【IT168评测中心】USB是Universal Serial Bus（通用串行总线）的缩写，由于简单易用，自从1996年USB 1.0发布之后，USB总线已经逐渐成为了计算机外部设备使用的主流连接方式。而2001年USB 2.0的推出，更是极大地扩展了USB设备的范围，从2006年至今，USB设备的出货量已经超过了60亿，而后每年的出货量都会增加20亿左右，USB接口已经成为了现代计算机环境中不可缺少的一部分。

USB 3.0 SuperSpeed：5Gbps

　　随着大容量移动存储以及高速CE设备的逐渐流行，存储设备速度日益提升，传统的USB 2.0的速度已经逐渐力不从心。在连接接口速率达到SATA 3Gbps的普通硬盘的时候，USB 2.0只有480Mbps的速率已经极大地限制了其性能。在传输大容量媒体文件的时候，人们不得不等待数十分钟，对更高速度的USB的要求已经逐渐出现。

华硕USB 3.0/SATA 6Gb/s套件：ASUS U3S6扩展卡

　　在2008年底，USBIF终于正式发布了USB 3.0规范，其在规格上经过了大幅度的提升，接口速率从USB 2.0的480Mbps一举跃升到5Gbps，提升幅度超过了十倍，这将充分满足高速外部设备对带宽的渴求。

随P7P55D Premium一并送来的华硕USB 3.0套装

ASUS P7P55D Premium
存储革命 华硕SATA三代P55主板全国首测

蓝色：USB 3.0专用颜色

 　　在进行测试之前，我们有必要了解，什么是USB 3.0？和USB 2.0相比，USB 3.0具有什么进步？下表罗列了USB 3.0相对USB 2.0在电气性能上主要的几点不同、改进：

 
USB 3.0 SuperSpeed：最新的外设总线规范，SuperSpeed翻译成超高速（或者超速？），再下一代会叫什么名字呢？UltraHighSpeed？Super SuperSpeed？还是Super High Speed？

 　　我们首先要明确的一点是：USB 3.0的数据传输速率是500MB/s，不是625MB/s！它的界面速率是5Gb/s，但是，它采用了8/10b的编码方式，将8位的数据编码成10位来发送。而USB 2.0则没有采用这种方式，因此480Mbps的界面速率可以全部用来传输数据。从这一点上看，USB 3.0的传输带宽增长上并没有达到USB 2.0的10倍，而只是达到了原来的8.3倍。

P7P55D Premium插槽图，使用了8/10b编码技术的PCI Express 1.0的界面速率2.5Gb/s，合250MB/s，PCIE 2.0的速率是1.0的两倍

 　　8/10b编码将8位数据编码成10位数据再进行传输，这种做法是为了避免在传输高速数据的时候，还要再单独传输一路高频率的时钟信号，这很容易就会产生EMI问题。8/10b技术同时将时钟信号也编码了进去，从而避免了这个问题。

　　8/10b编码技术在高速率总线上很常见，如：SATA和PCI Express，USB 3.0在设计上和PCI Express有很多相似的地方，如相同的8/10b编码技术、界面速率/数据速率、相同的双向差分传输等。

USB 3.0 SuperSpeed Logo设计，图标上的SS字母就是SuperSpeed的缩写

ASUS U3S6 USB 3.0扩展卡上的供电电路，根据规格，USB 3.0每个端口必须能提供900mA的电流，比USB 2.0提升了80% 

　　此外，USB 3.0强化的供电不能不提：在USB 2.0上，每个端口的最高电流提供能力为500mA，因此人们会经常碰到一些耗电较高的移动硬盘不能工作的情况，即使勉强能工作，损坏硬盘的情况也不少见。USB 3.0提升了电源输出能力，每个端口最高提升到了900mA，合输出功率4.5W，这对于正常的移动硬盘来说都应该足够了。

USB 3.0线缆具有10条线，使用了双路差分传输线缆，而USB 2.0只有4条线，使用普通的差分传输

　　在传输上USB 3.0和USB 2.0也很不同：它是全双工的，具有两组线缆同时发送、以及接收数据，而USB 2.0只有一组差分线缆，同时只能发送，或者接收，可以看出，USB 3.0和PCI Express 2.0是一样的，每个链路具有5Gb/s的单向带宽以及10Gb/s的双向带宽。顺便提一下，SATA传输模型上具有两组差分传输，但是实际上分别传输控制信号和数据信号，因此SATA也是半双工的。SAS则是全双工。

实际上，USB 3.0模型当中内含了一组USB 2.0，因此它的每端口带宽可以认为是5Gb/s + 480Mbps=5480Mbps，如果双向带宽算入的话，那么就是10480Mbps -_-!

　　兼容旧设备基本上是一个新产品系列成功的基本，如x86处理器，DOS/Windows等……如果和之前不兼容，那么就相当于抛弃了一大堆用户，结果处境将会很糟糕……USB 3.0也一样，它必须兼容USB 2.0，由于电气传输上的不同，USB 3.0使用了一种简单而有效的方法：集成一个USB 2.0接口，使得USB 3.0和USB 2.0在链路上实际独立开来，从而可以完美地兼容旧有的设备。USB 3.0的双总线设计非常少见，笔者极少见到有类似的设计。

　　接口上，USB 3.0和USB 2.0也必须互相兼容：

USB 3.0的A型接口，和USB 2.0的外观一样

　　旧有的USB 2.0 A插头必须能插进USB 3.0插座，新的USB 3.0 A插头也必须可以插入USB 2.0的插座，因此这个插座与插头实际上外观尺寸是一样的，奥妙之处在于插头里面：

USB 3.0：在最外面的四条粗USB 2.0兼容针脚的后面，额外增加了5条USB 3.0 SuperSpeed专用针脚，因此上面的两种情况都能轻松解决

左为USB 3.0 A口，右为USB 2.0 A口

　　在B口上，USB 2.0和USB 3.0的外观则有明显的不同：

左为USB 2.0 B口，右为USB 3.0 B口，可见USB 3.0的大了一圈，以容纳多出来的针脚

USB 3.0的双总线架构，同时使用多种不同速率的USB设备

　　最后，USB 3.0还有传输效率上的提升，它内部实际上是一个路由的架构，而不是USB 2.0的广播式的单总线架构，在同时连接多个设备的时候，其运作效率就会显得更高。同时USB 3.0的Bulk大块传输模式支持流特性，这对于音频视频等媒体应用非常有用，也许现在普通的USB声卡容易受其它设备干扰、声音容易中断的现象将会消失。

　　规格上看完了，下面我们来看看实际的USB 3.0设备。

华硕USB 3.0/SATA 6Gb/s套件：ASUS U3S6扩展卡

U3S6就是USB 3.0和SATA 6Gb/s的意思，这块卡同时提供了两个USB 3.0和两个SATA 6Gb/s接口

背面

 

主要由三个功能芯片组成：NEC D720200F1、PLX PEX8613、Marvell 88SE9123，前者是第一个USB 3.0控制芯片，PLE PEX8613是PCIE 2.0转接桥，后者是SATA 6Gb/s控制芯片；后面两个元件在P7P55D Premium主板上就有
 存储革命 华硕SATA三代P55主板全国首测

NEC D720200F1芯片，提供两个USB 3.0 SuperSpeed端口，每个端口为5Gb/s，相当于500MB/s，也就是一个PCIE 2.0 x1的水准，或者是PCIE 1.0 x2的水准，两个端口就需要PCIE 2.0 x2或者PCIE 1.0 x4，笔者并不清楚NEC USB 3.0芯片的准确规格，按照笔者的猜测，应该是PCIE 1.0 x4

两个USB 3.0 SuperSpeed接口，每个接口带宽5Gb/s（或5Gbps）
从电路可以看出，这是一个将12V转为5V的DC-DC电路，这块卡的USB输出质量值得期待；和以往的USB一样，USB 3.0也是使用5V的供电，不过新的规范要求每个端口供电达到900mA；USB 2.0是每端口500mA

ASUS U3S6上的SATA 6Gb/s组件，包括Marvell 88SE9123芯片以及一组DC-DC VRM，总的来说，这块卡的做工不错
两个SATA 6Gb/s接口，每个合600MB/s

华硕送来的USB 3.0套件，附件很多……

输出36W的电源适配器

USB 3.0规格的外置硬盘盒

正面，具有一个指示灯，不过目前为止，这个灯没有任何作用……

侧面写出了这个硬盘盒的规格：SATA 6G和USB 3.0

背后的USB 3.0 B型接口，其下方是电源开关，不过很难按到

前面板的LED指示灯插线，不过实际上，接口板上没有相关针脚，因此它目前是一个摆设

主体部件

一个Seagate Barracuda 12 ST3500418AS硬盘，它实际上是SATA 3Gb/s接口

硬盘通过底部螺丝固定

底部挡板上有一个空口，可以看见主控芯片，这个口同时也用来避免主控芯片过热……

这个外置硬盘的核心部件：主板

侧面

主控芯片在背面

主控芯片Asmedia（祥硕）的ASM1051芯片，同时支持USB 3.0和SATA 6Gb/s。这个芯片在Computerx 2009上也有展览

供电线路，做的还可以

　　由于USB 3.0在传输上有了根本的改变，因此它的线缆也要进行全新的设计，你不能指望老的USB 2.0线缆能达到USB 3.0的速率。

USB 3.0全新的线缆，实际上内部同时传输着USB 3.0和2.0的信号

USB 3.0 SuperSpeed的A口插头

USB 3.0 SuperSpeed的B口插头

USB 3.0 SuperSpeed的B口插头

USB 3.0 SuperSpeed的B口插头

作为对比的USB 2.0插头

A口对比，左为USB 3.0，右为USB 2.0
B口对比，左为USB 2.0，右为USB 3.0
B口对比，左为USB 2.0，右为USB 3.0

　　按照笔者估计，USB 3.0新的线缆刚出来的时候会比较贵……

　　测试在使用同一个外置硬盘盒的状态下，分别接上ASUS U3S6扩展卡上的USB 3.0接口和主板自带的USB 2.0接口作测试对比。

需要另外安装驱动，因为大部分操作系统都没有集成USB 3.0驱动；最新的Linux内核已经支持USB 3.0，不过并不是所有的发行版都会使用

驱动版本：1.0.12.0

驱动程序附带的一个小工具

华硕硬盘盒的链接路线

接到Intel P55 PCH芯片的USB 2.0接口上会怎么样？

这就是答案：这个设备可以更快速地运行

　　HD Tach RW测试可以很快地知道一个存储设备的传输曲线以及突发传输速率，可以用来简单地评估一个存储系统的部分性能。

USB 2.0性能

USB 3.0性能

USB 2.0 vs USB 3.0

USB 3.0 vs SATA 3Gb/s

　　很明显，USB 2.0已经无法满足最新移动硬盘的需求，传输速率就是一条直线——很低的直线，约在35~37MB/s，而USB 3.0接口则可以像传统SATA口一样反映出硬盘的传输曲线，实际上，在对比测试中，USB 3.0和SATA 3Gb/s的曲线几乎一样，差别只在突发传输速率，USB 3.0是161.8MB/s，落后于接在主板SATA口上的222.9MB/s。使用USB 3.0，硬盘平均传输速率轻松超过了100MB/s，是USB 2.0的三倍。

　　HD Tach RW只能知道传输曲线的大概，无法知晓背后具有的分别。Iometer测试则可以分辨出同样曲线的存储子系统可能具有的处理能力的不同。Iometer的测试项目比较多，测试时间也比较长。我们没有进行传统的基于服务器的IOps脚本，因为这种情况对于一个移动存储设备来说……实在不太可能出现。

　　普通机械硬盘的随机处理能力都不高，因此我们认为随机IOps在所有接口上都应该差不多。

512B顺序读取IOps

512B顺序写入IOps

512B随机读取IOps

512B随机写入IOps

 　　随机性能上确实没有差别……也许使用SSD会有些不同。在顺序读取上，USB 3.0可以提供到10000的读取IOps，写入则接近2000，是USB 2.0的四倍性能，512B区块传输下USB 2.0和USB 3.0上的传输速率都很低，并没有超过USB 2.0的带宽限制，因此可以看出，新的USB规范在小包传输上也得到了很大的提升。

64KB顺序读取IOps

64KB顺序写入IOps

64KB随机读取IOps

64KB随机写入IOps

 　　在较大的区块——64KB区块上，USB 3.0的连续读取性能继续是USB 2.0连续读取性能的四倍，而写入则一致，这是缓存的缘故。随机性能上则开始有些差别，在256的队列深度下，USB 3.0的64KB区块随机IOps比USB 2.0高17%。

 　　PCMark Vantage是一套模拟了Vista系统日常操作的测试套件，可以代表典型的日常操作性能，比较具有参考性。我们使用了前几天推出的1.0.1.0版本。

USB 2.0性能

USB 3.0性能

拆掉硬盘在SATA口上直接测

　　USB 3.0的PCMark Vantage HDD得分是4918，而USB 2.0得分是2940，提升很明显，也许不久我们就可以在USB 3.0硬盘上运行操作系统了。虽然比较遗憾的是，两种USB接口性能都比直接使用SATA要低，或许是Asmedia ASM1051转接芯片造成的转换损失。

　　【IT168评测中心】USB 3.0 SuperSpeed的接口速率达到了5Gb/s，数据传输速率则达到了500MB/s，实际上，你可以将它和PCI Express 2.0 x1 Lanes类比，除了最底层，其它部件都是很相似的。它们都使用了8/10b编码技术（因此USB 3.0的数据速率是500MB/s而不是625MB/s），都是全双工双向差分传输，具有相似的电源管理。USB 3.0还具有优化的传输协议，一些主要的改进列表如下：

USB 3.0 SuperSpeed：5Gbps，500MB/s

　　在我们的性能测试当中，使用ASUS U3S6扩展卡以及配合华硕送来的、基于Asmedia ASM1051芯片的外置硬盘盒，USB 3.0在传输速率上，在各种大小的数据包的IO能力上，都达到了USB 2.0接口下的四倍，提升很大。在实际使用中，笔者传输200GB的文件大小不一的数据，USB 3.0接口花了近40分钟，而使用USB 2.0接口则要花近两个小时，节约的时间可谓非常明显。而且这只是使用普通机械硬盘的情况，如果使用SSD呢？表现估计会非常有趣：超高速度的U盘！

华硕USB 3.0/SATA 6Gb/s套件：ASUS U3S6扩展卡，价格估计在300~400元左右

　　很多人都对USB 3.0感兴趣，有可能的话，笔者也想搞一块这样的扩展卡。对于一般人来说，则可能需要等到主板芯片组直接支持，或者大量主板都使用USB 3.0芯片的时候才会享受到SuperSpeed的速度了，而大规模的应用，则可能至少要等到明年下半年。

华硕USB 3.0外置硬盘套装

（完）