Asus USB 3.1 解決方案實測,800MB/s 速度好快啊!

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硬體都有了,軟體未必能同步跟上

如同當年 USB 3.0 問世之際,傳輸速率倍增的 USB 3.1,同樣有一些值得注意的大小事。首先是多數人不大會留意的驅動程式介面標準,也就是 xHCI(eXtensible Host Controller Interface,擴展主控制器介面),過去從 0.96 一路發展至首個正式版本 1.0,是為 USB 3.0 主控制器必要的相容支援規範。

因應 USB 3.1 到來,主導規範制定的官方組織,於 2013 年底正式發布最新的 1.1 版本。xHCI 和作業系統之間的關係式,簡單來說作業系統有支援就無需另外安裝驅動程式,如 Windows 8.x 便原生內建支援相容於 0.96~1.0 版的控制器。xHCI 1.1 當前並未有明確資訊指出,未來包含 Windows 10 在內的作業系統是否會內建支援,因此現階段是得自行安裝廠商所提供驅動程式。 

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▲ 在 Windows 8.1 環境下,ASMedia 1142 得自行安裝官方提供的驅動程式。

UASP 的重要性與未來走向,有待持續觀察

USB 3.0 推出至今,還有個問題仍然沒有獲得妥善處理,那就是真實的資料傳輸效率。過去從 USB 1.x 進化到 USB 2.0,USB 2.0 再演進至 USB 3.0,主要改變的都是在實體層(Physical Layer)、鏈接層(Link Layer)、協定層(Protocol Layer)等硬體架構層面,與作業系統的溝通連結只做了半套。

相較於 USB 1.x/2.0,雖然說 USB 3.0 改採用全雙工傳輸模式,卻沿用既有的 BOT(Bluk Only Transfer)傳輸協議,以致於 USB 3.0 真實速度並不怎麼高。雖然 USB-IF 當時祭出 UASP(USB Attach SCSI Protocol)傳輸模式來因應,可使速度大幅提升 50% 以上,但最為重要的驅動程式並未制訂統一標準,由官方來統籌撰寫、提供。

問題的根本在於 UASP 功能被列為額外付費項目,影響層面擴及裝置與主控制器驅動程式,是導致應用不夠普及的關鍵。裝置端的橋接/控制器除了必須支援 UASP,還得於韌體層啟用該功能,但這往往被列為額外收費項目,延續至今成為無解的問題。驅動程式雖然一度也要額外付費,但是由於 Windows 8 等作業系統已經原生內建支援,因此稍微減緩了影響性。

這問題是否會延續到 USB 3.1,缺少 UASP 會不會導致 USB 3.1 表現同樣大打折扣,現階段還不宜妄下定論,一切就看 USB-IF 未來要怎麼玩了。總而言之,Asus 過去所推出的 USB 3.0 Boost 功能,順勢改版為 USB 3.1 Boost,所提供運作模式依舊為正常、加速、UASP,並且向下相容於 USB 3.0/2.0 等規範裝置。

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▲ 啟用 Asus USB 3.1 Boost 加速模式後,USB 3.1 Enclosure 得以使用類似 UASP 架構的加速模式,盲點是現階段原生 UASP 還無法發揮作用。

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▲ Asus USB 3.1 Boost 亦向下相容 USB 3.0/2.0 等規格裝置,提供 UASP、加速等運作模式。

PCIe 頻寬成為瓶頸,卡速在所難免發生

另一個重大議題是 PCIe 罩不住啦!USB 3.1 主控制器是藉由 PCIe 匯流排介面,與主機板晶片組連結,其 10Gbps 傳輸速率基於新採用 128b/132b 編碼因素,理論頻寬換算將近 1.25GB/s。然而單一 PCIe 2.0 通道頻寬只有 500MB/s,即便換用 PCIe 3.0 也不過是 984MB/s 左右,意味將重演 USB 3.0 卡速的歷史。

以 ASMedia ASM1142 主控制器為例,給予基本必須的 PCIe 2.0 x2 條件,那麼匯流排介面頻寬不過為 1GB/s。如果改成 PCIe 3.0 x1,反而是更少的 984MB/s,兩者都小於 USB 3.1 理論有效頻寬。給予主控制器更多 PCIe 通道,固然是突破頻寬限制的不二法門,然而現今主機板晶片組所內建 PCIe 2.0 通道已經不敷使用了,該如何取捨、變通將考驗多方廠商。

Asus USB 3.1 解決方案實測,800MB/s 速度好快啊!▲ ASMedia 1142 應用在 Z97-A/USB 3.1,所配置匯流排介面為 PCIe 2.0 x2。

儲存設備應用受益顯著,但現在還看不到極限

華碩在 USB 3.1 Enclosure 外接盒內,預先裝配 Samsung 的 SSD 840 EVO 固態硬碟,單張 250GB 組建成 RAID 0,故總和容量為 500GB。此篇測試重點將擺放在 USB 3.1 初體驗,故包含 USB 3.1 Enclosure 單碟傳輸速度(探討 USB 3.1 沒有 UASP 時,是否能滿足 SATA 6Gb/s 固態硬碟的頻寬需求)、USB 3.0 射頻干擾問題是否依舊等議題,留待後續再另闢文章來探究。

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▲ 測試樣品外接盒內部裝配 2 張 Samsung SSD 840 EVO 256GB。

實際效能測試體驗,以華碩 Z97-A/USB 3.1 與 USB 3.1 Enclosure 為基礎,除了測試 ASMedia 這 USB 3.1 控制器外,也會連接到 Intel Z97 晶片組的 USB 3.0 取得比較組數據。USB 3.1 部分會陳列出 Asus USB 3.1 Boost 加速模式啟用前後的差異,而 USB 3.1 Enclosure 連接 USB 3.0 主控制器,只列出啟用部分。

往下看之前有項變數得留意到,USB-IF 官方稍早前曾發布一項訊息,指出 ASMedia 旗下 ASM1142 搭配 ASM1352,當前實測最大速度順利達到 800MB/s。這意味對於下列測試數據,無須抱持太大期望,也無須多做些什麼註釋,總之現在想完整體驗 USB 3.1 還早了點。

Asus USB 3.1 解決方案實測,800MB/s 速度好快啊!
▲ AS SSD Compression-Benchmark:USB 3.1 + USB 3.1 Boost 加速模式。

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▲ AS SSD Compression-Benchmark:USB 3.1。

Asus USB 3.1 解決方案實測,800MB/s 速度好快啊!
▲ AS SSD Compression-Benchmark:USB 3.0 + USB 3.1 Boost 加速模式


(下一頁還有:更多效能實測數據分析)

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cmingyan
1.  cmingyan (發表於 2015年3月06日 21:26)
其實 USB 3.0 已經很夠用了。

做為一個外接裝置的介面的規格,800 MB 的速度實際意義真的不大。

就算複製一部 MP4 電影 2G 好了,花 7 秒鐘傳輸跟花 3 秒鐘傳輸其實沒有什麼區別?

重點在於:我們有這麼多的大檔案傳輸需求嗎?

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