Kipróbáltuk: USB 3.0 interfész

Több mint egy éve elkészült már, eddig mégsem sokat lehetett hallani az USB 3.0 szabványról, pláne nem USB 3.0 interfészt használó eszközökről, ami az előd, az USB 1.0/1.1 és az USB 2.0 történetét ismerve cseppet sem meglepő. Az első generációs szabvány 1996-ban készült el az USB 2.0-t pedig 2000-ben véglegesítették, ám mindkettő esetében évekig kellett várni arra, hogy valóban széles körben elterjedjen; ehhez ugyanis a kompatibilis eszközökön kívül szükség volt arra is, hogy az alaplapgyártók integrálják az interfészt, valamint arra is, hogy a Windows natív támogatást nyújtson az USB vezérlőkhöz.

A helyzet kísértetiesen hasonló az USB SuperSpeed (USB 3.0) esetében; a tavaly októberben véglegesített szabványt egyelőre sem az Intel, sem az NVIDIA sem az AMD nem támogatja natív módon, s az első USB 3.0 portokat tartalmazó alaplapok is csak mostanában jelentek meg. Ezek nem lapkakészletbe integrált vezérlőt, hanem külön chipet alkalmaznak, ami garantálja azt, hogy az interfész nem lesz általános, marad a felsőkategóriás alaplapok kiváltsága, ugyanis egy extra chip beépítése mindig költségesebb megoldás, mint a lapkakészletben lévő vezérlő használata. (Bár e tekintetben az USB 3.0 hátránya nem annyira nagy, a chipek sokkal olcsóbbak, mint korábban az USB 2.0 vezérlők voltak.)


Gigabyte P55A-UD3 USB 3.0 csatolóval és ASUS S3U6 bővítőkártya

Az Intel egyébként úgy döntött, bár ezt az információt azóta sem erősítették meg hivatalosan, hogy még jövőre sem fog olyan lapkakészletet piaca dobni, amelyben lesz USB 3.0 vezérlő. Ha ez igaz, megvan az esélye annak, hogy az USB 3.0 nem terjed el széles körben 2011 előtt, még akkor sem, ha az NVIDIA és/vagy az AMD integrálja az USB 3.0-t saját lapkakészleteibe. Alapból egyébként a Windows 7 sem kezeli az USB 3.0 adaptereket, de erre illesztőprogram telepítésével könnyen megtanítható.

Megnövelt adatátviteli sebesség és egyéb változások

Az USB 3.0 bevezetését leginkább az USB 2.0 alacsony maximális adatátviteli sebessége indokolja. Az USB 2.0 elméletben legfeljebb 480 Mbit/s adatátvitelére képes, ami 60 MB/s-ot jelent, a gyakorlatban azonban ennek kb. felét, 250-280 Mbit/s-ot lehet kihasználni. A leggyorsabb USB 2.0 csatolós külső merevlemezek kb. 35 MB/s-os sebességet produkálnak. Habár USB interfészt számtalan eszköz használ, a megnövelt tempó valójában csak adattárolókkal lesz kihasználható, külső merevlemezekkel, videokamerákkal, külső Blu-ray írókkal SSD meghajtókkal, illetve akkor, ha USB HUB segítségével egy portra több eszközt csatlakoztatunk. Ezeken a területen viszont nagy szükség van a megnövelt tempóra, a terabájtos külső meghajtók korában nem mindegy, hogy egy-egy HD filmet mennyi idő alatt tudunk a hordozható merevlemezre másolni, vagy éppen, hogy mennyi idő alatt készül el a biztonsági mentés a külső meghajtóra.

Az USB 3.0, azaz az USB SuperSpeed interfész elméleti sebessége 5 Gbit/s, azaz 500 MB/s (a 640 MB/s-ből a 8b/10 kódolás miatt ennyi az elméletben realizálható) , ez vetekszik a SATA 6 Gbit/s, 600 MB/s-os elméleti sebességével. Mi a gyakorlatban egy Gigabyte GA-P55A-UD3 alaplap integrált vezérlőjével illetve egy Gigabyte GA-EP45-EXTREME alaplap PCIe ×4 foglalatába illesztett ASUS U3S6 bővítőkártyával próbáltuk a sebességet – a tesztek eredménye a második oldalon olvasható.

Az USB 3.0 esetében bevezetésre került a 8b/10b kódolás is, ami nagysebességű adatátvitelnél javítja az adatbiztonságot, ezt alkalmazzák többek között a SATA 3 Gbit/s illetve SATA 6 Gbit/s interfészeknél is. (Viszont ez értelemszerűen a sávszélesség rovására megy.)

Új csatlakozó

Előbb azonban még röviden arról, hogy a megnövekedett sebességen túl milyen változásokat hoz az USB 3.0 az USB 2.0 interfészhez képest. A visszafelé való kompatibilitás alap természetesen, az USB 2.0-USB 3.0 összeköttetés működik, akár a vezérlő, akár a csatlakoztatott hardver az USB 3.0 szabványú. Az USB 3.0 összeköttetéshez azonban új kábelre van szükség, amely a korábbi négy helyett kilenc pint tartalmaz. Az extra csatolók végzik az adatátvitelt: egy-egy érpár szolgál az adatok küldésére és fogadására is, amely azt jelenti, hogy igény esetén mindkét irányban rendelkezésre áll a teljes sávszélesség.


Az USB 3.0 kábel A és B típusú csatlakozója

A kábelek fizikai kialakítása is más természetesen, de a kompatibilitást ügyesen sikerült megoldani; az A típusú csatlakozó esetén (ez megy a PC felé) a plusz 5 pin mélyen a csatlakozó belsejében van, míg a B csatlakozóknál (normál és mini is) a méret is megváltozott. Az USB 3.0 kábelt USB 2.0 eszközhöz ennek megfelelően nem tudjuk használni, de USB 2.0 adapterre csatlakozhatunk segítségével. Az USB 3.0 perifériákba csatlakoztatható USB 2.0 kábel is, de ebben az esetben természetesen csak az USB 2.0 sebességére számíthatunk.

A kábelekkel kapcsolatban további változás, hogy az eddigi 5 méteres legnagyobb kábelhossz lecsökkent 3 méteresre.


Az USB 3.0 csatlakozók jelölése a kék színű belső

Az USB 3.0 konnektorokat és kábeleket a fejlesztést végző USB-IF (USB Implementer Forum) ajánlása alapján kék színnel kell megjelölni a könnyebb megkülönböztethetőség érdekében, de ez nem kötelező.

Energiatakarékosabb is

Az USB 3.0 szabvány készítésekor a fogyasztás optimalizálására is odafigyelt az USB-IF. Ennek egyik fontos lépése, hogy az USB port által kiszolgálni képes eszközök esetében a korábbi feszültségszint (5 Volt) meghagyása mellett az áramerősséget 500-ról 900 mA-re növelték, így a leadható teljesítmény 2,5-ről 4,5 Wattra növekedett – ez véget vethet az egyes külső merevlemezeknél és optikai meghajtóknál a mai napig alkalmazott Y kábeles megoldásnak. Egy USB port emellett a korábbi öt 100 mA-es fogyasztó helyett akár hat 150 mA-s fogyasztót is ki tud szolgálni.

Az USB 3.0-val négy állapot is bevezetésre kerül továbbá; az U0 jelenti a teljes működést, az U3 pedig az alvó módot: a jövőben a merevlemezek és más hardverek az USB vezérlőről küldött paranccsal is kikapcsolhatók lesznek, például 5 perc üresjárat letelte után. Az U1 állapotban az adatátvitelt, U2 állapotban pedig a szinkronjelet is letiltja a vezérlő, a minél kedvezőbb fogyasztás elérése érdekében.

Sebességtesztek

Az USB 3.0 teszteléséhez az ASUS-tól kaptuk a külső merevlemezt, amely egy Seagate ST3500418AS HDD-t, valamint az ASUS saját, ASM1051 típusú USB-SATA átalakítóját tartalmazza. A teszteléshez a HD Tune Pro és az Everest 5 szoftvereket használtunk, előbbivel az adatátviteli sebességeket és az IO teszteket végeztük, utóbbival az elérési időt mértük.

Első körben az USB 3.0 sávszélességét tehát a merevlemez (Seagate ST3500418AS) segítségével teszteltük. A méréseket aztán elvégeztük úgy is, hogy a HDD-t közvetlenül az alaplapi SATA vezérlőre kötöttük. A kapott adatok alapján elmondhatjuk, hogy az USB 3.0 a gyakorlatban is sokkal gyorsabb, de az ASUS USB-SATA átalakítója egyelőre még nem nyújt elég meggyőző teljesítményt.


Balra az USB 3.0, jobbra a SATA 3 Gbit/s interfésszel mért eredmények

Olvasásnál az átalakító gyakorlatilag transzparens volt a rendszer számára, az átlagos sebesség 106,7 MB/s volt USB 3.0-val és 106,8 MB/s, amikor a meghajtót közvetlenül a SATA interfészre kötöttük. Az elérési idő 14,3 illetve 14,4 ms volt. Mindkét adat esetén az eltérések annyira minimálisak, hogy gyakorlatilag hibahatáron belüliek. Az írási sebesség esetében már nem bizonyult annyira hatékonynak az USB 3.0 interfész – illetve inkább az ASUS vezérlője, ugyanis USB-vel átlagosan 101 MB/s-ot mértünk, míg SATA vezérlőn keresztül 104 MB/s-os volt az átlagos tempó. Ennél szembetűnőbb, hogy a maximális sebesség USB-vel 115,6 MB/s volt, míg a meghajtót az alaplapi SATA vezérlőre kötve 132,9 MB/s. Az adatokat a könnyebb áttekinthetőség kedvéért táblázatos formában is összefoglaltuk.

Kíváncsiak voltunk természetesen arra, hogy mik a vezérlő határai, ezért az átalakítót egy SSD-vel (Mushkin HS SSD 128GB) is kipróbáltuk.


Balra az USB 3.0, jobbra a SATA 3 Gbit/s interfésszel mért eredmények

Itt már az olvasási sebesség terén is gyengébb eredményt kaptunk USB 3.0-val, és arányaiban az SSD elérési ideje is jobban nőtt. A grafikonokról jól látható, hogy USB 3.0-val 163,9 MB/s-os olvasási sebesség és 115,7 MB/s-os írási sebesség mellett 0,15 ms-os válaszidőt kaptunk, míg ugyanezek az adatok SATA vezérlővel 244,6 MB/s, 196,5 MB/s illetve 0,09 ms.

A HD Tune Pro segítségével azt is megvizsgáltuk, hogy véletlenszerű adatelérésnél mennyi az egy másodpercre jutó műveletek száma, ami alapján következtethetünk arra, hogy a HDD illetve az SSD mennyivel lassabb USB 3.0 vezérlőn keresztül annál, mintha a HDD-t illetve az SSD-t SATA interfészre kötjük. A HDD egyáltalán nem lassult, az SSD azonban igen, főleg a kis fájlokkal végzett IO műveleteknél, amire a korábbi teszteredmények alapján számítani is lehetett.


Seagate ST3500418AS


Mushkin HS SSD 128GB

Végül, bár az eredményt előre sejteni lehetett, azért megnéztük, hogy az USB 3.0 interfészt használó HDD USB 2.0 vezérlőre kötve gyorsabb-e, azaz megnéztük, hogy az interfész, vagy az USB-SATA átalakító jelenti-e a szűk keresztmetszetet.

USB 2.0 interfészen pontosan a régi a tempó

Az interfész bizonyult lassúnak, mert ebben a felállásban a szokásos 33 MB/s körüli tempót kaptuk eredményül.

Lesz ez még jobb is

Aki olvasta a Computex 2009-en készült helyszíni tudósításunkat, az emlékezhet rá, hogy megnéztük az USB 3.0-t működés közben a Symwave szobájában, ahol 292 MB/s-os adatátviteli sebességet értek el a kiállított prototípusokkal. Azaz az USB 3.0 is bőven gyorsulhat még (egyébként az USB 2.0-SATA átalakítók is 20 MB/s körüli adatátvitellel kezdték). Az eredmények minden esetre így is biztatóak, hiszen egy külső keretbe épített HDD-t majdnem teljes sebességgel használhatunk. Habár ez hajszálnyival gyengébb eredmény, mint amit a teljesen transzparens eSATA interfésszel kapnánk, azonban az USB 2.0 interfésszel való kompatibilitás miatt úgy véljük, inkább az USB 3.0 lesz a sztenderd, semmint az eSATA.

Összegzés

Az USB 3.0 szabvány nemcsak elméletben, hanem gyakorlatban is sokkal gyorsabb az USB 2.0 interfésznél, és figyelembe véve, hogy az USB-IF akár a mostani tempó ötszörösét is elérhetőnek tartja, ha a szabvány egyszer végre elterjed, akár 8-10 évig is uralkodhat majd.

Szólj hozzá a cikkhez