外接USB也能有如内接SATA的效能表现吗?USB 30加

发布于:2020-05-22 分类:绿色现状   

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  • 外接USB也能有如内接SATA的效能表现吗?USB 3.0加速类型测试比较

    外接USB也能有如内接SATA的效能表现吗?USB 30加

    自USB 3.0这一个迷人(?)的连接埠开始广泛地被运用在主机板与笔记型电脑上,已经有了一年多的时间了,主机板上所使用的USB 3.0控制晶片也琳瑯满目,从一个埠到可以支援四个埠的晶片都有。而自从AMD A75主机板晶片

    原生支援USB 3.0,且Intel明年度Ivy Bridge的7系列晶片也要包含此一功能,这样一个高速外部连接埠的普及速度也将会越来越快了。

    ■ 频宽大不一定速度快

    高速外部连接埠最常被拿来与USB 3.0比较的,莫过于eSATA这一个介面。先以频宽来看,USB 3.0提供了5Gbps(625MB/s)的大小,虽然SATA III的6Gbps帐面频宽较大,不过因为传输架构的换算方式并不相同,因此换算成MB/s时仅为600MB/s,在理论值上会比USB 3.0的625MB/s来得小,更不用说是SATA II的3Gbps(300MB/s)了。

    再以方便性来讨论这两者,USB是每台电脑不可或缺的连接埠,USB 3.0不但可以向下相容、拥有随插即用的便利性,在供电方面更从500mA增加到了900mA,而造就了其相当大的优势。eSATA的缺点在于它是一个不同的连接埠,且与内接式SATA也不同而不能通用,在热插拔的支援上也要开启控制晶片的AHCI功能才能使用,最大的问题点在于它并无法供电,因此遇到随身碟或是2.5吋硬碟外接盒时,eSATA就必须要另外从USB来获得电力,这真的是一个满冏的情况。
    不过在原本就需要外接电源的3.5吋硬碟、磁碟阵列盒这种较大型的外接装置上,USB 3.0虽然可以提供较佳的方便性,但是在实际使用时,传输频宽较大的USB 3.0在资料量多且零碎的效能表现,却反而会比只有3Gbps频宽的eSATA还要来得慢,因此在注重整体传输速度及稳定性的使用者,多会挑选具有eSATA介面的硬碟、磁碟阵列外接盒来使用。

    ■ 传输模式比起频宽影响更大

    会出现这样的情形,主要的原因在于传输技术的不同。eSATA其实就只是将内接的SATA埠转换成更耐用、更适合外接使用的另一种连接埠来呈现,主机板厂商大多会选择扩充晶片的方式来额外提供eSATA的功能,现在大部分的SATA 6Gbps扩充晶片在效能表现上其实都有一定的水準了,虽然多经过一个晶片的转介会耗损掉部分的传输效能,但比起USB 3.0的损耗情况来说就不算多了。真正比较有问题的应该是在外接盒上的SATA/RAID控制晶片,部分厂商为了减少生产的成本,使用的控制晶片效能就并不来得那幺理想。但除了速度的减少之外,使用eSATA的外接装置在使用上,资料传输的特性基本上是与内接装置差不多的。

    而USB以往就一直存在相当严重的频宽利用率低下的问题,USB 2.0的频宽为480Mbps(60MB/s),但就算实际使用传输速度高达100MB/s以上的随身碟也无法用到完整的频宽,速度上限仅有约一半的33MB/s左右,这是因为USB的半双工传输模式与BOT(Bulk Only Transfer)传输协议所导致的关係。半双工的资料传输方式就像是对讲机,当一方按下发话钮时另一方只能收听声音,必须等待对方说完才可以按下发话钮进行发话,也就是说半双工的模式虽然提供了双向资料传输的功能,但是资料的传输方向仅有单向而已。

    而BOT协议则是一种单执行绪的传输架构,必须等待一笔资料区块完整送达之后才能够发送出下一笔资料,也就是说不论这条马路有多宽,但是就只能够允许一台车子在这条马路上行驶,这样的方式根本没有办法有效纾解后方庞大的车流量,而会造成资料区块「塞车」的情形发生。所以我们也会发现,当一笔资料正在被传输到USB外接装置时,如果再同时进行另一份资料的传输,时间往往会比等待一笔传完之后再传下一笔的还要来得久,因为两份资料都急着要抢这唯一的道路来把本身的资料区块往外送,而且在这种抢频宽的情况下,出错率也会来得较高。

    ■ 增加USB 3.0传输速度的方式

    而当USB提升到3.0的规格,虽然使用了额外的五个接点,改为全双工的资料传输模式,可以同时进行双向的资料传输,频宽比起上一代也提升了有十倍之多,不过其传输架构还是在BOT之下,所以资料塞车的情况也还是会发生。但USB 3.0拥有高达5Gbps这样大的频宽却不能好好地被运用实在是非常可惜的一点,因此也才会有USB加速软体的出现。

    ● BOT的加速模式

    既然在BOT的架构之下,马路上就只能够有一台车在行驶,一个人开是一台,小客车坐满5个人也是一台,大型客运坐满50人也还是一台,在要运送一定数目的人数时,每次都是大型客运在路上行驶,就可以减少许多车流量了。所谓的USB Turbo模式就是基于这样的原理来设计的,将资料整理成较大资料区块再进行传送,而且不论何种储存媒体,对于大档案的处理能力总是比小档案要来得好,因此使用这种方式可以显着提升资料传输速度,且在USB 2.0的时候,就有许多随身碟厂商提供使用这种加速方式的加速软体,其中Fnet公司的TurboHDD USB加速软体是最广泛被使用的一个,不过因为客製化给不同厂商的缘故,Turbo加速软体就只能够使用在此一产品上而已。ASRock的主机板自去年开始就附有XFast USB这个加速软体,也是出自于Fnet公司的客製化商品,虽也仅能使用在自家的主机板上,但也总比随身碟厂商提供的软体仅能够在部分商品上使用要来得好了。

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    图 / ASRock的XFast USB加速软体也是使用Fnet的方案,属于BOT

    Turbo的加速方式。

    ● UASP加速传输模式

    BOT的Turbo模式虽然可以有效增加传输速度,不过也还是没有办法解决USB介面在多工处理上的问题,USB-IF(USB Implementers Forum,USB实施者论坛)为了让USB 3.0的传输效率更好而制定了UASP(USB Attached SCSI Protocol)传输架构,让USB 3.0也能有类似SCSI传输协定的资料传输方式,资料可以连续送出而不需等待上一笔传输完成,并且在CPU使用率、数据延迟及等待时间上也都会有所降低。这一个模式,对于高速外接装置来说实在是一个好消息,但是UASP在普及上却也有相当的困难点,必须要主机板与外接装置上的控制晶片都要能够支援,并且搭配驱动程式才能够使用,目前能支援UASP的控制器仅有ASMedia的ASM1042、ASM1051E、ASM1051U、ASM1054与LucidPORT的USB300-REV2,但就算晶片都有支援了,却也不一定附有UASP驱动,就算有了,甚至也可能只限定在自家的商品上才能启用。种种因素影响之下,而让UASP模式并没有办法广泛地被运用。

    ■ 免费的UASP加速软体

    为了解决UASP驱动的问题,华硕竟然提供了免费的UASP驱动与加速程式,其实这也与它目前主机板大多使用ASM1042这一个控制器有很大的关係,只要至http://event.asus.com/mb/2010/the_best_usb3_experience/The_UASP_For_USB3.0.htm这个网址下载软体并安装就可,不限定任何厂牌的主机板,在安装的过程之中会先判定主机板上的控制器是否要更新驱动及韧体,就算是控制器并无法支援UASP架构,这个软体也提供了改良的BOT Turbo模式可以使用,Fnet TurboHDD USB的缺点在于必须要将装置移除再连接之后才可以进行加速,但是ASUS的USB 3.0 Boost就不用,在模式切换上相当的立即。

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    图 / 安装时会先侦测主机板上的USB 3.0驱动及韧体是不是需要更新

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    图 / 当主机板与外接装置的控制器均支援UASP模式时就会自动出现这一个选项

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    图 / 当外接装置不支援UASP模式时,也能够以BOT Turbo的方式来加速。

    ■ BOT Turbo vs. UASP大比拚

    BOT Turbo与UASP这两种加速模式到底会各自呈现出怎样的速度增长呢?小编在这边使用了两张同样为ASM1042控制器的主机板,分别是ASUS P8Z68-V PRO/Gen3与ASRock Fatal1ty Z68 Professional Gen3,并使用也同样支援UASP模式的外接盒,装置了读写速度高达500MB/s以上的Kingston HyperX SSD 240GB来进行资料传输的测试,相信一定可以有效地呈现出各种模式上的差异性。加速软体则是先在ASUS主机板上使用ASUS USB 3.0 Boost进行UASP的测试,而BOT Turbo则使用ASRock的XFast USB在本身板子上进行。

    以下的测试成绩截图由左到右顺序分别是USB 3.0、BOT Turbo、UASP模式,可以清楚地观察到,在USB 3.0的情况下,只能够发挥出固态硬碟原始效能的一半不到,而BOT Turbo的模式虽然可以将小档案整理成较大资料区块传输以增加速度,但是在最高速与多工处理能力上就不及UASP模式了。
     

    电脑DIY测试平台

    处理器

    Intel Core i5 2500K @3.3GHz

    主机板1

    ASUS P8Z68-V PRO/Gen3

    主机板2

    ASRock Fatal1ty Z68 Professional Gen3

    显示卡

    AMD RADEON HD 6870 GDDR5 1GB

    记忆体

    Kingston HyperX DDR3-1600 2GB ×2

    系统硬碟

    OCZ VERTEX 2 SSD 40GB

    作业系统

    Windows 7 Ultimate 64bit SP1

    电源供应器

    Seasonic X-650W 80PLUS金牌

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    图 / 越来越多主机板使用能支援UASP模式的ASM1042控制器

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    外接USB也能有如内接SATA的效能表现吗?USB 30加

    图 / 由ATTO Disk Benchmark可以观察出Turbo模式能将小档案整理

    后再传输,因此速度提升非常多。

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    外接USB也能有如内接SATA的效能表现吗?USB 30加

    图 / 在CrystalDiskMark的4K QD32这一个多工测试项目上,Turbo

    模式是完全没有进步的。

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    外接USB也能有如内接SATA的效能表现吗?USB 30加

    图 / AS SSD Benchmark的效能总分,UASP成长了快一倍,但

    Turbo模式却竟然还有所减少。

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    外接USB也能有如内接SATA的效能表现吗?USB 30加

    图 / UASP之所以分数增加这幺多,完全来自于4K-64Thrd这个多工

    测试与512B小档案的效能增长。

    ■ USB加速之后真的方便许多

    在UASP模式之下,虽然USB 3.0的频宽利用率还是并没有说真得变得很好,但是因为传输架构的转变,让USB可以拥有多工处理的能力,对于磁碟阵列外接盒来说,这是非常重要的改良。这种传输架构若能够被广泛地被运用,让USB 3.0兼顾了便利与效能,那就会是相当良好的高速外接介面,高速外接装置效能相对低下的问题就能有部分的解决方式了。
     


  • 正文到此结束.