蔵用SATAはL字型コネクタ、外付けのeSATAはI字型コネクタです。

USB 3.0端子

USB 理論値ではUSB2.0の約10倍速いとする、5Gbps(1秒間に625MB）の転送速度。速度に関してSuperSpeedと呼ばれる。旧規格であるUSB1.1／2.0と互換性を持つが、当然速度を出すには、つなぐ周辺機器がUSB3.0仕様でなければならない。パソコンの電源が入ったまま、ケーブルを抜き差しできる「ホットプラグ」に対応。 USB 3.0端子から供給できる電力は900mA。（ちなみにUSB 2.0端子では500mA。）最大伝送距離は3mとされる。USB1.1／2.0との区別のためコネクタ部分が青色であることが多い。

IEEE1394は、USB2.0にすっかりシェアを取られてしまい、地味な存在になっています。2011年では事実上、USB2.0、USB3.0、eSATAがメインとなっています。

USB2.0、USB3.0、eSATAの実測値

ウエスタンデジタル製WD20EARS (2TB SATA300/ 64MBキャッシュ)

OS	Windows 7 Professional 正規版 64bit
CPU	インテル Core i7-860 (2.8GHz , 8MB L3キャッシュ) ※クロック数最大3.46GHz
メモリ	4GB (2GBx2) DDR3-SDRAMメモリ
グラフィック	GeForce GTX 260 1792MB
HDD	ウエスタンデジタル製WD20EARS (2TB SATA300/ 64MBキャッシュ)を、対応インターフェースの外付けHDDケースに格納

※このPCはAHCIモードに対応していないため、NCQが無効になっています。

ウエスタンデジタル製WD20EARS (2TB SATA300/ 64MBキャッシュ)のHDDを、それぞれ外付けHDDとしてUSB2.0、USB3.0、eSATA接続した場合で実測値を調べました。テスト環境は上記構成。CrystalDiskMark 3.0にてスコアをチェックしますが、実測値は環境によって若干違いが出ます。

USB2.0とeSATAの書き込み速度比較

USB2.0	理論値の最大速度：60MB／秒
	今回のシーケンシャルアクセス書き込み実測値：25.09MB／秒
eSATA	理論値の最大速度：300MB／秒
	今回のシーケンシャルアクセス書き込み実測値：95.82MB／秒

eSATAがUSB2.0より圧倒的に速いです。シーケンシャルアクセスでは3.8倍。ランダムアクセス（512KB単位）では2.1倍です。 ※理論値ではeSATAが5倍速い。

USB2.0とUSB3.0書込み比較

USB2.0	理論値の最大速度：60MB／秒
	今回のシーケンシャルアクセス書き込み実測値：25.09MB／秒
USB3.0	理論値の最大速度：本来は500MB／秒 ※PCI Express x1の250MB/s帯域ボトルネックが原因で250MB／秒
	今回のシーケンシャルアクセス書き込み実測値：79.81MB／秒

USB3.0はUSB2.0より速いですが、「USB2.0の約10倍速い」というセールストークはオーバーです。今回はPCI Express x1の250MB/s帯域のボトルネックが原因で理論値が半減していることを考慮しておきます。シーケンシャルアクセス書き込みではUSB3.0はUSB2.0の約3.2倍。ランダムアクセス（512KB単位）では約1.9倍速いです。 ※理論値ではUSB3.0が10倍近く速く、帯域のボトルネックがある場合は5.2倍となります。

eSATAとUSB3.0書込み比較

eSATA	理論値の最大速度：300MB／秒
	今回のシーケンシャルアクセス書き込み実測値：95.82MB／秒
USB3.0	理論値の最大速度：本来は500MB／秒 ※PCI Express x1の250MB/s帯域ボトルネックが原因で250MB／秒
	今回のシーケンシャルアクセス書き込み実測値：79.81MB／秒

eSATAとUSB3.0書込み比較します。本来の理論値ではUSB3.0が速いのですが、PCI Express x1の250MB/s帯域ボトルネックが原因でスペックが半減（250MB／秒）しています。結果、eSATAのほうが速く、シーケンシャルアクセス書き込みではeSATAがUSB3.0の約1.2倍速く。ランダムアクセス（512KB単位）では約1.15倍速いです。

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