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10倍提升有木有 USB3.0接口全方位解析

     【IT168 评测中心】似乎在一夜之间,USB3.0就已经进入了我们的视野。它的出现让我们的存储生活发生了巨大的变化,那个蓝色的小插口比原来的速度有了明显的提升。不过也有人抱怨——为什么有些USB3.0的设备并没有想象的那么快,甚至有些应用的表现还不如老一代的产品呢?今天,我们就来从内到外系统的整理一下USB3.0的知识,看看在以往的操作中,究竟是我们的使用不当,还是产品本身的质量问题。

  应该说,USB总线是目前最为成功,最有优势,应用最为广泛的的外设接口规范。随着时代的发展,外设的进步,USB接口规范也需要有相应的配套升级,于是 “SuperSpeed USB”(超高速USB)出现了,这也就是我们今天要重点解释和介绍的USB 3.0。

USB3.0出现意味着什么USB3.0出现意味着什么
USB2.0                                                          USB3.0

  什么是USB 3.0?

  USB 3.0是最新的USB规范,英特尔公司(Intel)和业界领先的公司一起携手组建了USB3.0推广组,旨在开发速度超过当今10倍的超高效USB互联技术。该技术是由英特尔,以及惠普(HP)、NEC、NXP半导体以及德州仪器(Texas Instruments)等公司共同开发的,应用领域包括个人计算机、消费及移动类产品的快速同步即时传输。

  同时新的USB执行组织(USB Implementers Forum,USB-IF)也正式开始接管和运作该规范,公布了详细的技术文档,以便业界的硬件厂商们能够依此来研发USB 3.0相关的产品。

USB3.0出现意味着什么
USB3.0接口的外观机械尺寸

  就外形来说——USB2.0接口呈长方形,内部有4个金属接触点,包括2个数据传输和2个电源;USB3.0接口一样呈长方形,不同的是为了向下兼容USB2.0,同时具备USB2.0(外面4针)和USB3.0(里面5针)共9个金属接触。更重要的是,USB3.0接口一般为蓝色。

  USB 3.0接口简要规范

 

  提供了更高的每秒5Gbps传输速度

  对需要更大电力支持的设备提供了更好的支持,最大化了总线的电力供应

  增加了新的电源管理功能

  全双工数据通信,提供了更快的传输速度

  向下兼容USB 2.0及USB 1.1设备 

  随着高清视频、TB(1000GB)级存储设备、高达千万像素数码相机、大容量的手机以及便携媒体播放器的出现,更高的带宽和传输速度就成为了必须。

USB 3.0接口简要规范

  USB 2.0为各式各样的设备以及应用提供了充足的带宽,但是,每秒480Mbps的传输速度可能都已经不算快了,何况目前没有哪个USB 2.0设备能够达到这个理论上的最高速度。在实际应用中,能够达到每秒320Mbps平均速度就已经很不错了——实际传输速度不超过40MB/s。

  同样,其实USB 3.0也达不到5Gbps的理论值,但哪怕只能达到理论值的5成,那也是接近于USB 2.0的10倍了。 

WD My Passport USB3.0外观细节

  USB3.0采用了对偶单纯形四线制差分信号线,故而支持双向并发数据流传输,这也是新规范速度猛增的关键原因。

USB3.0是如何做到这么快的?
USB3.0数据线结构

  在原有4线结构(电源,地线,2条数据线)的基础上,USB 3.0再增加了4条线路,用于接收和传输信号。因此不管是线缆内还是接口上,总共有8条线路。

  正是额外增加的4条(2对)线路提供了“SuperSpeed USB”所需带宽的支持,得以实现“超速”。显然在USB 2.0上的2条(1对)线路,是不够用的。

    此外,在信号传输的方法上仍然采用主机控制的方式,不过改为了异步传输。USB 3.0利用了双向数据传输模式,而不再是USB 2.0时代的半双工模式。简单说,数据只需要着一个方向流动就可以了,简化了等待引起的时间消耗。

  需要时能提供更多电力

     USB 3.0能够提供50%—80%更多的电力支持(900mA)那些需要更多电能驱动的设备,而那些通过USB来充电的设备,则预示着能够更快的完成充电。

  新Powered-B接口由额外的2条线路组成,提供了高达900毫安的电力支持。完全可以驱动无线USB适配器,而摆脱了传统USB适配器靠线缆连接的必要。通常有线USB设备需要连接到集线器或者是电脑本身上,而高电能支持下,就不需要在有“线”存在了。

  不需要时就自动减少耗电

     转换到USB 3.0,功耗也是要考虑的很重要的一个问题,因此有效的电源管理就很必要,可以保证设备的空闲的时候减少电力消耗。

     大量的数据流传输需要更快的性能支持,同时传输的时候,空闲时设备可以转入到低功耗状态。甚至可以空下来去接收其他的指令,完成其他动作。

USB3.0是如何做到这么快的?

      在USB 3.0中也并不是所有的东西都更新换代了,比如线缆的长度。当在某些应用中需要尽可能高的吞吐量的时候,往往线缆依旧会成为瓶颈。虽然在USB 3.0规范中,没有明确指定USB线缆有多长,但是电缆材质和信号质量还是影响了传输的效果。因此在传输数百兆大数据流的时候,线缆长度最好不要超过3米。

   介绍了那么多的USB3.0知识,我们下面来看看USB3.0的实际速度能达到多少。在测试之前,来看看我们选择的测试平台。

产品名称Intel 测试平台
平台类型Intel Intel Core i7
处理器子系统
处理器型号Intel Core i7 920
处理器架构Intel 45nm Nehalem
代号Nehalem-EP
处理器封装Socket 1366 LGA
核心/线程数量4/8
主频2.8GHz 
处理器指令集

MMX,SSE,SSE2,SSE3,
SSE4.1,SSE4.2,EM64T,VT-x,AES

外部总线2×QPI
2800MHz
6.40GT/s
单向12.8GB/s(QPI)
双向25.6GB/s(QPI)
L1 Code Cache4× 32KB 8路集合关联
L1 Data Cache4× 32KB 4路集合关联
L2 Cache4× 256KB 8路集合关联
L3 Cache6MB 16路集合关联
主板
主板型号MSI-X58A-GD65
主板芯片组Intel X58
北桥芯片特性2×QPI
VT-d Gen 2
内存子系统
内存控制器CPU集成三通道 DDR3 1333
内存类型2GB DDR3 1333 SDRAM ×3条
存储子系统
磁盘控制器Intel ICH10R SATA AHCI Controller
磁盘控制器规格6x SAS 3Gb/s
AHCI w/ NCQ
RAID 0/1
控制器驱动Intel Matrix Storage Manager 8.8.0.1009
硬盘型号数量Seagate
Barracuda 7200.12
ST3250318AS
硬盘规格7200RPM
500GB
SATA 3Gb/s
NCQ
16MB Cache
网络连通性
网卡控制器Intel 82576EB Dual Port Gigabit Network Controller
网卡驱动Intel PRO Set 15.8.76.0
软件环境
操作系统Microsoft Windows XP SP2

  本次我们为这款平台搭配的是Windows XP操作系统,XP已然是国内普及率最高的系统。因为现在Intel和AMD都还没推出原生USB3.0的芯片组,所以现在的USB3.0都是通过第三方芯片实现。我们本次的测试平台通过额外的NEC-D720200F1外置芯片,可以支持2个USB3.0接口,USB3.0接口定义最先是由NEC提出的,所以目前来说NEC芯片的USB3.0是最为常见的产品。

  我们下面选择朗科热销的3款优盘进行测试,它们的型号分别为——U901、U902和U903。朗科是目前存储行业中优异的厂商,朗科是优盘产品的创新者,也被人称为“中国移动存储第一股”。

  朗科科技拥有闪存盘、闪存应用及移动存储领域多项基础性及核心发明专利,截至2011年3月,专利及专利申请总量为348项,拥有已授权专利151件,拥有商标及商标申请共计119项。以上发明专利及专利申请分布于中国、美国、欧洲、韩国、日本、南非、中国香港等全球数多个国家和地区。

朗科USB3.0设备比拼
 

  U901是朗科领先业界率先推出的一款实用型 USB3.0 接口的全新规格优盘。外观上,U901采用的是坚固耐用的磨砂质感外壳,沉稳的深蓝色机身棱角分明。在庄重的商务环境中,凸显出个性和时尚,让人眼前一亮。而蓝色标示的 USB3.0 接口,更表现出了它的高贵身份。

  功能设计上,非常人性化,采用盖帽的旋转轴心。常用闪存盘的人都知道盖帽很容易弄丢,通过朗科 U901 的旋转轴心,用户可以从机身侧面将盖帽进行 180 度自由旋转,携带方便,也免除了盖帽丢失的烦恼。

朗科USB3.0设备比拼
朗科USB3.0设备比拼

  朗科U901外观上拥有绝对优质的创意,让我们对其读写性能拥有着更大的期待,接下来让我们看看它的读写性能如何。在HDTach测试中,我们看到朗科U901的平均速度为108.5MB/s,突发速度达到了115.4MB/s,已经达到了SATA硬盘的速度;而在写入方面,高达87MB/s的速度也非常让人满意。总体来看,作为朗科高端的USB3.0设备,朗科U901是一个非常不错的选择。

  接下来我们测试的是U902闪存盘,这是朗科一款定位中端的产品。看过了U901的测试结果,这款作为它同胞兄弟的U902又将如何呢?

朗科USB3.0设备比拼——U902测试

  作为 U901 的兄弟产品,我们下面要介绍的 U902 虽然没有大哥那样华丽的设计,却是采用了北欧简约风格,造型显得更为清爽。别看它的体积不大,却融合了朗科科技独有的超稳定技术,正是应了那句话--简约而不简单。接下来我们看看U902的性能又如何。

朗科USB3.0设备比拼——U902测试

  首先我们看到的是FD Bench测试的成绩。大家可以看到它的同时读写速度为41MB/S,其读取速度为64MB/s,写入速度为44MB/S。而在随机读写速度中,读取速度为48MB/S,写入速度为74MB/S。似乎情况出现了反转,但是从结果来看,我们更青睐于随机读写的成绩,这个成绩更能表现产品的真实感受。

朗科USB3.0设备比拼——U902测试

  在HD Tune Pro的基准读取测试中,朗科U902闪存盘的最低读取速度为63.6MB/s,最高读取速度为64MB/s,平均读取速度为64MB/s。从图中我们可以看出朗科U902闪存盘的传输过程较为稳定,使用性能出色。整个测试过程中,数据传输速率十分稳定,变化平缓。

  在朗科USB3.0三剑客中,我们最后来看看U903的测试成绩。

朗科USB3.0设备比拼——U903测试

  U903设计上完全颠覆传统设计理念,采用简约的设计风格,黑红经典色彩的搭配设计,大气中不失细腻,给人一种简约、商务的美感。磨砂质地的外壳,相比行业常见的金属外壳或钢琴漆外壳来说,不仅同样达到美观的效果,更重要的是不易留手印,非常耐脏。

作为USB3.0入门级产品,不仅在外观上吸引人,在速度上同样表现不俗,大大超越USB2.0的高端产品。其连续读取速度大于33MB/S;连续写入速度大于22MB/S。

  【IT168 评测中心】通过我们刚刚进行的三款朗科USB3.0优盘测试可以看出,即便是同样厂商的产品,其性能也并非是一致的,这与产品的定位有关。在我们测试的优盘中,U901是面向高端的产品;而U902在性能和价格价格取得了一个很好的平衡;对于入门级用户来说,U903似乎是一个不错的选择,廉价的USB3.0解决方案让更多的人尽快过渡到了USB3.0时代。

展望2012 Intel 7系列芯片组全面分析

  正如我们在文章最初的时候提到过的,目前Intel并没有支持原生USB3.0接口的设备,所以目前都在使用额外的第三方芯片。其中,NEC是使用频率比较高的,但是也有Mavell等其他的品牌存在,这就使得USB3.0的速度表现并不能完全一致。甚至对于主板来说,来自于芯片组的差异也会对USB3.0的传输速度有着直接的影响,这种影响有时会很严重。

  从理论来说,USB3.0相比USB2.0来说会有10倍的性能提升,但是从实际的表现来看,USB3.0的传输速度在100MB/S就已经非常优秀了,相比USB2.0来说就有了3倍的提升。而从我们实测朗科USB3.0设备的成绩来说,高中低三档的不同定位已经结合了不同用户的需求使用,性价比的优势适合更多的用户选购,也更能加速USB3.0的普及步伐。

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