USB 3.1解决方案实测 800MB/s速度好生猛

硬體都有了，軟體未必能同步跟上

如同當年 USB 3.0 問世之際，傳輸速率倍增的 USB 3.1，同樣有一些值得注意的大小事。首先是多數人不大會留意的驅動程式介面標準，也就是 xHCI（eXtensible Host Controller Interface，擴展主控制器介面），過去從 0.96 一路發展至首個正式版本 1.0，是為 USB 3.0 主控制器必要的相容支援規範。

因應 USB 3.1 到來，主導規範制定的官方組織，於 2013 年底正式發布最新的 1.1 版本。xHCI 和作業系統之間的關係式，簡單來說作業系統有支援就無需另外安裝驅動程式，如 Windows 8.x 便原生內建支援相容於 0.96～1.0 版的控制器。xHCI 1.1 當前並未有明確資訊指出，未來包含 Windows 10 在內的作業系統是否會內建支援，因此現階段是得自行安裝廠商所提供驅動程式。 

▲ 在 Windows 8.1 環境下，ASMedia 1142 得自行安裝官方提供的驅動程式。

UASP 的重要性與未來走向，有待持續觀察

USB 3.0 推出至今，還有個問題仍然沒有獲得妥善處理，那就是真實的資料傳輸效率。過去從 USB 1.x 進化到 USB 2.0，USB 2.0 再演進至 USB 3.0，主要改變的都是在實體層（Physical Layer）、鏈接層（Link Layer）、協定層（Protocol Layer）等硬體架構層面，與作業系統的溝通連結只做了半套。

相較於 USB 1.x/2.0，雖然說 USB 3.0 改採用全雙工傳輸模式，卻沿用既有的 BOT（Bluk Only Transfer）傳輸協議，以致於 USB 3.0 真實速度並不怎麼高。雖然 USB-IF 當時祭出 UASP（USB Attach SCSI Protocol）傳輸模式來因應，可使速度大幅提升 50％ 以上，但最為重要的驅動程式並未制訂統一標準，由官方來統籌撰寫、提供。

問題的根本在於 UASP 功能被列為額外付費項目，影響層面擴及裝置與主控制器驅動程式，是導致應用不夠普及的關鍵。裝置端的橋接/控制器除了必須支援 UASP，還得於韌體層啟用該功能，但這往往被列為額外收費項目，延續至今成為無解的問題。驅動程式雖然一度也要額外付費，但是由於 Windows 8 等作業系統已經原生內建支援，因此稍微減緩了影響性。

這問題是否會延續到 USB 3.1，缺少 UASP 會不會導致 USB 3.1 表現同樣大打折扣，現階段還不宜妄下定論，一切就看 USB-IF 未來要怎麼玩了。總而言之，Asus 過去所推出的 USB 3.0 Boost 功能，順勢改版為 USB 3.1 Boost，所提供運作模式依舊為正常、加速、UASP，並且向下相容於 USB 3.0/2.0 等規範裝置。

▲ 啟用 Asus USB 3.1 Boost 加速模式後，USB 3.1 Enclosure 得以使用類似 UASP 架構的加速模式，盲點是現階段原生 UASP 還無法發揮作用。

▲ Asus USB 3.1 Boost 亦向下相容 USB 3.0/2.0 等規格裝置，提供 UASP、加速等運作模式。

PCIe 頻寬成為瓶頸，卡速在所難免發生

另一個重大議題是 PCIe 罩不住啦！USB 3.1 主控制器是藉由 PCIe 匯流排介面，與主機板晶片組連結，其 10Gbps 傳輸速率基於新採用 128b/132b 編碼因素，理論頻寬換算將近 1.25GB/s。然而單一 PCIe 2.0 通道頻寬只有 500MB/s，即便換用 PCIe 3.0 也不過是 984MB/s 左右，意味將重演 USB 3.0 卡速的歷史。

以 ASMedia ASM1142 主控制器為例，給予基本必須的 PCIe 2.0 x2 條件，那麼匯流排介面頻寬不過為 1GB/s。如果改成 PCIe 3.0 x1，反而是更少的 984MB/s，兩者都小於 USB 3.1 理論有效頻寬。給予主控制器更多 PCIe 通道，固然是突破頻寬限制的不二法門，然而現今主機板晶片組所內建 PCIe 2.0 通道已經不敷使用了，該如何取捨、變通將考驗多方廠商。

▲ ASMedia 1142 應用在 Z97-A/USB 3.1，所配置匯流排介面為 PCIe 2.0 x2。

儲存設備應用受益顯著，但現在還看不到極限

華碩在 USB 3.1 Enclosure 外接盒內，預先裝配 Samsung 的 SSD 840 EVO 固態硬碟，單張 250GB 組建成 RAID 0，故總和容量為 500GB。此篇測試重點將擺放在 USB 3.1 初體驗，故包含 USB 3.1 Enclosure 單碟傳輸速度（探討 USB 3.1 沒有 UASP 時，是否能滿足 SATA 6Gb/s 固態硬碟的頻寬需求）、USB 3.0 射頻干擾問題是否依舊等議題，留待後續再另闢文章來探究。

▲ 測試樣品外接盒內部裝配 2 張 Samsung SSD 840 EVO 256GB。

實際效能測試體驗，以華碩 Z97-A/USB 3.1 與 USB 3.1 Enclosure 為基礎，除了測試 ASMedia 這 USB 3.1 控制器外，也會連接到 Intel Z97 晶片組的 USB 3.0 取得比較組數據。USB 3.1 部分會陳列出 Asus USB 3.1 Boost 加速模式啟用前後的差異，而 USB 3.1 Enclosure 連接 USB 3.0 主控制器，只列出啟用部分。

往下看之前有項變數得留意到，USB-IF 官方稍早前曾發布一項訊息，指出 ASMedia 旗下 ASM1142 搭配 ASM1352，當前實測最大速度順利達到 800MB/s。這意味對於下列測試數據，無須抱持太大期望，也無須多做些什麼註釋，總之現在想完整體驗 USB 3.1 還早了點。

▲ AS SSD Compression-Benchmark：USB 3.1 + USB 3.1 Boost 加速模式。

▲ AS SSD Compression-Benchmark：USB 3.1。

▲ AS SSD Compression-Benchmark：USB 3.0 + USB 3.1 Boost 加速模式。