Тестирование USB 3.1 | Знакомимся с характеристиками
Каждый год мы ездим в Лас-Вегас на выставку Consumer Electronics Show. И каждый год мы видим массу новых технологий, архитектур, экспериментальных образцов, которые вряд ли доберутся до магазинов, а также продукты, которые начнут продаваться уже через полгода.
Наше присутствие на выставке длится всю неделю. По ее завершении на вас сыплется куча новых спецификаций и анонсов. Однако действительно запоминаются только особенные продукты. Большой интерес к USB 3.1
, о котором довольно много написано на различных тематических ресурсах, говорит о том, что рано или поздно этот стандарт выйдет на рынок.
Плата для разработчиков ASMedia ASM1352R (мост USB 3.1 – SATA)
Возможно, вы не ожидали, что он появится так скоро. На шоу стандарт USB 3.1 демонстрировался на базе контроллера ASM1142 PCIe с двумя портами USB 3.1 , подключенного к двум линиям шины PCIe 2.0, и отдельной платы Asmedia ASM1352R для разработчиков, являющейся мостом с USB 3.1 на SATA 6 Гбит/с. Нам удалось заполучить этот комплект, предназначенный лишь для предварительного тестирования производительности нового стандарта.
Тестирование USB 3.1: железо
Контроллер ASM1142 интегрирован в системную плату MSI X99A Gaming 9 ACK. Насколько нам известно, это будет первая платформа с самым последним контроллером ASMedia и двумя портами Type A на задней панели ввода/вывода.
MSI X99A Gaming 9 ACK выйдет на рынок в первом квартале 2015 года
По данным MSI контроллер подключен к PCH с помощью двух линий PCI Express второго поколения, обеспечивающих пиковую пропускную способность до 1 Гбит/с. Разумеется, на плате есть другие устройства и контроллеры, которые могут конкурировать за имеющиеся ресурсы PCH. X99 изначально предоставляет 10 портов SATA 6 Гбит/с, шесть портов USB 3.0 и Gigabit Ethernet. С центральным процессором они соединяются через четыре линии DMI 2.0. Если постараться, их не так трудно перегрузить данными. Однако первая версия USB 3.1 ориентирована на системы хранения, и когда вы перебрасываете много информации с или на внешний диск, маловероятно, что другие подсистемы будут затронуты.
Плата для разработчиков имеет разъем Micro-B. Обратите внимание на отсутствие в этой конфигурации реверсивных портов Type-C. Хотя Type-C обычно ассоциируется с USB 3.1 , он не обязателен для реализации скоростных преимуществ этого стандарта, так же как и наличие Type-C не говорит о скорости передачи данных уровня USB 3.1 .
Плата для разработчиков очень простая, она состоит из контроллера ASM1352R от ASMedia, двух разъемов SATA, разъема входного питания и нескольких перемычек. Мы подключили пару накопителей Intel SSD 730 по 480 Гбайт, которые предварительно были отформатированы и объединены в массив RAID 0.
Эксперимент
Сегодня мы проанализируем производительность по нескольким аспектам. Во-первых, мы протестируем плату ASMedia с двумя накопителями Intel SSD 730 в массиве RAID 0. Во-вторых, сравним скорость передачи данных контроллера ASMedia и собственного интерфейса Intel USB 3.0, а также контроллера VIA Labs, также установленного на системной плате X99A Gaming 9 ACK.
Patriot Supersonic Magnum с заявленной скорость чтения до 260 Мбайт/с и записи до 160 Мбайт/с
В третьих, мы проверим скорость самой быстрой из доступных в продаже флэшек на базе USB 3.0, чтобы узнать, какие преимущества дает новый стандарт по сравнению с текущим поколением. Заключительный тест будет сравнивать процент использования ресурсов процессора во время передачи файлов, что позволит узнать, как влияет высокая пропускная способность USB 3.1
на интенсивность вычислений по сравнению с USB 3.0.
| Конфигурация тестового стенда | |
| Процессор | Intel Core i7-5930K (Haswell-E) шесть ядер, 3,5 ГГц (35 * 100 МГц), LGA 2011-v3, 15 Мбайт общего кэша L3, Hyper-Threading вкл., Turbo Boost вкл., энергосбережение откл. |
| Системная плата | MSI X99A Gaming 9 ACK (LGA 2011-v3) Intel X99 Express, BIOS 2.2 |
| Оперативная память | Crucial 16 Гбайт (4 x 4 Гбайт) DDR4-2400, BLS4K4G4D240FSA @ DDR3-1866 при 1,2 В Corsair 32 Гбайт (4 x 8 Гбайт) DDR3-2133, инженерный образец @ DDR3-1866 при 1,2 В |
| Накопитель | Samsung 840 Pro 256 Гбайт, SATA 6 Гбайт/с |
| Видеокарта | Nvidia GeForce GTX 780 3 Гбайт |
| Блок питания | Corsair AX860i, 80 PLUS Platinum, 860 Вт |
| Кулер CPU | Noctua NH-D15 |
| Платформа USB 3.1 | ASMedia Development Board, мост ASM1352R с USB 3.1 на SATA 6 Гбайт/с, 2 x 480 Гбайт Intel SSD 730 |
| Флеш-накопитель на USB 3.0 | Patriot Supersonic Magnum 256 Гбайт (USB 3.0) |
| Системное ПО и драйверы | |
| Операционная система | Windows 8.1 Professional x64 |
| DirectX | DirectX 11 |
| Видеодрайвер | Nvidia GeForce версии 340.52 |
| Настройки тестовых утилит | |
| CrystalDiskMark 3.0.3b | Последовательные чтение/запись, случайные чтение/запись блоков 4КБайт (QD=1) |
| копирование в Windows | копирование 36,7Гбайт в 91 файле и 27 папках |
Тестирование USB 3.1 | Результаты тестов
USB 3.1 против USB 3.0
CrystalDiskMark
Мы начинаем тестирование с синтетического бенчмарка, результаты которого всем показывали на выставке CES.
Скорость операций последовательного чтения USB 3.1 превышает 700 Мбайт/с, в то время как пара дисков Samsung 840 Pro, подключенных к экспериментальной плате и о которых мы упоминали ранее, тянулась к отметке 800 Мбайт/с. На чипсете Intel X99 диски достигают 423 Мбайт/с, а будучи подключенными через USB-контроллер VIA на PCI Express, SSD не смогли перескочить планку в 300 Мбайт/с.
Скорость записи не намного ниже (хотя мы увидим, как скорость последовательной записи при простом копировании файлов упадет гораздо значительнее). Контроллер ASMedia USB 3.1
в очередной раз превышает отметку 700 Мбайт/с. Логика Intel PCH ускорилась и достигла 426 Мбайт/с. Максимальная скорость записи через VIA VL805 составила 257 Мбайт/с.
Скорость произвольных операций ввода/вывода впечатляет гораздо меньше. Но этого можно было ожидать от USB (или любого другого интерфейса, если на то пошло). На USB 3.1 скорость чтения приближается к 7400 IOPS блоками по 4 Кбайт на глубине очереди в одну команду, в то время как скорость через контроллер Intel превышает 5400 операций в секунду. Это единственная дисциплина, в которой VIA VL805 обгоняет Intel PCH, набрав почти 6800 IOPS.
Копирование реальных файлов
Синтетические бенчмарки хорошо демонстрируют отдельные аспекты производительности и отлично - пиковые скорости с помощью управляемого потока данных. Но они редко совпадают с реальными результатами. Именно поэтому мы проводим тест простого копирования файлов, включающий 91 файл в 27 папках общей емкостью 36,7 Гбайт. Очевидно, что эти операции последовательные по своей природе.
Чтение данных из подключенного по USB RAID-массива и запись на RAM-диск емкостью 40 Гбайт на нашем ПК происходят значительно быстрее, чем обратная операция записи на внешний массив. Контроллер ASMedia USB 3.1 выполнил работу на чтение за 60 секунд. Встроенная логика Intel USB 3.0 завершила выполнение за 100 секунд. Контроллер VIA VL805 (одна линия PCIe на четыре порта USB 3.0) оказался намного медленнее, его результат составил 145 секунд.
Обратное перемещение данных на два SSD потребовало больше времени. Через USB 3.1 на двух линиях PCIe на выполнение задачи уходит 76 секунд. Контроллер Intel USB 3.0 справился за 113 секунд, а VIA – за 173 секунды.
Иногда энтузиасты "ведутся" даже на относительно небольшую разницу в скорости, но когда речь идет о более чем двукратном превосходстве по сравнению с другим сторонним контроллером, прицепиться просто не чему.
Тестирование USB 3.1 | Самый быстрый флэш-накопитель на USB 3.0 и использование CPU
По крайней мере, на данный момент совместимых с USB 3.1
клиентских устройств не существует. Без них продвигать на рынке новый стандарт будет трудно. Вот почему мы взяли быстрый флэш-накопитель Patriot 256GB Supersonic Magnum USB 3.0 и подключили его к трем разным контроллерам.
Те же 36,7 Гбайт больших мультимедийных файлов были загружены на Supersonic Magnum, а затем записаны на RAM-диск емкостью 40 Гбайт. При подключении к контроллеру ASMedia USB 3.1 операция была выполнена за 148 секунд. Контроллер Intel PCH USB 3.0 оказался немного медленнее - 150 секунд. Через VIA VL805 перемещение файлов завершилось через 158 секунд.
В данном случае разница в скорости лишь формальна. Тем не менее, приятно видеть, что сторонний контроллер, передающий данные через PCI Express, смог обогнать интегрированный контроллер USB 3.0 от Intel. Пусть всего на пару секунд.
Восьмиканальный флэш-накопитель Patriot Supersonic Magnum рассчитан на скорость чтения 260 Мбайт/с и записи - 160 Мбайт/с. Чуть более высокая скорость работы контроллера ASMedia USB 3.1 демонстрирует небольшое преимущество на предыдущем графике.
Использование CPU
Итак, мы выяснили, что даже самые быстрые USB 3.0 флэш-накопители не получают особой пользы от контроллера USB 3.1
. Какие еще аспекты производительности затрагивает новый стандарт? Возвращаясь к инженерному образцу, плате ASMedia (которой требуются совместимые с USB 3.1
клиентские устройства), мы хотим посмотреть, какую загрузку на процессор дает повышенная пропускная способность.
Интересно, что контроллер Intel USB 3.0 записывает данные в массив RAID 0 на скорости около 220 Мбайт/с, полностью используя одно логический ядро нашего Core i7-5930K или 11% от общей загрузки процессора. Между тем, ASM1142 работает на скорости ~ 500 Мбайт/с и утилизирует только часть производительности одного логического ядра, в результате общая нагрузка на процессор составляет только 5%.
Таким образом, даже если сейчас на рынке нет устройства с поддержкой USB 3.1 , для их появления и широкого распространения есть еще одна причина. В конце концов, лучше быстрого интерфейса может быть только еще более высокая скорость и эффективность.
Тестирование USB 3.1 | Перспективы
На сегодняшний день ASMedia является единственной компанией с готовым продуктом USB 3.1 . Конечно, за ней последуют и другие производители. Однако Intel не собирается в ближайшее время интегрировать новую технологию в свои чипсеты. Новый стандарт не фигурирует ни в Broadwell, ни в последующей архитектуре Skylake. Интеграция USB 3.1 ожидается только в Cannonlake. Однако массовое распространение технологии должно с чего-то начинаться, и, скорее всего, в 2015 году этим займутся компьютерные энтузиасты.
Очевидно, что процесс будет медленным. По данным наших источников, у ASMedia по части контроллеров конкуренты появятся только во втором квартале 2015 года. Ожидается, что накопители популярных брендов, включая флэшки, начнут появляться на рынке в третьем квартале этого же года. За это время производители материнских плат должны подтолкнуть развитие экосистемы. Стоит ли сразу бросаться за новым стандартом?
Все зависит от причины покупки новой платформы, и от срока, на который вы ееё приобретаете. Haswell-E - относительно молодая архитектура, и если вы ищите замену старой платформе Nehalem или Sandy Bridge-E, то было бы разумно заложить основу для поддержки USB 3.1 . С другой стороны, вы ничего не потеряете, если решите подождать. Стоимость X99A Gaming 9 ACK, как и X99S Gaming 9 ACK, явно перевалит за $400, но вскоре появится еще масса более доступных решений на чипсетах X99 и Z97. Их выход на рынок приблизит появление совместимых с USB 3.1 устройств.
Чтобы в полной мере раскрыть производительность USB 3.1 , требуется всего пара SSD в массиве RAID 0. Но даже в этом случае скорость передачи данных близка к скорости Thunderbolt первого поколения. USB 3.1 в паре с разъемом Type-C открывает двери для еще более впечатляющих возможностей. Тем не мене, сегодня мы можем только мечтать о флэшках, которые обгонят SSD с интерфейсом SATA 6 Гбит/с.
Стандарт USB в наши дни немного трудно понять, и производители компьютеров не помогают устранить путаницу. В чем разница между USB 3.1 Gen 1 и Gen 2 и почему Gen 2 лучше, чем Gen 1?
До свидания USB 3.0
Выпущенный десять лет назад в 2008 году, USB 3.0 стал третьей серьезной версией стандарта USB. Он обновил USB 2.0, который был выпущен в 2000 году и допускал только относительно медленную скорость передачи данных 480 Мбит/с. USB 2.0 также ограничен мощностью до 500 мА при 5 В. USB 3.0 позволил значительно повысить уровень мощности и ускорить передачу данных, увеличив их до 900 мА при 5 В и 5 гигабит в секунду (Гбит/с) соответственно.
Хотя мы обсуждаем спецификации, мы должны упомянуть, что спецификации мощности никогда не были жесткими ограничениями; они больше похожи на знаки ограничения скорости, показывающие максимальный уровень безопасной мощности. Некоторые USB-зарядные устройства могут обеспечить более высокие уровни мощности, быстрее заряжая устройства. Тем не менее, они технически находятся за пределами спецификации USB и рискуют взорвать устройство, если схема не ожидает более высоких уровней тока. Тем не менее, большинство современных устройств потребляют столько энергии, сколько им нужно, и могут легко поддерживать ток более высокого уровня. Устройства Apple фактически заряжаются на 2,1 ампера, более чем в четыре раза выше спецификации USB 2.0.
USB 3.1 Gen 1
Вот где начинается путаница в номенклатуре. USB 3.1 Gen 1 аналогичен USB 3.0. Фактически, с выпуском USB 3.1 Gen 1 все существующие разъемы USB 3.0 были переименованы в USB 3.1 Gen 1. Таким образом, эти кабели и устройства теперь, благодаря мощности переименования стандарта, поддерживают USB 3.1 Gen 1. Стандарт действительно представил некоторые изменения, такие как разъем USB Type C (USB-C), видны на новых MacBook Pro.
Несмотря на новое имя, возможности передачи данных и передачи мощности остались такими же, как указано в USB 3.0. USB 3.1 Gen 1 поддерживает скорость до 5 Гбит / с или 625 мегабайт в секунду (Мбайт / с) и мощность до 900 мА при 5 В. Все это поддерживается разъемом USB 3.1 Gen 1, который выглядит как разъем USB 2.0 A, синий с внутренней стороны. В отличие от Gen 2, Gen 1 также включает несколько типов разъемов. Существует громоздкий разъем типа B (он же «принтер»), а также тонкий разъем Micro-B, который был показан выше. Эти разъемы не способны поддерживать полную мощность спецификации USB 3.1 Gen 2.
USB 3.1 Gen 2
Этот стандарт был запущен совсем недавно в июле 2013 года. USB 3.1 Gen 2 - это обновление. Этот стандарт сохраняет скорость передачи 5 Гбит / с USB 3.1 Gen 1, а также обеспечивает более высокую максимальную скорость 10 Гбит / с (1,25 гигабайта в секунду). Gen 2 также обеспечивает более высокие уровни мощности, поддерживая до 5 000 мА при напряжении 20 В через разъем USB Type C.
Только разъем USB Type C (USB-C) может работать с полной мощностью и пропускной способностью Gen 2. Эта более мощная передача данных и мощности происходит за счет: длина кабеля более ограничена в Gen 2. Кроме того, устройства и кабели, поддерживающие более новые стандарты Gen 2 реже. Покупателям придется искать логотип Superspeed trident с небольшим 10.
Что касается USB-типа C (USB-C)?
USB Type C (USB-C) заслуживает упоминания здесь. Это только тип разъема, а не стандарт USB. В то время как конструкция разъема позволяет использовать некоторые функции кулера USB 3.1 Gen 2, сам тип разъема не определяет скорость или передачу мощности. Это определяется устройствами на обоих концах кабеля. Но поскольку маркетинговые материалы часто неспецифичны, некоторые покупатели путают USB 3.1 с USB-C. Онлайн-списки могут быть немного запутанными, но если вы покупаете качественный кабель с разъемами USB Type C на обоих концах, он должен поддерживать все функции USB 3.1 Gen 2.
Несмотря на путаницу, USB-C - впечатляющий разъем. Он заменяет все разъемы, которые были перед ним, создавая один универсальный тип разъема и отбрасывая версии Mini и Micro спецификаций USB 2.0 и 3.0. Соединение надежное, способное безопасно передавать до 5000 мА при 20 В.
Наконец, действительно универсальный стандарт
Когда USB 1.0 был выпущен, это было откровение. Больше не нужно, чтобы компьютер нуждался в беспорядке входных портов, чтобы сойти с земли. Теперь компьютер может просто иметь шесть портов USB и рассмотреть большую часть своих обязанностей по подключению. Это значительно увеличило возможности подключения, а также огромное количество портов на компьютерах. И USB стал более популярным; эта тенденция к объединению только увеличилась.
Но, несмотря на множество улучшений, USB никогда не стал One Connector, чтобы управлять ими всеми. Разъемы были разбиты на несколько разных типов разъемов для разных приложений с разной степенью долговечности и популярности. USB Type C и USB 3.1 Gen 2, наконец, удаляют последний барьер для обеспечения универсальности. Один True Port может передавать тонны данных и тонны мощности. И в результате мы могли бы наконец увидеть действительно универсальный мир периферийных устройств.
Google и Apple недавно запустили новые мобильные компьютеры, хотя машины совершенно разные, но у них есть нечто общее: оба компьютеры имеют порты USB Type-C. Так что же такое USB Type-C? Давайте посмотрим.
Два наиболее известных устройства, в которых уже присутствует порт USB Type-C – новый Google Chromebook Pixel и новый Macbook. Однако USB 3.1 и разъемы Type-C станут стандартом в течении ближайших нескольких лет.
Каждый из нас, наверное, хорошо знаком с USB портом. Если у Вас есть компьютер, тогда, скорее всего, Вы пользовались USB-флеш-накопителем, или может быть подключили принтер к USB порту. Если у Вас есть смартфон работающий на Android, тогда Вы знаете, что USB порт можно использовать для подзарядки или переписывать данные с телефона и обратно. Порт USB присутствовал везде в течении долгого времени. Впервые он получил широкое применение, когда компании Microsoft в Windows 98и Apple включили поддержку для него, чтобы удалить порты клавиатуры и мыши. Это случилось почти 20 лет назад, и мало что изменилось с тех пор.
Порт USB 1.1 может передавать данные на скорости 12 Мбит/с, то есть 1,4 мегабайт в секунду. В те дни дискета имела объем 1,4 Мегабайта, так что это была высокая скорость. Порт USB 2.0 был выпущен в 2000 году, который теоретически мог пропустить 480 Мбит/с. Тем не менее, его фактическая средняя скорость примерно 280 Мбит/с, что составляет около 35 мегабайт в секунду.
Порт стандарта USB 3.0 был анонсирован в 2008 году и позволяет теоретических пропустить скорость до 5,0 Гбит/с. Однако фактическая достигаемая скорость составляет около 400 Мегабайт в секунду, неплохо, да?.
На настольных ПК для портов USB 1.1, 2.0 и 3.0 использовали один и тот же тип разъёма, а потом micro-B или mini-B на периферических устройствах (телефон, фотоаппарат, и т.д.).
Ситуация несколько изменилась с приходом портов USB 3.1. Как и следовало ожидать, порт USB 3.1 работает еще быстрее от своих предшественников, его скорость настолько быстрая, что он может быть использован для подключения 4K дисплеев. Это означает, что в будущем в ноутбуках и в ПК, мы не увидим HDMI или VGA разъемов, пользователи увидят новый тип портов. Иными словами, тип «A» и «B» уже история. Новый разъем называется USB Type-C. Так, что же дает нам новый порт USB Type-C, и почему этого не могут обеспечить Type-A и B?
Во-первых, новые разъемы USB Type-C – не большие. А это говорит о том, нам больше не понадобятся mini или micro порты, а значит – не будет путаницы с выбором нужного кабеля. Разъем Type-C достаточно мал для смартфонов и достаточно мощный для ПК, и даже для использования на серверах.
Во-вторых, порт USB Type-C может выдержать нагрузку мощностью в 100 Вт, это означает, что он может быть использован не только для зарядки смартфонов, но и для питания многих других устройств, которые раньше требовали другого источника питания (блока питания). В будущем для Вашего принтера, возможно, потребуется только один кабель – USB Type-C, который обеспечит как питание, так и передачу данных.
В-третьих, кабель Type-C является двухсторонним – теперь не имеет значения, как Вы его подключите. Нет больше необходимости присматриваться, какой стороной подключать кабель.
Наконец, в кабеле USB Type-C используется новый небольшой разъем на обоих концах, не будет больше использоваться тип «A» на одном конце, и тип «B» на другом. Теперь Вы действительно сможете подключать кабель как Вам угодно, и он будет просто работать!
Два наиболее известных устройства, в которых уже присутствует порт USB Type-C – новый Google Chromebook Pixel и новый Macbook. Однако USB 3.1 и разъемы Type-C станут стандартом в течении ближайших нескольких лет. Поскольку он обратно совместим, то для подключения устройств, работающих на предыдущих версиях USB портов, Вам понадобиться пассивный адаптер. Так, что компании, которые перейдут новую технологию, не будут отчуждать своих существующих клиентов.
Адам Родригес, менеджер по продукции Google заявил, что «Мы являемся сторонниками USB Type-C. В ближайшем будущем Вы увидите его во многих Chromebook и Android-устройствах». Стоит отметить, что разъем Type-C могут получить устройства, которые еще даже не поддерживают USB 3.1. Например, смартфоны среднего класса могут использовать новый разъем, фактически не имея поддержки нового стандарта USB. Это облегчит переход на новый тип разъемов, однако это может вызвать некоторое замешательство, когда порт не выдаст большой скорости, как ожидалось.
Последняя линейка портов Type-C (и USB 3.1) переняла все лучшее от любимого USB, и делает его еще лучше, обеспечивая универсальный размер разъема, который будет хорошо работать с обоими видами устройств – мобильными телефонами и персональными компьютерами.
Posted on February 18 2015
MSI представляет первую в мире материнскую плату, оснащенную USB 3.1. Что же на самом деле нового в USB 3.1? Как правило, новая технология всегда приносит какие то улучшения. Как насчет того, что скорость передачи данных у нового интерфейса быстрее, чем у SATA III SSD? USB 3.1 демонтирует потрясающую скорость передачи данных до 10 Гб/с, что в 2 раза быстрее, чем USB 3.0. Более того, как и предыдущие поколения интерфейса USB, USB 3.1 полностью совместим с устройствами USB 3.0 и USB 2.0. На новых материнских платах MSI, оснащенных интерфейсом USB 3.1, установлен USB 3.1 контроллер ASMedia ASM1352R, который подключается к Z97/X99 PCH через PCI-Express 2.0 x2, и обеспечивает наличие двух портов USB 3.1. Копируйте данные с внешнего жесткого диска или USB флешки как никогда быстро.Действительно быстро? Результаты тестирования поражают.
Несколько мировых изданий уже тестируют USB 3.1 на плате MSI X99A GAMING 9 ACK. И вот какие интересные результаты у них получились. Поговорим сначала о скорости. Реальные результаты тестирования показали значение 733.5 МБ/с. Другое издание, PC Perspective, представило следующее заключение о производительности нового интерфейса USB 3.1: "Если взять в качестве примера интерфейс USB 3.0, который теоретически должен демонстрировать скорость порядка 5Гб/с и вычесть накладные расходы на формирование пакетов, управление потоком и т.д., то получим реальную скорость, составляющую примерно ~450МБ/с. USB 3.0 + изменение схемы кодирования с 8/10 разрядов (эффективность 80%) на 128/132 разрядов (эффективность 97%) удваивает скорость передачи данных. Это означает, что после учета накладных расходов итоговая скорость должна составлять ~1.1ГБ/с. И это даже не удвоенная скорость. Фактически новая скорость составляет 2.44x от скорости USB 3.0. "USB 3.1 не только в два раза быстрее, он также меньше нагружает центральный процессор.
Теперь вы знаете все, что необходимо знать о новом интерфейсе USB 3.1. Вы можете себе представить копирование данных со скоростями в 20 раз выше по сравнению с USB 2.0? Мы можем! Хотите знать еще больше о USB 3.1? Вы можете ознакомиться с результатами тестирования MSI USB 3.1 в нескольких независимых изданиях по следующим ссылкам:  |
“Будет интересно узнать, какие устройства будут оснащаться USB 3.1. Прежде всего, это должны быть настольные ПК..” |
“Удвоение скорости передачи данных, а также изменение типа разъема USB 3.1 придало новой энергии стандарту, которому уже 19 лет.” |
|
“Новый стандарт USB выглядит многообещающим...” “..увеличение производительности до превосходства над USB 3.0, это лишь вопрос времени” |
Раньше, когда принятая у Intel стратегия «тик-так» не давала сбоев, а AMD старалась не сдавать своих позиций на рынке настольных процессоров, весна традиционно оказывалась периодом обновления не только для всей живой природы, но и для десктопных платформ. Совершенно неудивительно, что в этих условиях демонстрация новых продуктов на весенних отраслевых выставках прочно вошла в привычку у производителей материнских плат. Но в этом году давняя традиция грозила срывом: никаких новых наборов системной логики в ближайшее время не ожидается, и, казалось бы, производителям плат этой весной должно быть нечем порадовать своих поклонников. Однако прошедшая на прошлой неделе выставка CeBIT показала, что разработчики всё-таки нашли выход из положения, и этим выходом стал новый интерфейс USB 3.1.
Хотя никаких новых процессорных разъемов и чипсетов в ближайшей перспективе не ожидается, многие производители плат решили дополнить имеющуюся у них линейку продукции новыми моделями с поддержкой портов USB 3.1. Реализация таких портов не требует серьёзных инженерных затрат, зато позволяет увеличить привлекательность материнских плат путём расширения функциональности и добавления совместимости с внешними устройствами нового поколения. К настоящему моменту платы с новыми портами уже появились в ассортименте компаний ASUS, ASRock и MSI, и, очевидно, остальные производители плат присоединятся к «клубу USB 3.1» в самое ближайшее время.
А раз так, то самое время посмотреть, что же может дать новый интерфейс с практической точки зрения. Пока устройств с поддержкой USB 3.1 в продаже нет, но компания ASUS предоставила в наше распоряжение комплект оборудования, включающий не только пару плат с поддержкой USB 3.1, но и внешний USB 3.1-накопитель. Используя всю эту совокупность устройств, мы получили возможность провести подробное тестирование нового интерфейса.
⇡ Стандарт USB 3.1: что нового
Введённый в обиход ещё в 2009 году стандарт USB 3.0 (также известный как SuperSpeed USB) десятикратно повысил скорость передачи данных по сравнению с USB 2.0 (Hi-Speed USB) и получил теоретическую пропускную способность на уровне 5 Гбит/с. Тогда казалось, что такого впечатляющего прироста скорости должно хватить очень надолго. Но увеличение объёмов передаваемых данных и не думало замедляться, поэтому дальнейшее развитие интерфейса на этом не остановилось, и теперь ему на смену приходит новая версия - USB 3.1 (получившая маркетинговое название SuperSpeed+ USB). Она способна обеспечить очередное, теперь уже двукратное, увеличение полосы пропускания - до 10 Гбит/с. С практической точки зрения это означает, что вместо современных USB 3.0-устройств, реальная скорость передачи данных от которых составляет в лучшем случае 400-450 Мбайт/с, теперь смогут получить распространение их последователи с интерфейсом USB 3.1, которые будут способны отдавать и получать данные как минимум вдвое быстрее.
|
Теоретическая пропускная способность |
||||
|
Кодирование |
8/10-бит |
|||
|
Теоретическая скорость передачи данных |
1,2 Мбайт/с |
48 Мбайт/с |
625 Мбайт/с |
1250 Мбайт/с |
Двукратное расширение полосы пропускания - не единственное преимущество нового стандарта USB 3.1. В дополнение к этому USB 3.1 использует и более эффективное кодирование данных, позаимствованное из протокола PCI Express 3.0. Если USB 3.0 предполагал кодирование по схеме 8/10-бит (к каждым восьми битам полезных данных добавляется два бита контрольной суммы), то USB 3.1 переходит на более совершенную схему кодирования 128/132 бит с исправлением ошибок. Иными словами, в то время как предыдущая версия протокола расходовала 20 % своей полосы пропускания на передачу служебной информации, теперь накладные расходы снижаются до менее чем 4 %. Причём новый алгоритм расчёта контрольных сумм позволяет исправлять однобитовые искажения в 128-битном пакете без необходимости его повторной передачи. В результате интерфейс USB 3.1 на практике способен обеспечивать полезную пропускную способность, превосходящую скорость USB 3.0 даже более чем вдвое. Путём простого арифметического подсчёта несложно получить, что скорость передачи полезных данных по USB 3.1 может достигать величин более 1,2 Гбайт/с. Однако это - лишь теория, и из этого числа необходимо вычесть издержки драйвера, добавки, возникающие при формировании пакетов, неэффективность микропрограммного обеспечения и прочее. А значит, в итоге мы вполне можем ожидать практического максимума скорости где-то в районе 1 Гбайт/с, что выразится в уменьшении времени передачи больших объёмов данных по сравнению с USB 3.0 примерно в 2,4-2,5 раза.
В новый стандарт заложены и другие усовершенствования, уже не касающиеся скорости. Например, электрическая реализация портов при использовании особых разъёмов и специальной схемы подключения предполагает их способность отдавать до 100 Вт мощности. Это значит, что порты USB 3.1 в некоторых случаях будет допустимо использовать не только для питания переносных устройств хранения данных и для зарядки смартфонов и планшетов, но и даже для подпитки энергией, например, полноценных ноутбуков. В дополнение к этому выполненные в соответствии с новым стандартом USB-кабели получили поддержку специального «альтернативного режима», который позволяет передавать аудио и видео по протоколу DisplayPort.
Немалым достоинством стандарта USB 3.1 выступает его обратная совместимость. Это значит, что порты USB 3.1 способны работать в режимах USB 1.x, 2.0 и 3.0. То есть как старые устройства можно подключать к новым портам, так и новые устройства без каких-либо ограничений смогут работать в старых системах.
Впрочем, всё-таки существует один нюанс, который может несколько ограничить совместимость устройств и портов USB 3.1 . Дело в том, что новая версия стандарта вводит в употребление ещё один тип разъёма - так называемый USB тип C. Это значит, что появляется дополнительный, независимый вариант портов, который не имеет механической совместимости ни с какими другими разъёмами.
Но даже несмотря на это, разъёмы USB типа C имеют сразу несколько преимуществ по сравнению с остальными реализациями. Самое главное — их можно беспрепятственно переворачивать на 180 градусов: они не имеют верха и низа и их стороны равноправны. Таким образом, вероятность правильно воткнуть штекер в порт увеличивается вдвое - это всегда можно будет сделать с первого раза. Кроме того, новый коннектор имеет сравнительно скромные габариты - он немного похож своими размерами на micro-USB тип B, обычно используемый в смартфонах, а значит, внедрение портов USB типа C может стать повсеместной тенденцией и со временем они станут негласным стандартом для портов USB, которыми будут оснащаться любые устройства.
⇡ USB 3.1 в исполнении ASUS
Компания ASUS смогла начать внедрение USB 3.1 на своих материнских платах одной из первых. Это неудивительно, так как наибольших успехов в разработке необходимых контроллеров достигла компания ASMedia, состоящая с ASUS в тесных партнёрских отношениях. В результате сегодня ASUS может предложить сразу два различающихся варианта реализации портов USB 3.1 - непосредственно на плате или через дочернюю PCIe-карту. Полный список моделей материнских плат, в которых появилась поддержка новых портов, выглядит следующим образом:
- Rampage V Extreme/U3.1;
- X99-Deluxe/U3.1;
- X99-Pro/USB3.1;
- X99-A/USB3.1;
- X99-E WS/USB3.1;
- Z97-Deluxe/USB3.1;
- Z97-Pro(Wi-Fi ac)/USB3.1;
- Z97-A/USB3.1;
- Z97-E/USB3.1;
- Z97-K/USB3.1;
- Sabertooth Z97 Mark 1/USB3.1;
- B85M-G Plus/USB3.1;
- B85-Plus/USB3.1.
Те платы, которые имеют в своём названии маркировку USB3.1, оборудуются двумя портами USB 3.1, выведенными на заднюю панель. Модели же с суффиксом U3.1 комплектуются дополнительной PCIe x2-картой с двумя такими портами.
Обратите внимание, в приведённом списке фигурируют лишь платы для процессоров Intel, и в нём почти нет плат серии ROG. Однако это не значит, что у приверженцев таких решений нет шансов заполучить в свою систему новомодные порты USB. Попутно ASUS готова предложить и отдельную PCIe x2-карту расширения с двумя портами USB 3.1, которую можно будет приобрести независимо от материнской платы.
Нам же на тестирование достались две материнские платы: ASUS X99-A/USB3.1 и ASUS Z97-A/USB3.1.
|
|
|
Хотя они и имеют между собой коренные различия, так как поддерживают процессоры разного класса (LGA2011-3 и LGA1150), принципы реализации USB 3.1 на этих платах оказались совершенно одинаковыми. Обновлённые версии материнских плат почти полностью повторяют дизайн предшественниц — ASUS X99-A и ASUS Z97-A , — а изменения кроются лишь в появлении на них дополнительного чипа ASMedia ASM1142, который представляет собой двухпортовый контроллер USB 3.1, подключаемый либо к одной линии PCIe 3.0, либо к двум линиям PCIe 2.0. На обеих платах реализован второй вариант, то есть контроллер USB 3.1 в реализации ASUS использует чипсетные линии PCI Express, разделяемые с одним из имеющихся на плате слотов PCI Express 2.0 через мультиплексор. А это значит, что выбран далеко не самый быстрый вариант: на контроллер, реализующий два порта USB 3.1 с максимальной пропускной способностью 1,25 Гбайт/с, приходит шина с реальной полосой пропускания менее 1 Гбайт/с, да ещё и не напрямую, а через промежуточные узлы. Впрочем, на данный момент этого должно хватать: скоростные возможности USB 3.1 по современным меркам явно избыточны.
Сами порты USB 3.1 выведены на платах ASUS на заднюю панель в виде традиционных разъёмов типа A. Для их визуального выделения используется видоизменённая цветовая схема: в то время как порты USB 3.0 имеют сердцевину синего цвета, у USB 3.1 она бирюзовая.
|
|
|
Таким образом, нетрудно заметить, что на ASUS X99-A/USB3.1 порты USB 3.1 заняли место пары портов USB 3.0, которые на прошлой версии этой платы были реализованы дополнительным контроллером ASMedia, а на Z97-A/USB3.1 разъёмы USB 3.1 заменили пару чипсетных портов USB 2.0. В части же остальных характеристик между X99-A и Z97-A и их преемницами X99-A/USB3.1 и Z97-A/USB3.1 никаких различий нет.
Как видите, ASUS пока воздержалась от добавления на свои платы нового USB-разъёма типа C. И это касается не только рассматриваемой пары материнок, но и всей линейки USB 3.1-продуктов. Инженеры решили, что на данном этапе для пользователей важнее совместимость. Устройства, использующие интерфейс USB 3.1, только-только начинают свой жизненный путь, а порты USB 3.1 типа A, которые устанавливаются на платы, без каких-либо ограничений работают со всем старым USB 1.x/2.0/3.0-оборудованием по стандартным кабелям.
Учитывая отсутствие на рынке внешних устройств с новым интерфейсом, компания ASUS предоставила нам не только платы, но и инженерный образец собственного внешнего USB 3.1-контейнера. Однако это - не пример перспективного продукта, а лишь экспериментальный образец, который никогда не будет воспроизводиться серийно.
Устройство собрано во внешнем корпусе для 2,5-дюймовых накопителей Lian Li EX-M2. При этом внутри контейнера находится не обычный SSD, а плата, объединяющая два mSATA-накопителя в RAID-массив. Основывается она на контроллере ASMedia ASM1352R, как раз предназначенном для подключения к интерфейсу USB 3.1 одного или нескольких SATA-накопителей. Поскольку данный чип представляет собой вполне стандартное и общедоступное решение, можно ожидать, что агрегаты, подобные нашему экспериментальному тестовому устройству ASUS, через некоторое время смогут предложить другие производители, традиционно занимающиеся компьютерной периферией.
В варианте же, предоставленном ASUS, в RAID-массив уровня 0 было объединено два mSATA-накопителя Samsung SSD 840 EVO ёмкостью по 250 Гбайт каждый. Благодаря этому полученный 500-гигабайтный массив обладает возможностью выдавать при последовательных операциях скорости, существенно превышающие пропускную способность интерфейса SATA 6 Гбит/с. В частности, по утверждению инженеров ASUS, предельные пиковые результаты устройства при подключении через интерфейс USB 3.1 могут достигать величины 860 Мбайт/с.
Внешний накопитель ASUS для своей работы требует подсоединения сразу двух USB-кабелей. Через старомодный разъём micro-B USB на него подаётся питание, а современный разъём типа C служит для передачи данных. Кроме того, по соседству с разъёмами располагается технологическая перемычка и три диагностических светодиода. Отметим, что одновременное использование для подключения контейнера к ПК сразу двух USB-разъёмов в данном случае избыточно, и серийные продукты наверняка смогут обходиться одним разъёмом, например типа C, на который допускается вешать электрическую нагрузку мощностью до 15 Вт.
⇡ Технология ASUS USB 3.1 Boost
Говоря о стандарте USB 3.1 и о росте скорости этого интерфейса, нельзя не упомянуть и о том, что инженеры компании ASUS проделали дополнительную работу и активировали в стандартном протоколе передачи данных некоторые по умолчанию отключенные оптимизации - режимы Turbo и UASP. Они были доступны на платах ASUS и для USB 3.0, но теперь их адаптировали для нового стандарта, что должно позволить достичь более высокой скорости передачи данных по интерфейсу USB. Конечно, максимальная теоретическая пропускная способность при этом не превышается, однако включение технологии USB 3.1 Boost использует возможности интерфейса более эффективно и дополнительно приближает реальные скорости к теоретическому максимуму.
В стандартном режиме передачи данных BOT (Bulk-only transport), который остался неизменным со времён первых версий USB и используется по умолчанию, информация и команды передаются через интерфейс последовательно, причём никакая параллельная обработка при этом не поддерживается, все команды обрабатываются по одной за раз. Очевидно, что при такой схеме производительность интерфейса оказывается напрямую связанной с размером транзакций. В частности, переход на более крупные пакеты снижает трафик, приходящийся на долю команд и служебной информации, и увеличивает скорость при последовательной передаче данных, то есть при обмене большими файлами. Однако у увеличения размера транзакций есть и обратная сторона: производительность при передаче мелких порций информации, размер которых меньше объёма транзакции, замедляется. Поэтому инженеры ASUS в своём режиме Turbo, суть которого заключается в оптимизации размеров транзакций BOT-протокола, применили комбинированный подход. В новой версии этого режима, которая была введена именно для USB 3.1, не просто увеличивается размер транзакций. Для того чтобы исключить возможные падения производительности, теперь добавлено ещё и кеширование, которое должно минимизировать случаи передачи небольших порций данных.
Более того, в дополнение к обновлённому Turbo-режиму инженеры ASUS добавили и включение нового протокола UASP (USB Attached SCSI Protocol), который появился в стандарте USB 3.0. Он предполагает использование наборов команд SCSI поверх USB-транспорта. Принципиальное отличие UASP заключается в его многопоточности и способности обрабатывать по несколько команд одновременно, что снижает время ожидания и поднимает скорость передачи за счёт увеличения полезной загрузки интерфейса. UASP предусматривает выделение четырёх независимых каналов, разделяющих обмен данными, командами и статусом по разным конвейерам. Фактически UASP добавляет многозадачность и возможность перестановки команд в очереди (аналог NCQ) для USB, однако для работы этого протокола требуется специальная поддержка как со стороны хоста, так и со стороны клиента. К сожалению, UASP поддерживали далеко не все устройства и контроллеры USB 3.0, однако с вводом в употребление стандарта USB 3.1 ситуация, вероятно, изменится к лучшему, и эффективность этого параллельного протокола смогут ощутить все пользователи без исключения.
На платах ASUS активация режимов UASP и Turbo выполняется через входящую в пакет AI Suite III специализированную утилиту ASUS USB 3.1 Boost.
Эта утилита проверяет совместимость портов и подключенных устройств и вносит необходимые настройки в параметры USB-драйвера.
