誰是Win8真英雄！5款USB 3.0主控橫評
泡泡網主板頻道10月23日 在去年2月底Windows 8 Consumer Preview消費者預覽版發布的時候，微軟首次添加了對USB 3.0的原始系統支持，這使得USB 3.0設備可以和USB 2.0設備一樣免驅動直接使用，隨著Windows 8的正式發布，USB 3.0也正式在系統底層得到推廣和普及。
如今USB 3.0已經不像2008年發布之初的鳳毛菱角了，以U盤為代表的存儲設備已經遍布整個市場，普及之勢已經勢不可擋。作為USB 2.0的高速延續，USB 3.0實現了在Windows 8上的原生支持，自此xHCI（eXtensible Host Controller Interface）版本協議將會得到統一為1.0正式版，USB 3.0設備和主控將會出現全面兼容，打架問題將不復存在。
如果說USB 3.0是USB 2.0的新生，那么Windows 8絕對是USB 3.0的搖籃，它將帶領Windows由普及走向全面勝利，時值微軟全球發布Windows 8系統，那么就讓我們一同來領略免驅動帶來的簡化體驗。
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我們知道USB 2.0基于半雙工單總線設計，只能提供單向數據流傳輸，而USB 3.0采用了對偶四線制差分信號線，故而支持雙向并發數據流傳輸，這也是新規范速度猛增的關鍵原因。
標準USB 3.0接口針腳定義
USB 3.0數據線纜
USB 3.0的接口相對USB 2.0有很大的變動，線纜增加到9條。由于USB 3.0為了獲得超高的傳輸速度，單純在USB 2.0四線纜（實際數據傳輸為單對總線設計）上提升難度非常大，幾乎不可能實現。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傳輸的4條線纜，添加2對全新的傳輸總線。分別為Rx和Tx（共4條）。
USB 2.0/3.0數據傳輸總線（D+ D-為USB 2.0)
USB 3.0雙總線設計
USB 3.0接口總共有3組數據傳輸總線，其中兩組為USB 3.0專有，而另外一組為USB 2.0專有，所以數據傳輸就不用像USB 2.0那樣半雙工工作，所以Rx（接收）和Tx（發送）就能各司其職，只負責單向傳輸，能夠有效的提高傳輸速度，重要的是它結束了USB 2.0時代半雙工數據傳輸。
由于USB 3.0極高的傳輸速度，迫使其不能再使用USB 2.0時代的NRZI編碼（關于NRZI編碼參考：揭秘USB 2.0糟糕的實際傳輸速度），而是采用了安全性更高的8b/10b編碼方式，這一傳輸協議被廣泛應用于SATA 3Gbps、PCI-Express 2.0、1Gbps千兆以太網等傳輸總線上。
8b/10b分組編碼示意圖
8b/10b編碼對傳輸的數據每8b進行分組，然后向8b數據插入2b的校驗數據，如果傳輸過程發生異常，就可以根據校驗原理，還原出原始的數據。這樣USB 3.0的實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。
數據發送編碼流程
數據接收解碼流程
在這里要提到一個問題那就是B和b的區別，很多讀者分不清這兩者的區別，B是指1個字節，也就是8b，它主要是用來度量數據容量的，當然也可以用---B/s表示數據傳輸速度。而b則是一個字，它用來衡量數據傳輸速度的單位，因為在數據傳輸的過程中是以一個字為單位的，所以用b。
USB 3.0數據總線圖
從上圖我們看到當啟用USB 3.0傳輸時，實際用于數據傳輸的就是Rx（接收）和Tx（發送）兩組數據總線，相比USB 2.0，分離的總線設計，保證了發送和接收數據的獨立，而借助新的8b/10b數據傳輸編碼方式，可以大幅提升傳輸帶寬頻率，另外數據傳輸的安全性也得到了極大的提高。
USB 2.0和USB 3.0數據傳輸
從上圖我們可以看到USB 3.0的兩對數據總線能夠同時發送和接受數據而不受影響，而8b/10b的編碼方式也使數據傳輸更加安全準確。
回歸到USB 3.0傳輸的協議和編碼上去，目前USB 3.0仍然基于傳統的BOT協議，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的實際數據傳輸率，目前來說大部分的存儲設備是無法達到這一傳輸速度，我們可以預見對于低俗存儲設備，提速效果并不明顯。
而談到USB 3.0，我們不得不說底層的xHCI協議，以促使USB 3.0設備的兼容統一。在2008年USB-IF協會發布USB 3.0規范之初就發布了xHCI 0.9初步版本，以確定USB 3.0系統架構及主控端設計和USB 3.0主控端與PC軟硬件接口規格，而xHCI規范則由Intel定制。
主控端是USB系統中的核心運作裝置，系統中的裝置控制及數據傳遞皆由主控端發起。主控端的運作由硬件及軟件相互配合完成下列工作，主控端的運作均須依賴USB主控端系統中軟硬件層次：
- 偵測裝置的連接或移除
- 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據流
- 管理并統計系統運作狀態
- 提供USB裝置的電源
- 裝置端的啟動及設定
- 數據傳輸的排程
- 裝置端電源管理
- USB總線管理
首款USB 3.0主板--華碩P7P55D-E Premium
進入到2009年5月份，Intel又發布了新的xHCI 0.96規范，xHCI 0.96基本確定了USB 3.0主控端與PC軟硬件接口規格設計體系，這個時期一些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協議，而ASMedia ASM1042現今依然健在。
華碩P7P55D-E Premium使用了NEC D720200F1 USB 3.0控制器
到2010年5月份，Intel才正式發布了xHCI 1.0規范，這也是xHCI的最終版本，新的xHCI 1.0規范在0.96版本的基礎上強化了數據傳輸和能源效率問題，另外一個最大的改善就是兼容認證，也就是說符合xHCI 1.0的設備將不會出現兼容性問題，并且還向下兼容USB 2.0。
本次測試共選取了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屬于第三方擴展支持。
● ASMedia ASM1042
ASMedia ASM1042（祥碩）是一款相對古老的USB 3.0主控方案，產品僅支持xHCI 0.96規范，不過最新的消息，ASM1042剛剛通過了xHCI 1.0的認證。
規格方面ASM1042提供2個USB 3.0接口，產品被廣泛應用在華碩、華擎、映泰、杰微、微星和藍寶等廠商，另外在一些筆記本上也能常?？吹剿鼈兊挠白?。
● Eton EJ188H
Eton EJ188H（鈺創）和ASMedia ASM1042一樣也是來自臺灣，它是早期Eton EJ168A的升級版本，產品支持最新的xHCI 1.0規范，同樣提供2個USB 3.0接口。
Eton EJ188H主要的板卡供應商為技嘉和華擎。
● AMD A75
AMD A75是一款FCH芯片組，產品不僅僅提供USB 3.0支持，還提供SATA、PCI-Express通道等。和前面兩款產品不同的是，AMD A75是首款原生USB 3.0解決方案，并提供多達4個USB 3.0支持。
而AMD A75也唯一的對應自家的A75芯片組主板，早期的A75芯片組全部為FM1接口，不過AMD為節約開發成本，A75直接晉級FM2，目前已經有少數幾款產品提供FM2接口。
● AMD A85X
AMD A85X是最新的AMD桌面芯片組，產品和A75一樣提供4個USB 3.0接口，不過AMD依然沒有公布支持的xHCI規范，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，產品自然支持xHCI 1.0規范，產品提供同樣4個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的統治地位，Z77方案USB 3.0表現應該不會比現有成熟方案差，這在后面的測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已經成為主流主板的標配
存儲方面，系統盤選用了三星最新的840系列SSD，容量為250GB，持續讀寫速度分別達到了540MB/s和330MB/s，以避免對USB 3.0設備造成性能瓶頸。
三星840系列SSD
影馳Laser GT SSD 240GB
金士頓DT Ultimate G2 USB 3.0閃存
參加測試的產品包括金士頓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
測試項目分為2個部分，Windows 7下安裝各自官方給出的最新WHQL認證驅動，Windows 8平臺下則直接使用系統自帶的驅動。測試工具選取了比較流行的Atto Disk Benchmark、AS SSD Benchmark和FastCopy實際拷貝測試。
ATTO Disk Benchmark用于測試磁盤的持續最高讀寫速度，雖然與實際應用存在一定的誤差，不過也非常具有參考性，能夠反映存儲設備的讀寫水準。
● Kinston Ultimate G2 U Disk
測試中我們分別進行了文件讀取和寫入測試，首先進行的是Kinston Ultimate G2 U盤的讀寫性能測試。在最大讀取性能這一項中，AMD A75和A85X表現幾乎一致，成為拔尖者，而Intel Z77緊隨其后，ASMedia ASM1042則排在末位。
寫入性能這一項中，AMD A75和A85X繼續領銜，Intel Z77再次緊隨其后，Etron EJ188H和ASMedia ASM1042繼續墊底。
● Mobile Hard Disk
移動硬盤組的測試中，Windows 8和Windows 7系統差別非常大，Windows 8讀取性能測試中除了ASMedia ASM1042和AMD A85X，其余四款方案都達到了250MB/s，已經比較接近SATA 3Gbps的極限了，畢竟硬盤底座采用了SATA 3Gbps轉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，Intel Z77和Etron EJ188H后來者居上，無論是Windows 7還是Windows 8系統全面領先AMD A85X和A75，而ASMedia ASM1042繼續墊底。
AS SSD Benchmark是專為SSD測試而設計的軟件，可以測試出固態硬盤的持續讀寫性能，包括4KB小文件的傳輸性能等等，測試項目包括數據速率（MB/s）和訪問數（IOPS），考慮到U盤4K、4K-64Thrd的測試較長，另外和實際使用也有很大出入，所以僅選用了持續讀寫測試。
● Kinston Ultimate G2 U Disk
測試中我們分別進行了文件讀取和寫入測試，首先進行的還是Kinston Ultimate G2 U盤的讀寫性能測試。AS SSD Benchmark讀取性能一項中無論是Windows 7系統還是Windows 8系統，Intel Z77和Etron EJ188H都已微弱的優勢排在前列，而Intel Z77更勝一籌。
寫入性能測試Intel Z77和Etron EJ188H互有勝負，不過仍然都排在最前列，而ASMedia ASM1042繼續墊底。
● Mobile Hard Disk
移動硬盤組的測試中，Windows 8和Windows 7系統差別非常大，性能提升在50%以上，差距相當明顯，這主要是由于Windows 8支持xHCI 1.0的UASP協議，能夠大幅提升帶寬的利用率，而U盤測試中之所以沒有提升是因為Kinston Ultimate G2不支持UASP協議。
寫入性能測試項中同樣如此，只是幅度稍微小了一些，不過也有近30%。而Intel Z77和Etron EJ188H則繼續領先，兩者互有勝負，相對來說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，其功能強大，性能優越，能充分挖掘文件系統和硬盤驅動器的能力，并且支持計數和計時。本次測試選用了一段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際應用。
● Kinston Ultimate G2 U Disk
測試中我們分別進行了文件讀取和寫入測試，首先進行的還是Kinston Ultimate G2 U盤的讀寫性能測試。
文件讀取測試中，對比Windows 8和Windows 7下的5款USB 3.0解決方案，Intel Z77和Etron EJ188H在兩個系統下都表現非常出色，可以說兩者互有勝負，排在前列。
接下來的寫入性能測試中，由于文件比較瑣碎，整體來看速度并不理想，和USB 2.0無異，沒有充分發揮出USB 3.0的優勢。不過即使是微弱的優勢下，Intel Z77和Etron EJ188H還是名列前茅。
● Mobile Hard Disk
移動硬盤組的測試中，由于SSD不錯的小文件讀寫能力，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還是讀取或寫入都排在第一位。
Intel Z77表現也不俗，一直緊隨其后，當然ASMedia ASM1042還是墊底，而AMD A75和A85X表現差別不大，整體上A85X稍遜一籌。
從第三方擴展到原生芯片組提供，USB 3.0普及之路一次次延伸，而Windows 8的發布將USB 3.0推廣到系統層，如今再談論USB 3.0普及已經是明日黃花，按照USB-IF協會的預測到2014年USB 3.0普及率將達到100%。
從5款USB 3.0解決方案的綜合對比，我們可以發現Windows 8已經完全容納了USB 3.0，雖然部分測試落后于帶驅動的Windows 7系統，但這對于免驅動的Windows 8系統來說完全是正常的，另外Windows 8系統對xHCI 1.0協議的正式支持，使得硬件兼容完全被掃除，另外還完美的支持UASP傳輸協議，將USB 3.0的帶寬利用率進一步提升，這在USB 3.0 Mobile Hard Disk中得到了全面的體現，提升幅度多達50%。
回歸到這次測試的5款USB 3.0主控方案，產品的性能完全可以滿足現有存儲設備的需求，由于AMD和Intel的相繼發力，目前市場上的主板絕大多數已經實現了原生USB 3.0的支持，留給第三方芯片廠商的市場份額已經不多了，畢竟4個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規范發布早期，Intel為了給自家Thunderbolt爭取更多的時間，遲遲不肯發布xHCI的最終版協議，而當USB 3.0已經成為大勢所趨后，Intel也不得不在自家7系列芯片組主板上全面推行這一規范。
而Eton EJ188H作為Eton EJ168A的升級版本，在這次測試中進步十分明顯，已經和Intel Z77不相伯仲，某些方面還要略勝一籌，歷經歲月的ASMedia ASM1042也終于疲態盡顯，在所有測試中完全落后，放眼一年前的橫評，ASM1042還是佼佼者，而最新的消息ASM1042通過xHCI 1.0協議認證，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，雖然歷經兩代芯片組，A85X進步并不明顯，性能介于Intel Z77和ASMedia ASM1042之間，不過總體來看A75、A85X也不會對實際傳輸造成大的影響，對于一款原生解決方案來說，我們也別無他求了?！?
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