誰是Win8真英雄！5款USB 3.0主控橫評(píng)
泡泡網(wǎng)主板頻道10月23日 在去年2月底Windows 8 Consumer Preview消費(fèi)者預(yù)覽版發(fā)布的時(shí)候，微軟首次添加了對(duì)USB 3.0的原始系統(tǒng)支持，這使得USB 3.0設(shè)備可以和USB 2.0設(shè)備一樣免驅(qū)動(dòng)直接使用，隨著Windows 8的正式發(fā)布，USB 3.0也正式在系統(tǒng)底層得到推廣和普及。
如今USB 3.0已經(jīng)不像2008年發(fā)布之初的鳳毛菱角了，以U盤為代表的存儲(chǔ)設(shè)備已經(jīng)遍布整個(gè)市場(chǎng)，普及之勢(shì)已經(jīng)勢(shì)不可擋。作為USB 2.0的高速延續(xù)，USB 3.0實(shí)現(xiàn)了在Windows 8上的原生支持，自此xHCI（eXtensible Host Controller Interface）版本協(xié)議將會(huì)得到統(tǒng)一為1.0正式版，USB 3.0設(shè)備和主控將會(huì)出現(xiàn)全面兼容，打架問題將不復(fù)存在。
如果說USB 3.0是USB 2.0的新生，那么Windows 8絕對(duì)是USB 3.0的搖籃，它將帶領(lǐng)Windows由普及走向全面勝利，時(shí)值微軟全球發(fā)布Windows 8系統(tǒng)，那么就讓我們一同來領(lǐng)略免驅(qū)動(dòng)帶來的簡(jiǎn)化體驗(yàn)。
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我們知道USB 2.0基于半雙工單總線設(shè)計(jì)，只能提供單向數(shù)據(jù)流傳輸，而USB 3.0采用了對(duì)偶四線制差分信號(hào)線，故而支持雙向并發(fā)數(shù)據(jù)流傳輸，這也是新規(guī)范速度猛增的關(guān)鍵原因。
標(biāo)準(zhǔn)USB 3.0接口針腳定義
USB 3.0數(shù)據(jù)線纜
USB 3.0的接口相對(duì)USB 2.0有很大的變動(dòng)，線纜增加到9條。由于USB 3.0為了獲得超高的傳輸速度，單純?cè)赨SB 2.0四線纜（實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸為單對(duì)總線設(shè)計(jì)）上提升難度非常大，幾乎不可能實(shí)現(xiàn)。但是又不能因此而放棄USB 2.0，那怎么辦呢，于是USB 3.0保留了USB 2.0傳輸?shù)?條線纜，添加2對(duì)全新的傳輸總線。分別為Rx和Tx（共4條）。
USB 2.0/3.0數(shù)據(jù)傳輸總線（D+ D-為USB 2.0)
USB 3.0雙總線設(shè)計(jì)
USB 3.0接口總共有3組數(shù)據(jù)傳輸總線，其中兩組為USB 3.0專有，而另外一組為USB 2.0專有，所以數(shù)據(jù)傳輸就不用像USB 2.0那樣半雙工工作，所以Rx（接收）和Tx（發(fā)送）就能各司其職，只負(fù)責(zé)單向傳輸，能夠有效的提高傳輸速度，重要的是它結(jié)束了USB 2.0時(shí)代半雙工數(shù)據(jù)傳輸。
由于USB 3.0極高的傳輸速度，迫使其不能再使用USB 2.0時(shí)代的NRZI編碼（關(guān)于NRZI編碼參考：揭秘USB 2.0糟糕的實(shí)際傳輸速度），而是采用了安全性更高的8b/10b編碼方式，這一傳輸協(xié)議被廣泛應(yīng)用于SATA 3Gbps、PCI-Express 2.0、1Gbps千兆以太網(wǎng)等傳輸總線上。
8b/10b分組編碼示意圖
8b/10b編碼對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)每8b進(jìn)行分組，然后向8b數(shù)據(jù)插入2b的校驗(yàn)數(shù)據(jù)，如果傳輸過程發(fā)生異常，就可以根據(jù)校驗(yàn)原理，還原出原始的數(shù)據(jù)。這樣USB 3.0的實(shí)際最大有限速率就要打80%的折扣了，也就是5Gbps*8/10=4Gbps，也就是500MB/s。
數(shù)據(jù)發(fā)送編碼流程
數(shù)據(jù)接收解碼流程
在這里要提到一個(gè)問題那就是B和b的區(qū)別，很多讀者分不清這兩者的區(qū)別，B是指1個(gè)字節(jié)，也就是8b，它主要是用來度量數(shù)據(jù)容量的，當(dāng)然也可以用---B/s表示數(shù)據(jù)傳輸速度。而b則是一個(gè)字，它用來衡量數(shù)據(jù)傳輸速度的單位，因?yàn)樵跀?shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中是以一個(gè)字為單位的，所以用b。
USB 3.0數(shù)據(jù)總線圖
從上圖我們看到當(dāng)啟用USB 3.0傳輸時(shí)，實(shí)際用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)木褪荝x（接收）和Tx（發(fā)送）兩組數(shù)據(jù)總線，相比USB 2.0，分離的總線設(shè)計(jì)，保證了發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的獨(dú)立，而借助新的8b/10b數(shù)據(jù)傳輸編碼方式，可以大幅提升傳輸帶寬頻率，另外數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩砸驳玫搅藰O大的提高。
USB 2.0和USB 3.0數(shù)據(jù)傳輸
從上圖我們可以看到USB 3.0的兩對(duì)數(shù)據(jù)總線能夠同時(shí)發(fā)送和接受數(shù)據(jù)而不受影響，而8b/10b的編碼方式也使數(shù)據(jù)傳輸更加安全準(zhǔn)確。
回歸到USB 3.0傳輸?shù)膮f(xié)議和編碼上去，目前USB 3.0仍然基于傳統(tǒng)的BOT協(xié)議，理論傳輸速度和USB 2.0一樣都要打折扣，而由于USB 3.0理論500MB/s的實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸率，目前來說大部分的存儲(chǔ)設(shè)備是無法達(dá)到這一傳輸速度，我們可以預(yù)見對(duì)于低俗存儲(chǔ)設(shè)備，提速效果并不明顯。
而談到USB 3.0，我們不得不說底層的xHCI協(xié)議，以促使USB 3.0設(shè)備的兼容統(tǒng)一。在2008年USB-IF協(xié)會(huì)發(fā)布USB 3.0規(guī)范之初就發(fā)布了xHCI 0.9初步版本，以確定USB 3.0系統(tǒng)架構(gòu)及主控端設(shè)計(jì)和USB 3.0主控端與PC軟硬件接口規(guī)格，而xHCI規(guī)范則由Intel定制。
主控端是USB系統(tǒng)中的核心運(yùn)作裝置，系統(tǒng)中的裝置控制及數(shù)據(jù)傳遞皆由主控端發(fā)起。主控端的運(yùn)作由硬件及軟件相互配合完成下列工作，主控端的運(yùn)作均須依賴USB主控端系統(tǒng)中軟硬件層次：
- 偵測(cè)裝置的連接或移除
- 管理主控端及周邊裝置的控制流程
- 管理主控端及周邊裝置的數(shù)據(jù)流
- 管理并統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)運(yùn)作狀態(tài)
- 提供USB裝置的電源
- 裝置端的啟動(dòng)及設(shè)定
- 數(shù)據(jù)傳輸?shù)呐懦?
- 裝置端電源管理
- USB總線管理
首款USB 3.0主板--華碩P7P55D-E Premium
進(jìn)入到2009年5月份，Intel又發(fā)布了新的xHCI 0.96規(guī)范，xHCI 0.96基本確定了USB 3.0主控端與PC軟硬件接口規(guī)格設(shè)計(jì)體系，這個(gè)時(shí)期一些USB 3.0主控逐漸展露頭角，這包括NEC D720200F1以及稍晚的ASMedia ASM1042，他們都支持xHCI 0.96協(xié)議，而ASMedia ASM1042現(xiàn)今依然健在。
華碩P7P55D-E Premium使用了NEC D720200F1 USB 3.0控制器
到2010年5月份，Intel才正式發(fā)布了xHCI 1.0規(guī)范，這也是xHCI的最終版本，新的xHCI 1.0規(guī)范在0.96版本的基礎(chǔ)上強(qiáng)化了數(shù)據(jù)傳輸和能源效率問題，另外一個(gè)最大的改善就是兼容認(rèn)證，也就是說符合xHCI 1.0的設(shè)備將不會(huì)出現(xiàn)兼容性問題，并且還向下兼容USB 2.0。
本次測(cè)試共選取了5款USB 3.0主控方案，分別為Intel Z77、AMD A75、AMD A85X、ASMedia ASM 1042以及Eton EJ188H。其中Intel Z77、AMD A75、AMD A85X為芯片組原生支持，而ASMedia ASM 1042、Eton EJ188H屬于第三方擴(kuò)展支持。
● ASMedia ASM1042
ASMedia ASM1042（祥碩）是一款相對(duì)古老的USB 3.0主控方案，產(chǎn)品僅支持xHCI 0.96規(guī)范，不過最新的消息，ASM1042剛剛通過了xHCI 1.0的認(rèn)證。
規(guī)格方面ASM1042提供2個(gè)USB 3.0接口，產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用在華碩、華擎、映泰、杰微、微星和藍(lán)寶等廠商，另外在一些筆記本上也能常?？吹剿鼈兊挠白?。
● Eton EJ188H
Eton EJ188H（鈺創(chuàng)）和ASMedia ASM1042一樣也是來自臺(tái)灣，它是早期Eton EJ168A的升級(jí)版本，產(chǎn)品支持最新的xHCI 1.0規(guī)范，同樣提供2個(gè)USB 3.0接口。
Eton EJ188H主要的板卡供應(yīng)商為技嘉和華擎。
● AMD A75
AMD A75是一款FCH芯片組，產(chǎn)品不僅僅提供USB 3.0支持，還提供SATA、PCI-Express通道等。和前面兩款產(chǎn)品不同的是，AMD A75是首款原生USB 3.0解決方案，并提供多達(dá)4個(gè)USB 3.0支持。
而AMD A75也唯一的對(duì)應(yīng)自家的A75芯片組主板，早期的A75芯片組全部為FM1接口，不過AMD為節(jié)約開發(fā)成本，A75直接晉級(jí)FM2，目前已經(jīng)有少數(shù)幾款產(chǎn)品提供FM2接口。
● AMD A85X
AMD A85X是最新的AMD桌面芯片組，產(chǎn)品和A75一樣提供4個(gè)USB 3.0接口，不過AMD依然沒有公布支持的xHCI規(guī)范，而1.0可能最大。
● Intel Z77
Intel Z77是Intel首款USB 3.0原生解決方案芯片組，產(chǎn)品自然支持xHCI 1.0規(guī)范，產(chǎn)品提供同樣4個(gè)USB 3.0接口。
雖然Intel Z77是比較晚的USB 3.0解決方案，但是以Intel在USB 3.0的統(tǒng)治地位，Z77方案USB 3.0表現(xiàn)應(yīng)該不會(huì)比現(xiàn)有成熟方案差，這在后面的測(cè)試中我們就可以看到。
5款USB 3.0方案共涉及三款芯片組主板，分別為華碩F2A85-V RPO、華擎Z77 OC Formula和技嘉A75M-D2H。其中F2A85-V RPO包括A85X芯片組和ASMedia ASM1042，而華擎Z77 OC Formula包含了Z77芯片組和Eton EJ188H，最后一款技嘉A75M-D2H則提供A75芯片組。
USB 3.0已經(jīng)成為主流主板的標(biāo)配
存儲(chǔ)方面，系統(tǒng)盤選用了三星最新的840系列SSD，容量為250GB，持續(xù)讀寫速度分別達(dá)到了540MB/s和330MB/s，以避免對(duì)USB 3.0設(shè)備造成性能瓶頸。
三星840系列SSD
影馳Laser GT SSD 240GB
金士頓DT Ultimate G2 USB 3.0閃存
參加測(cè)試的產(chǎn)品包括金士頓DT Ultimate G2 USB 3.0閃存、影馳Laser GT SSD 240GB和USB 3.0硬盤底座組成的USB 3.0外置硬盤。
影馳Laser GT SSD 240GB + USB 3.0硬盤底座
測(cè)試項(xiàng)目分為2個(gè)部分，Windows 7下安裝各自官方給出的最新WHQL認(rèn)證驅(qū)動(dòng)，Windows 8平臺(tái)下則直接使用系統(tǒng)自帶的驅(qū)動(dòng)。測(cè)試工具選取了比較流行的Atto Disk Benchmark、AS SSD Benchmark和FastCopy實(shí)際拷貝測(cè)試。
ATTO Disk Benchmark用于測(cè)試磁盤的持續(xù)最高讀寫速度，雖然與實(shí)際應(yīng)用存在一定的誤差，不過也非常具有參考性，能夠反映存儲(chǔ)設(shè)備的讀寫水準(zhǔn)。
● Kinston Ultimate G2 U Disk
測(cè)試中我們分別進(jìn)行了文件讀取和寫入測(cè)試，首先進(jìn)行的是Kinston Ultimate G2 U盤的讀寫性能測(cè)試。在最大讀取性能這一項(xiàng)中，AMD A75和A85X表現(xiàn)幾乎一致，成為拔尖者，而Intel Z77緊隨其后，ASMedia ASM1042則排在末位。
寫入性能這一項(xiàng)中，AMD A75和A85X繼續(xù)領(lǐng)銜，Intel Z77再次緊隨其后，Etron EJ188H和ASMedia ASM1042繼續(xù)墊底。
● Mobile Hard Disk
移動(dòng)硬盤組的測(cè)試中，Windows 8和Windows 7系統(tǒng)差別非常大，Windows 8讀取性能測(cè)試中除了ASMedia ASM1042和AMD A85X，其余四款方案都達(dá)到了250MB/s，已經(jīng)比較接近SATA 3Gbps的極限了，畢竟硬盤底座采用了SATA 3Gbps轉(zhuǎn)USB 3.0芯片方案，無論如何是到不了5Gbps的。
而寫入性能這一項(xiàng)，Intel Z77和Etron EJ188H后來者居上，無論是Windows 7還是Windows 8系統(tǒng)全面領(lǐng)先AMD A85X和A75，而ASMedia ASM1042繼續(xù)墊底。
AS SSD Benchmark是專為SSD測(cè)試而設(shè)計(jì)的軟件，可以測(cè)試出固態(tài)硬盤的持續(xù)讀寫性能，包括4KB小文件的傳輸性能等等，測(cè)試項(xiàng)目包括數(shù)據(jù)速率（MB/s）和訪問數(shù)（IOPS），考慮到U盤4K、4K-64Thrd的測(cè)試較長(zhǎng)，另外和實(shí)際使用也有很大出入，所以僅選用了持續(xù)讀寫測(cè)試。
● Kinston Ultimate G2 U Disk
測(cè)試中我們分別進(jìn)行了文件讀取和寫入測(cè)試，首先進(jìn)行的還是Kinston Ultimate G2 U盤的讀寫性能測(cè)試。AS SSD Benchmark讀取性能一項(xiàng)中無論是Windows 7系統(tǒng)還是Windows 8系統(tǒng)，Intel Z77和Etron EJ188H都已微弱的優(yōu)勢(shì)排在前列，而Intel Z77更勝一籌。
寫入性能測(cè)試Intel Z77和Etron EJ188H互有勝負(fù)，不過仍然都排在最前列，而ASMedia ASM1042繼續(xù)墊底。
● Mobile Hard Disk
移動(dòng)硬盤組的測(cè)試中，Windows 8和Windows 7系統(tǒng)差別非常大，性能提升在50%以上，差距相當(dāng)明顯，這主要是由于Windows 8支持xHCI 1.0的UASP協(xié)議，能夠大幅提升帶寬的利用率，而U盤測(cè)試中之所以沒有提升是因?yàn)镵inston Ultimate G2不支持UASP協(xié)議。
寫入性能測(cè)試項(xiàng)中同樣如此，只是幅度稍微小了一些，不過也有近30%。而Intel Z77和Etron EJ188H則繼續(xù)領(lǐng)先，兩者互有勝負(fù)，相對(duì)來說Etron EJ188H更勝一籌，而ASMedia ASM1042再次墊底。
FastCopy是一款小巧的文件/目錄拷貝工具，其功能強(qiáng)大，性能優(yōu)越，能充分挖掘文件系統(tǒng)和硬盤驅(qū)動(dòng)器的能力，并且支持計(jì)數(shù)和計(jì)時(shí)。本次測(cè)試選用了一段396MB的游戲安裝目錄，凌亂的文件分布更符合我們生活中的實(shí)際應(yīng)用。
● Kinston Ultimate G2 U Disk
測(cè)試中我們分別進(jìn)行了文件讀取和寫入測(cè)試，首先進(jìn)行的還是Kinston Ultimate G2 U盤的讀寫性能測(cè)試。
文件讀取測(cè)試中，對(duì)比Windows 8和Windows 7下的5款USB 3.0解決方案，Intel Z77和Etron EJ188H在兩個(gè)系統(tǒng)下都表現(xiàn)非常出色，可以說兩者互有勝負(fù)，排在前列。
接下來的寫入性能測(cè)試中，由于文件比較瑣碎，整體來看速度并不理想，和USB 2.0無異，沒有充分發(fā)揮出USB 3.0的優(yōu)勢(shì)。不過即使是微弱的優(yōu)勢(shì)下，Intel Z77和Etron EJ188H還是名列前茅。
● Mobile Hard Disk
移動(dòng)硬盤組的測(cè)試中，由于SSD不錯(cuò)的小文件讀寫能力，396MB的傳輸文件無論是在讀取還是在寫入中都很快完成了，而尤以Eron EJ188H最為出色，無論是Windows 8/7還是讀取或?qū)懭攵寂旁诘谝晃弧?/P>
Intel Z77表現(xiàn)也不俗，一直緊隨其后，當(dāng)然ASMedia ASM1042還是墊底，而AMD A75和A85X表現(xiàn)差別不大，整體上A85X稍遜一籌。
從第三方擴(kuò)展到原生芯片組提供，USB 3.0普及之路一次次延伸，而Windows 8的發(fā)布將USB 3.0推廣到系統(tǒng)層，如今再談?wù)揢SB 3.0普及已經(jīng)是明日黃花，按照USB-IF協(xié)會(huì)的預(yù)測(cè)到2014年USB 3.0普及率將達(dá)到100%。
從5款USB 3.0解決方案的綜合對(duì)比，我們可以發(fā)現(xiàn)Windows 8已經(jīng)完全容納了USB 3.0，雖然部分測(cè)試落后于帶驅(qū)動(dòng)的Windows 7系統(tǒng)，但這對(duì)于免驅(qū)動(dòng)的Windows 8系統(tǒng)來說完全是正常的，另外Windows 8系統(tǒng)對(duì)xHCI 1.0協(xié)議的正式支持，使得硬件兼容完全被掃除，另外還完美的支持UASP傳輸協(xié)議，將USB 3.0的帶寬利用率進(jìn)一步提升，這在USB 3.0 Mobile Hard Disk中得到了全面的體現(xiàn)，提升幅度多達(dá)50%。
回歸到這次測(cè)試的5款USB 3.0主控方案，產(chǎn)品的性能完全可以滿足現(xiàn)有存儲(chǔ)設(shè)備的需求，由于AMD和Intel的相繼發(fā)力，目前市場(chǎng)上的主板絕大多數(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了原生USB 3.0的支持，留給第三方芯片廠商的市場(chǎng)份額已經(jīng)不多了，畢竟4個(gè)USB 3.0基本可以滿足絕大部分用戶的需求。
性能方面，Intel Z77和Eton EJ188H是這次測(cè)試中最為出色的，尤以Intel Z77，這可是Intel首款USB 3.0解決方案。值得注意的是在USB 3.0規(guī)范發(fā)布早期，Intel為了給自家Thunderbolt爭(zhēng)取更多的時(shí)間，遲遲不肯發(fā)布xHCI的最終版協(xié)議，而當(dāng)USB 3.0已經(jīng)成為大勢(shì)所趨后，Intel也不得不在自家7系列芯片組主板上全面推行這一規(guī)范。
而Eton EJ188H作為Eton EJ168A的升級(jí)版本，在這次測(cè)試中進(jìn)步十分明顯，已經(jīng)和Intel Z77不相伯仲，某些方面還要略勝一籌，歷經(jīng)歲月的ASMedia ASM1042也終于疲態(tài)盡顯，在所有測(cè)試中完全落后，放眼一年前的橫評(píng)，ASM1042還是佼佼者，而最新的消息ASM1042通過xHCI 1.0協(xié)議認(rèn)證，不知道能不能為老馬再加一鞭。
首款原生USB 3.0解決方案--AMD A75
至于被局限在門外的AMD，雖然歷經(jīng)兩代芯片組，A85X進(jìn)步并不明顯，性能介于Intel Z77和ASMedia ASM1042之間，不過總體來看A75、A85X也不會(huì)對(duì)實(shí)際傳輸造成大的影響，對(duì)于一款原生解決方案來說，我們也別無他求了?！?
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