Тесты контроллера USB 3.0 от NEC: не все реализации одинаковы – THG.RU

Введение

Вы наверняка полагали, что USB 3.0 – это всегда USB 3.0? Мы обнаружили, что пять разных решений, все из которых базируются на контроллере NEC, дают различную производительность.

Нажмите на картинку для увеличения.

Ситуация с USB 3.0 сегодня по-прежнему сложная. Конечно, преимущества бесспорны – интерфейс даёт до 10X большую скорость по сравнению с USB 2.0, контроллеры вряд ли будут более дорогими при больших объёмах поставки, да и обратная совместимость тоже обеспечивается – но пройдёт ещё некоторое время, прежде чем USB 3.0 станет действительно массовым. Мы уже протестировали флэш-брелоки USB 3.0, внешние оснастки USB 3.0 для 2,5″ жёстких дисков, рассмотрели разные реализации поддержки USB 3.0 на материнских платах, а также провели тесты нескольких внешних накопителей USB 3.0. Как и можно было ожидать, жёсткие диски теперь могут работать без “узких мест”, то есть инфраструктура готова к тому, чтобы поддержать скорости 300-400 Мбайт/с.

Intel выжидает

Один из крупнейших игроков рынка решил не добавлять контроллер USB 3.0 в чипсеты следующего поколения. Преемник линейки P55 под кодовым названием Cougar Point с несколько модифицированным сокетом LGA 1155 (на один контакт меньше, что отменяет совместимость) будет поддерживать 14 портов USB 2.0, но поддержка Superspeed USB 3.0 отсутствует. Хотя подобное решение остаётся загадкой для большинства пользователей, оно действительно имеет смысл с экономической точки зрения: Intel ждала ICH4 в 2002 году для добавления поддержки USB 2.0, хотя компания реализовала поддержку USB 1.1 довольно рано в конце 90-х годов, но особого успеха это не принесло. Поскольку добавление корневых контроллеров USB 3.0 приведёт к серьёзному изменению дизайна, а рынок не перейдёт с USB 2.0 на 3.0 за несколько месяцев, то Intel действительно имеет смысл оставаться консервативной – хотя, конечно, большинство из нас явно предпочло бы более агрессивную стратегию, поскольку сокет LGA 1155 может прожить дольше, чем LGA 1156.

Новые контроллеры

Над контроллерами USB 3.0 сегодня работает несколько компаний, а именно Asmedia (Asus), Texas Instruments и VIA. Мы считаем, что все три компании представят свои решения до конца года, и мы надеемся, что разные реализации увеличат конкуренцию на данном рынке. Сегодня NEC является единственным поставщиком контроллеров USB 3.0, поэтому цены на них остаются слишком высокими для массового распространения контроллеров – в итоге недорогие материнские платы не будут оснащаться поддержкой USB 3.0 в ближайшее время.

Варианты?

На данный момент у вас есть два варианта для добавления поддержки USB 3.0: либо покупайте материнскую плату с контроллером USB 3.0 и двумя портами, либо ищите карту расширения, которая использует тот же самый контроллер NEC PD720200. Есть также и карты расширения Express Card, которые используют тот же NEC PD720200, но при этом добавляют поддержку USB 3.0 ноутбукам. Помните, что для всех карт требуется слот x1 PCI Express, соответствующий спецификации PCI Express 2.0. Это означает, что высокоскоростные решения USB 3.0 будут упираться в “узкое место”, если карты/контроллеры будут работать в слотах PCIe 1.1, ограниченных 250 Мбайт/с в прямом и обратном направлениях. Это касается всех платформ Intel, у которых дополнительные интерфейсы PCIe выведены через южные мосты, а также старых систем PCI Express. Если сегодня это не является такой уж проблемой, ситуация может усугубиться в будущем.

Asus Crosshair IV Formula (NEC PD720200)

Нажмите на картинку для увеличения.

Asus Crosshair IV Formula является топовой материнской платой для процессоров AMD Socket AM3, включая модели от Athlon II X2 вплоть до шестиядерного Phenom II X6, который сегодня даёт наилучшую производительность за свои деньги. Материнская плата использует последний чипсет 890FX AMD с южным мостом SB850. Подобно всем другим продуктам в нашем обзоре, она базируется на хорошо известном контроллере NEC, расположенным близко к панели ATX, при этом обеспечиваются два порта USB 3.0. Плата также предоставляет порты USB 2.0, которые даёт контроллер USB 2.0 чипсета, поэтому если вам требуется интерфейс USB 3.0, то подключайте вилку к синим портам.

Мы обнаружили, что у данной материнской платы реализация USB 3.0 довольно быстрая, скорость интегрированного контроллера достигла 150 Мбайт/с. Впрочем, если вы возьмёте карту расширения и установите её, то получите более высокую скорость: мы измерили 172 Мбайт/с с картой расширения WD и 173 Мбайт/с с картой Gigabyte. Все другие решения, как интегрированные, так и с картами расширения, были ограничены уровнем между 113 и 168 Мбайт/с, так что разница весьма существенная. Мы не будем углубляться в реализацию поддержки контроллера на материнской плате, поскольку недостатки явно заметны. Карты расширения, по всей видимости, способны лучше выигрывать от подключения PCIe, поскольку все линии PCIe чипсета 890 полностью совместимы с PCI Express 2.0.

Нажмите на картинку для увеличения.

Gigabyte P55A-UD6 и UD7 (NEC PD720200)

Нажмите на картинку для увеличения.

Gigabyte очень агрессивно продвигает контроллеры USB 3.0 на своих материнских платах для энтузиастов и для верхнего сегмента массового рынка. Во время Computex эта компания явно дала понять, что желает стать лидером по внедрению USB 3.0. Две материнские платы на чипсете P55, а именно P55A-UD6 и UD7, можно считать наглядным тому доказательством. Если у материнской платы UD6 есть поддержка USB 3.0 через контроллер NEC, вам нужно включить опцию Turbo в BIOS, чтобы получить полную производительность – иначе система выдаст все линии PCI Express 2.0 видеокарте. Впрочем, подобная реализация всё равно даёт пропускную способность всего 113 Мбайт/с и самую низкую производительность ввода/вывода.

Нажмите на картинку для увеличения.

Материнская плата P55A-UD7 использует коммутатор PCI Express, который распределяет доступные линии PCIe 2.0 по разным слотам. Нажмите на картинку для увеличения.

Вторая материнская плата Gigabyte P55A-UD7 использует более гибкую реализацию. Линии PCI Express 2.0 предоставляются через коммутатор PLX, который работает подобно коммутатору Ethernet: доступная пропускная способность динамически распределяется между устройствами, которые её запрашивают. В результате мы получили максимальную производительность 168 Мбайт/с, что почти так же быстро, что и в случае материнской платы Asus Crosshair IV Formula с внешним контроллером, да и параллельные операции чтения и записи выполняются с такой же скоростью. Карта расширения Gigabyte USB 3.0 обеспечила существенно меньшую производительность по количеству операций ввода/вывода в секунду на P55A-UD7. В данном случае интегрированное решение даёт явно более высокую производительность.

Нажмите на картинку для увеличения.

Карта расширения Gigabyte USB 3.0 (NEC PD720200)

Нажмите на картинку для увеличения.

Нажмите на картинку для увеличения.

Карта расширения USB 3.0 от Gigabyte является одним из многих решений PCI Express сторонних разработчиков, которые позволяют добавить поддержку USB 3.0 практически к любому компьютеру с наличием слотов PCI Express. Лучше всего устанавливать данную карту и все похожие решения в слот с поддержкой PCIe 2.0, но даже слоты PCIe 1.1 смогут дать намного более высокую скорость портов USB, чем USB 2.0. Мы решили провести тесты данной карты расширения только на материнской плате Asus Crosshair IV Formula, но мы также использовали комплект Western Digital с картой расширения другого дизайна на материнских платах Gigabyte, чтобы избежать избыточного тестирования. В подобной системе карта обеспечила самую высокую пропускную способность, хотя и не самую высокую производительность в сценарии одновременного чтения и записи, но производительность ввода/вывода оказалась выше среднего.

Комплект Western Digital MyBook 3.0 Kit с картой расширения (NEC PD720200)

Нажмите на картинку для увеличения.

Последний продукт в нашем тестировании состоит из внешнего 1-Тбайт жёсткого диска и карты расширения с контроллером NEC в комплекте поставки, которая позволяет обновить настольные ПК до поддержки USB 3.0 при наличии слотов PCI Express. Опять же, контроллер здесь тот же самый, при этом карта расширения обеспечивает ту же самую производительность, что и карта Gigabyte USB 3.0. Впрочем, в данном случае мы получили чуть большее время доступа, но для внешних накопителей это не так и важно.

Нажмите на картинку для увеличения.

К сожалению, этот контроллер не дал самую лучшую пропускную способность на обеих материнских платах Gigabyte. В зависимости от конфигурации, мы получали от 128 до 145 Мбайт/с – и данную разницу нельзя объяснить различиями между слотами PCI Express 1.1 и 2.0. Мы получили более высокие результаты на материнской плате P55A-UD7 с интерфейсом PCI Express 1.1. Исключением у данной материнской платы стал интегрированный контроллер NEC USB 3.0, который оказался быстрее, чем карта расширения WD.

Впрочем, комбинация скоростного жёсткого диска USB 3.0, который работает так же быстро, как если бы он был напрямую подключён к системе, а также карты расширения с контроллером USB 3.0 в комплекте поставки, сегодня всё равно имеет смысл.

Тестовый накопитель: Super Talent RAIDDrive 64GB (USB 3.0)

Нажмите на картинку для увеличения.

Мы уже провели тесты накопителя Super Talent RAIDDrive несколько недель назад – сегодня это по-прежнему один из самых быстрых накопителей с интерфейсом USB 3.0. Благодаря внутренней конфигурации RAID он может обеспечивать скорость до 177 Мбайт/с, выигрывая от скоростного интерфейса USB 3.0. Скорость действительно высокая, но USB-брелок довольно сильно нагревается.

Тестовое аппаратное обеспечение

Тесты и настройки

Результаты тестов

Пропускная способность

Тест производительности интерфейса позволяет оценить максимальную пропускную способность. Как видим, обе карты расширения обеспечивают наилучшую производительность, если установить их в систему с чипсетом AMD 890FX и южным мостом SB850, который предоставляет полноценные линии PCI Express 2.0. Две материнские платы на чипсете Intel, а именно модели из серии Gigabyte P55A, предоставляют только линии PCI Express 1.1 для карт расширения, либо линии 2.0, если вы решите использовать один из физических слотов x16. Встроенный контроллер на материнской плате Gigabyte P55A-UD6 разочаровывает, но коммутируемое решение на UD7, с другой стороны, имеет право на жизнь.

Здесь мы наблюдаем иную ситуацию: если вы будете параллельно выполнять операции чтения и записи, то наилучшая производительность будет наблюдаться у материнской платы P55A-UD6 от Gigabyte с картой расширения WD, за ней следует интегрированный контроллер на материнских платах UD7 и Crosshair IV Formula от Asus. Хотя мы не хотим акцентировать на этом внимание, но карты расширения в данном случае оказались чуть медленнее.

Время доступа

Время доступа не очень важно для внешних накопителей, но, как мы обнаружили, решения PCI Express 2.0 оказываются чуть быстрее.

Производительность ввода/вывода

По какой-то причине обе платформы Gigabyte оказались не лучшим окружением для карты расширения Western Digital в сценарии ввода/вывода файлового сервера – они обе дают существенно меньшие результаты ввода/вывода с этой картой.

Интегрированные решения Gigabyte оказались не самыми лучшими для сценария web-сервера. Лучше всего в данном случае показали себя карты расширения, пусть даже этот тест вряд ли имеет практическую ценность.

В сценарии рабочей станции мы видим обратную ситуацию сценарию файлового сервера: карта расширения WD на материнских платах Gigabyte оказывается самой лучшей – это доказывает, что производительность может существенно различаться в зависимости от типа нагрузки.

Заключение

Вы наверняка считали, что идентичные host-контроллеры обеспечивают одинаковую производительность – как это происходит в случае контроллеров накопителей, интегрированных в чипсеты. Однако существующие реализации USB 3.0 могут давать разную производительность по двум причинам: с одной стороны, могут наблюдаться отличия в драйверах и прошивках, а с другой стороны производительность зависит от того, как контроллер подключается к host-системе.

Карты расширения могут упираться в старые интерфейсы PCI Express, причём это характерно практически для всех систем на чипсетах Intel, у которых линии PCI Express 2.0 предоставляются только графическим интерфейсам. Если же карту расширения устанавливать в слот PCIe 1.1, то вы можете столкнуться с ограничениями по пропускной способности. Впрочем, такое наблюдается не всегда. Мы получили самую низкую пропускную способность 133 Мбайт/с у материнской платы Gigabyte P55A-UD6 с интегрированным контроллером NEC USB 3.0, а также самую высокую пропускную способность у материнской платы Asus Crosshair IV Formula с картами расширения PCIe 2.0 от Gigabyte или Western Digital. Комбинированная пропускная способность чтения и записи оказалась самой высокой у карт расширения с достаточной пропускной способностью, а также у интегрированного контроллера Gigabyte P55A-UD7, который выигрывает от коммутации PCI Express.

В итоге, мы не можем однозначно высказаться “за” или “против” карт расширения PCI Express 2.0 для USB 3.0. Они обеспечивают достаточную производительность для современных устройств, таких как накопитель RAIDDrive от Super Talent. Но мы настоятельно рекомендуем устанавливать эти карты в “настоящие” слоты PCI Express 2.0, поскольку при этом вы получаете максимальную производительность. Если же вы захотите приобрести материнскую плату с интегрированным контроллером USB 3.0, то следует ознакомиться с обзорами материнской платы, которые включают тесты производительности USB 3.0, поскольку некоторые дизайны, такие как использование коммутатора у материнской платы Gigabyte P55A-UD7, дают намного более высокую производительность USB 3.0, чем у той же модели UD6.

Кроме того, вполне разумно покупать комплект из жёсткого диска и карты расширения с контроллером, как, например, WD MyBook 3.0. До сих пор все продукты базируются на контроллере NEC, и, к счастью, мы так и не натолкнулись на откровенно плохую реализацию.