週間中ロボ115 RaspberryPi Model４B のｍｉｃｒｏＳＤカードについて

はじめに
ラズベリーパイとは小さなワンボードコンピュータですが、Model 4Bになってすごい演算パワーになっています。PCが無くてもこれ一つでロボットの設計から３Dプリンタでの機体の印刷、プログラム開発すべてが可能になるくらいの性能があります。

RaspberryPi Model４BのｍｉｃｒｏＳＤカードについて
ＲＰｉ４には本体の裏側にｍｉｃｒｏＳＤカードスロットが一つ付いており、通常はここにOSを書き込んだｍｉｃｒｏＳＤカードを挿して使用します。

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ＲＰｉ４を普通のディスクトップPCとして使用するには、容量は１６GBもあれば十分だと言われていますが、中野島ロボットでは１２８GBのものをおすすめします。
ＲＰｉ４にRaspberryPi OSをインストールして、実際にロボット開発で使うアプリをインストールすると１０GB程度消費していました。そこからお試しソフトやゲームをいれていると１４GBくらいになってしまいました。１６GBでは全然足りません。

ではなぜ？
１６GBで少ないのであれば、次の容量は３２GBとなりますが、RaspberryPi OSにはそのｍｉｃｒｏＳＤカードが使用できるかどうか判断する Raspberry Pi Diagnostics と言うアプリが標準でインストールされています。これはｍｉｃｒｏＳＤカードのスピートをテストするもので、そのSDカード（ＲＰｉ４の場合は実際にはｍｉｃｒｏＳＤカード）が快適に利用できるかを判断してくれます。

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手持ちの１６GBから１２８GBのフラッシュメモリで確認しましたが、１６GBや３２GBのものでは、テストをパスしないものがありました。

ちょっと待て！
じゃあ速度の早い３２GBで良いじゃないかと思うかもしれませんが、ｍｉｃｒｏＳＤカードに使用されているフラッシュメモリは書き込みに寿命があります。そしてその寿命はPCのハードディスクとして使用される同じくフラッシュメモリを使用するSSDより短くなっています。フラッシュメモリはギリギリで使うのではなく、容量が多いほうが寿命が長くなります。同じメモリチップであれば、容量が倍なら寿命も倍になります。ｍｉｃｒｏSDカードの寿命を考えたら６４GB以上がおすすめです。

しかし
容量はさておき、こんどはｍｉｃｒｏSDカードの寿命の速度はどうなのかという選択を迫られます。容量は６４GB以上のものとしても、ｍｉｃｒｏSDカードには速度規格によって値段が違います。前述の Raspberry Pi Diagnostics では何を基準としているかですが、

　連続書き込み１０MB/sec以上
　ランダム書き込み５００IOPS以上
　ランダム読み込み１５００IOPS以上

で判断しています。これはｍｉｃｒｏSDカードのアプリケーションスピードクラスのA1の数値と同じなので、アプリケーションスピードクラスがA1以上ののｍｉｃｒｏSDカードを買えば良いということになります。

ではなぜ？
ＲＰｉ４の動作確認で動作が遅いという記事がありますが、使用されたｍｉｃｒｏSDカードのの規格が書かれていないものも多く、そもそも容量が６４GB以下のものは、ＲＰｉ４の能力を十分引き出せていないと考えられます。

ちょっと待て！
現在アプリケーションクラスはA2の高速なものが出ているます。それを使えばもっと速くなりそうです。Raspberry Pi Diagnostics のロクを見るともう少しその辺りがわかります。

Raspberry Pi Diagnostics - version (unknown)

Sun Nov 1 05:35:38 2020

Test : SD Card Speed Test
Run 1
prepare-file;0;0;38687;75
seq-write;0;0;38035;74
rand-4k-write;0;0;3374;843
rand-4k-read;12956;3239;0;0
Sequential write speed 38035 KB/sec (target 10000) - PASS
Random write speed 843 IOPS (target 500) - PASS
Random read speed 3239 IOPS (target 1500) - PASS
Test PASS

これはSanDisk Extream Pro 64GBの結果です。連続書き込みについては、４０MB／sec弱で止まってしまっています。本来なら８０MB／secの速度が出るはずです。
これ以上の速度になると、当然ＲＰｉ４のCPUが発表された２０１５年には無かった規格です。現時点では A1 U3以上の性能は引き出せないようです。アプリケーションスピードクラス A2のカードもテストしましたが、現時点でＲＰｉ４ではその性能を引き出せません。

しかし
テストにパスしなくても、ＲＰｉ４の４GBメモリであれば、メモリ不足でディスクアクセスが発生することもあまりないと思うので普通に使えます。じゃあ６４GBで良さそうな気がしますが、ｍｉｃｒｏSDカードは年々容量が増えていて、それに伴って速度も早くなっています。また、同じ名称や型番でも年式によって速度が違います。そうなんです１２８GBの方が新しくて容量も速度も早くなっているんです。
それと１２８GBの容量のSDカードの速度ですが、ノートPCで昔使用されいた２．５インチのハードディスクと同じ程度の性能になっています。もし比較対象がハードディスクを搭載したPCであれば、同等のスピードを感じることができると思います。

まとめ
１２８GBの容量があれば、OSとアプリで２０GB程度使用しても、１００GB残る計算です。また実際の使用量が６４GBくらいになるのであれば、余った分は長寿命が期待できます。ちなみに容量単価で考えると１２８GBが一番オトクになっています。RaspberryPi Model Bには１２８GBのｍｉｃｒｏSDカードを買いましょう。（６４GB以下のｍｉｃｒｏSDカードでの性能測定はＲＰｉ４では意味がありません。）

参考
SDカードの速度の規格は、表記がいっぱいあってどれがどうなのかわかりにくいです。
SDカードの規格については、このページに詳しく解説されています。

www.green-house.co.jp

microSDカードあるある
ｍｉｃｒｏSDカードは同じモデルの正規品でも、旧式になると速度が遅い場合があります。だまされたり偽造品ではなく、全く同じ型番の正規品なのに、ネットで見るベンチマークの結果よりも自分の購入したものが速度が遅いなんてことになります。
Amazonで売れ筋の１２８GBクラスの有名どころ（SanDisk、Trancend、Samsung）のものを買っておけば、メーカから直接発送されるので大丈夫だと思います。

購入品情報

１．トランセンド無印１２８GB ￥２２００くらい
このｍｉｃｒｏSDカードはA1 U3 V３０規格なのですが、ランダム性能がSanDiskの二倍も早いのです。（ＲＰｉ４で体感はできていません）。ちなみに台湾製です。