Поиск по сайту

up
::>Накопители >2010 > Buffalo -

Практическое применение USB 3.0 - тестирование Buffalo DriveStation USB 3.0 HD-HXU3

10-04-2010

Интерфейс передачи данных USB имеет достаточно старую историю. В 1996 году, желая заменить явно устаревшие разъемы RS-232 (COM) и параллельный 25-контактный (LPT) на более универсальный, быстрый и удобный, компания Intel объявила о внедрении шины USB. Сам разъем со всеми его преимуществами не смог бы завоевать присущую ему сегодня популярность без широкой поддержки на уровне платформы, что и обеспечила компания Intel, реализовав поддержку USB в своём чипсете Intel 440FX для Pentium Pro и Pentium II. Но масштабному признанию интерфейса USB все еще мешало отсутствие его поддержки в операционных системах Microsoft Windows 95 и Windows NT 4.0. Да и самих периферийных устройств с подключением по шине USB еще было достаточно мало. Все это прямо влияло на скорость продвижения нового интерфейса.

Первая предложенная спецификация USB 1.0 обладала скоростью передачи 12 Мбит/с и имела ряд недостатков. По настоящему интерфейс USB стал интересен, как пользователям, так и разработчикам периферийного оборудовании, с выходом в 1998 году обновленной спецификации Universal Serial Bus. Главным изменением в версии 1.1 было появление передачи по прерыванию, эта возможность стала решающей для использования этого интерфейса при подключении устройств ввода, таких как мыши и клавиатуры. Но основной недостаток стандарта USB 1.1 его пропускная способность так и остался неизменным. Скорость передачи осталась на уровне 1,5 Мбит/с в низкоскоростном режиме и 12 Мбит/с на полной скорости.

High-Speed USB 2.0

По настоящему весомым и основополагающим в развитии интерфейса USB стал выход в свет в 2000 году спецификации High-Speed USB 2.0. Она позволила увеличить пропускную способность шины в 40 раз - до 480 Мбит/с в высокоскоростном режиме. Такое перевоплощение никак не затронуло совместимость с предыдущими реализациями USB. Эта немаловажная особенность новой спецификации позволила обеспечить уже выпущенной и разработанной под этот разъем периферии полную работоспособность с новым разъемом USB 2.0.

Устройства, поддерживающие стандарт USB 2.0, начали массово покорять рынок уже в 2002 году, что прочно закрепило этот интерфейс как шину передачи данных для внешних устройств. Обеспечиваемая новой спецификацией пропускная способность в 480 Мбит/с была полностью востребована в решениях, требующих передачи большого количества данных: флэш-носителях, внешних накопителях, MP3-плеерах, смартфонах и цифровых камерах.

Только с выходом спецификации USB 2.0 удалось полноценно заменить последовательный и параллельный интерфейсы. Сейчас эти «ископаемые» разъемы остались только на старых моделях периферии или на специализированных решениях, особенности конструкции которых просто не позволяют перейти на другой разъем коммуникации.

Современные устройства хранения данных уже давно обеспечивают скорость чтения/записи большую, чем спецификация USB 2.0, что заставило разработчиков задуматься о предложении рынку еще более быстрой шины передачи данных. Для этих целей и был разработан стандарт SuperSpeed USB 3.0, обеспечивающий увеличенную в десять раз пропускную способности USB шины.

SuperSpeed USB 3.0

В 2008 году на USB Implementers Forum была окончательно утверждена спецификация стандарта USB 3.0. Главной задачей новой реализации стало увеличение пропускной способности интерфейса. Обновленная спецификация обеспечила интерфейс USB десятикратным увеличением скорости передачи данных, что позволило достичь максимальной пропускной способности в USB 3.0 равной 5 Гбит/с. Эта величина почти в два раза превышает стандарт SATA rev. 2.0 (3 Гбит/с с учётом передачи информации избыточности) и практически равна его новой ревизии SATA rev. 3.0 6 Гбит/с.

Современный цифровой мир постоянно наращивает качество предоставляемой пользователю аудио, видео, графической и иной информации. Это, безусловно, ведет к увеличению ее объема и необходимости обеспечить её быструю передачу. На фоне таких изменений главным недостатком, которым стал обладать с течением времени интерфейс USB 2.0, проявилась его пропускная способность, в пиках достигающая всего 35 МБ/с. Обеспечиваемая USB 2.0 для периферийных устройств скорость передачи данных сильно ограничивает их возможности. Современные жесткие диски давно преодолели порог скорости в 100 МБ/с, а перспективные твердотельные SSD-накопители уже обеспечивают скорости в 250 МБ/с. Для обеспечения такой потребности в быстром канале передачи информации и был спроектирован и представлен пользователю интерфейс USB 3.0. Его реальная пропускная способностью в 5 Гбит/с соответствует 500 МБ/с. Такие возможности в три раза перекрывает современные потребности, что дает новой спецификации перспективы на существование.

Номинальная скорость передачи данных

Чтобы правильно понимать, как рассчитывается реальная пропускная способность, мы напомним читателю, что в один байт (Б) «вмещается» восемь бит (бит). Но для гарантированно надёжной передачи данных интерфейс USB 3.0 использует кодирование 8/10 бит, уже используемое в спецификации Serial ATA. Один байт (8 бит) передаётся с помощью 10-битного кодирования, что улучшает надёжность передачи в ущерб пропускной способности. Поэтому переход с битов на байты осуществляется с соотношением 10:1 вместо 8:1.

Пропускная способность различных интерфейсов

Интерфейс

Номинальная пропускная способность (Мбит/с)

Номинальная пропускная способность (МБ/с)

USB 1.x

1,5

0,19

USB 1.x

12

1,5

USB 2.0

480

60

USB 3.0

5000

500*

FireWire 400

400

50

FireWire 800

800

80*

SATA / eSATA 150

1500

150*

SATA / eSATA 300

3000

300*

SATA / eSATA 600

6000

300*

* - кодирование 8/10 бит.

Энергосбережение в USB 3.0

Как и во всех новых решениях, в USB 3.0 разработчики постарались максимально сократить потребляемую данным интерфейсом энергию. Это, скорее всего, можно назвать оптимизацией затрат при максимальной эффективности. Интерфейс USB 2.0 постоянно опрашивает доступность устройств, на что расходуется энергия. Напротив, у USB 3.0 есть четыре состояния подключения, названные U0-U3. Состояние подключения U0 соответствует активной передаче данных, а U3 погружает устройство в «сон». Если подключение бездействует, то в состоянии U1 будут отключены возможности приёма и передачи данных. Состояние U2 идёт ещё на шаг дальше, отключая внутренние тактовые импульсы. Соответственно, подключённые устройства могут переходить в состояние U1 сразу же после завершения передачи данных, что, как предполагается, даст ощутимые преимущества по энергопотреблению, если сравнивать с USB 2.0.

Увеличение силы тока для питания периферийных устройств

Периферийные устройства часто требуют немного большего питания, чем может обеспечить USB-разъем, что требовало использования нескольких портов или внешних блоков питания. Этот недостаток тоже был учтен инженерами компании в новой спецификации. Так, USB 2.0 предусматривал порог тока 500 мА, а новый стандарт позволяет подключать устройства с ограничением до 900 мА. Также был увеличен ток инициации соединения с 100 мА у USB 2.0 до 150 мА у USB 3.0. В первую очередь такое нововведение пригодится портативным жёстким дискам, которые, обычно, требуют для «старта» чуть большую силу тока.

Новая спецификация новые разъемы и кабеля

В современных решениях для повышения пропускной способности часто используется оптоволоконные кабеля, но такой подход зачастую сильно удорожает конечный продукт. Хорошим плюсом к дальнейшей популярности разъема USB 3.0 на массовом рынке станет использование в его проводах медного кабеля, но уже с девятью жилами вместо четырех у USB 2.0. Передача данных осуществляется по четырём из пяти дополнительных проводов в дифференциальном режиме (SDP - Shielded Differential Pair). Одна пара проводов отвечает за приём информации, другая – за передачу. Принцип работы похож на Serial ATA, при этом устройства получают полную пропускную способность в обоих направлениях. Пятый провод – «земля».

Разновидностей разъемов для нового интерфейса тоже прибавилось, хотя большая популярность использования USB 2.0 уже обеспечила этой спецификации достойное разнообразие разъемов коммуникаций для различного рода устройств.

Полная обратная совместимость стандарта USB 3.0 с его предшественником USB 2.0 обеспечила им наружную схожесть. В глубине вилки типа A у нового разъема появились пять дополнительных контактов, что заставляет полностью вставлять вилку в порт USB 3.0 иначе в соединении будут участвовать лишь контакты, обеспечивающие работу по спецификации USB 2.0. Не выполнив это условие, вы получите скорость передачи соответствующую стандарту USB 2.0. Для обращения внимания пользователя на то, что он использует разъем именно третьего поколения, USB Implementers Forum рекомендует производителям использовать цветовое кодирование Pantone 300C на внутренней части разъёма.

USB-вилки типа B получила не только пять дополнительных контактов, но и заметные визуальные отличия.

Разъем mini USB 3.0 тоже немного прибавил в размерах и естественно в количестве контактов.

У разъёмов для мобильных устройств изменения более заметны. Старый разъём Micro-B USB 2.0 имел ширину 6,86 мм, теперь ширина разъёма USB 3.0 Micro-B для мобильных телефонов, плееров и смартфонов увеличилась до 12,25 мм. Но частично такому увеличению способствовала желание сделать разъем обратно совместимым с USB 2.0.

В новом стандарте стало возможным использование кабелей только до трех метров, тогда как в старом USB 2.0 длина могла достигать пяти метров.

Прошло почти два года от теории к практике и в начале 2010 года производители материнских плат предоставили на рынок решения с интерфейсом USB 3.0. Это стало возможным благодаря использованию дополнительного чипа от компании NEC. Однако надеяться на массовость таких решений пока еще не приходится. Главным критерием доступности продукта на массовом рынке всегда остается его цена, а дополнительный чип на плате никак этому не способствует. Будем надеяться, что ведущие производители логики материнских плат компании AMD и Intel в ближайшем будущем обеспечат поддержку USB 3.0 в своих чипах.

Вторым критерием распространения USB 3.0 должно стать наполнение рынка устройствами с его поддержкой. Одним из первых таких решений и стал попавший к нам на тестирование внешний накопитель Buffalo DriveStation USB 3.0 HD-HXU3. Именно благодаря ему и материнской плате GIGABYTE GA-P55A-UD6 мы сможем в этом обзоре оценить работоспособность нового интерфейса USB 3.0.

Buffalo DriveStation USB 3.0 HD-HXU3 и GIGABYTE GA-P55A-UD6

Для сравнения возможностей интерфейсов USB 2.0 и USB 3.0 мы воспользовались внешним накопителем Buffalo DriveStation USB 3.0 HD-HXU3. Данное устройство является одним из первых с поддержкой USB 3.0. Модели DriveStation USB 3.0 HD-HXU3 могут комплектоваться жесткими дисками разного объема, нам же достался накопитель емкостью 1 ТБ.

Buffalo DriveStation USB 3.0 HD-HXU3

Спецификация Buffalo DriveStation USB 3.0 HD-HXU3:

Производитель и модель

Buffalo DriveStation USB 3.0 HD-HXU3

Жесткий диск

Количество приводов

1

Интерфейс привода

SATA 2.0

Объем накопителя, ТБ

1; 1,5; 2

Интерфейс

Совместимые стандарты

USB 3.0 / USB 2.0

Число портов

1 USB

Скорость обмена данными

Максимальная 5 Гб/с (USB 3.0 режим)
Максимальная 480 Мб/с (USB 2.0 режим)

Другие характеристик

Размеры (ШхВхД), мм

45,7 х 172,7 х 154,9

Мощность, Вт

Средняя - 12
 Максимальная - 24

Поддержка операционных систем

Windows 7 (32-bit/64-bit), Windows Vista (32-bit/64-bit), Windows XP, Mac OS X 10.4 или позднее

Блок питания

AC100-240В, 50/60 Гц 12В, 2А

Сайт производителя

http://www.buffalotech.com/

Buffalo DriveStation USB 3.0 HD-HXU3

Первые внешние накопители с USB 3.0 в нашу страну, скорее всего, попадут с ощутимой задержкой. Тестируемый повсеместно Buffalo DriveStation USB 3.0 HD-HXU3 был сделан в Японии и предназначен для распространения в этой стране. Поэтому не удивительно, что оформление упаковки выполнено на японском языке. Несмотря на это можно заметит огромный акцент на поддержке скоростного интерфейса USB 3.0 и достаточно большого объема в 1 ТБ.

С обратной стороны упаковки все на том же японском языке отмечается большая скорость USB 3.0, длительный ресурс работы за счет наличия элемента активного охлаждения, а также низкий уровень энергопотребления в простое устройством.

В отличие от многих подобных внешних накопителей Buffalo DriveStation USB 3.0 HD-HXU3 самостоятельно производит отключение накопителя после определенного времени его простоя. В итоге это позволяет уменьшить энергопотребление и снизить нагрев, а следственно и увеличить срок службы устройства. В режиме «сна» Buffalo DriveStation USB 3.0 HD-HXU3 потребляет 2,4 Вт вместо 11,4 Вт во включенном состоянии.

В комплектацию Buffalo DriveStation USB 3.0 HD-HXU3 входит внешний блок питания и кабель USB.

Вилка блока питания также не соответствовала нашим и европейским стандартам электросети, поэтому для проведения тестов пришлось воспользоваться переходником. Максимальная мощность блока питания составляет 24 Вт, а выходное напряжение +12 В.

Buffalo DriveStation USB 3.0 HD-HXU3

В верхней части внешнего накопителя Buffalo расположен индикатор работы и одновременно активности жесткого диска. Корпус устройства выполнен из пластика черного цвета. Лицевая его часть украшена зеркальной полосой, которая придает еще большего блеска всей глянцевой поверхности корпуса. Таким образом, можно не сомневаться в том, что внешний накопитель будет стильно смотреться в любой обстановке. Единственное неудобство в том, что, как всегда, на глянцевой поверхности отменно остаются отпечатки пальцев.

Buffalo DriveStation USB 3.0 HD-HXU3

В верхней части задней панели расположен маленький 40 мм вентилятор Nidec Ultraflo. При малом нагреве внешнего накопителя вентилятор отключается. В таком случае единственным источником шума будет встроенный жесткий диск, но он работает очень тихо.

Также на задней панели расположены основные разъемы – USB 3.0 и питание.

Buffalo DriveStation USB 3.0 HD-HXU3

На нижней панели внешний накопитель имеет две резиновые ножки и большую вентиляционную решетку.

Buffalo DriveStation USB 3.0 HD-HXU3

Пластиковый корпус накопителя не предусматривает разборку. Со всех четырех сторон имеются защелки, которые очень жестко фиксируют обе части. Поэтому при разборке придется приложить усилие и возможно потерять несколько защелок.

Жесткий диск Samsung HD103SJ поддерживает интерфейс SATA 2.0, имеет скорость вращения шпинделя 7200 об/мин и 32 МБ кэш-памяти. Энергопотребление жесткого диска в режиме чтения/записи по спецификации составляет 7,2 Вт, что вполне приемлемо для накопителя с двумя пластинами с плотностью записи на каждую по 500 ГБ.

Схема внешнего накопителя Buffalo DriveStation USB 3.0 HD-HXU3 построена на «USB 3.0 to SATA» мосте Fujitsu MB86C30A.

Тестирование Buffalo DriveStation USB 3.0 HD-HXU3 на GIGABYTE GA-P55A-UD6

На первом этапе тестирования мы хотим сравнить работоспособность стандарта USB 3.0 с его предшественником USB 2.0, а так же показать соотношение новой спецификации USB с производительностью самой шины SATA 2.0. Для тестов была взята предоставленная компанией GIGABYTE материнская плата GA-P55A-UD6.

Это первая материнская плата компании GIGABYTE с поддержкой самых последних интерфейсов передачи данных USB 3.0 и SATA 3.0. Для тестирования была задействована следующая конфигурация тестового стенда.

Процессор

Intel Core i7-750 (LGA1156, 2,80 ГГц, L2 8 МБ)

Кулер

Scythe Kama Angle Rev. B

Оперативная память

2x DDR3-2000 1024 МБ Kingston HyperX KHX16000D3T1K3/3GX

Видеокарта

EVGA GeForce 8600 GTS 256 Mб DDR3 PCI-E

Жесткий диск

Samsung HD080HJ (80 ГБ, 7200 rpm, 8 МБ, SATA-300)

Оптический привод

ASUS DRW-1814BLT SATA

Блок питания

Seasonic SS-650JT Active PFC, 650 Вт, 120 мм вентилятор

Корпус

CODEGEN M603 MidiTower, 2х 120 мм вентилятора на вдув/выдув

Для начала приведем графики работы накопителя, полученные с помощью программы HD Tune с использованием различных интерфейсов сопряжения.

Интерфейс SATA 2.0

Интерфейс USB 2.0

Интерфейс USB 3.0

Для более полной оценки эффективности USB 3.0 расширим спектр тестовых пакетов.

Как видно из графиков, шина USB 3.0 обеспечивает скорости передачи данных очень близкие к номинальным (прямому подключению жесткого диска к SATA-разъему материнской платы). Очень радует существенный прирост производительности нового интерфейса по отношению к его устаревшему «родственнику». Однако наши тесты не смогли показать максимальную пропускную способность USB-интерфейса нового поколения. На данный момент просто не существует накопителей, способных обеспечить работу с большими объемами данных на максимально заявленной для USB 3.0 скорости 5 Гбит/с.

Сравниваем работу USB 3.0 на GIGABYTE GA-P55A-UD6, GIGABYTE GA-790XTA-UD4 и MSI P55-GD85

Для предоставления читателю полной картины о возможностях USB 3.0 в различных материнских платах, во втором этапе тестирования мы сравним производительность интерфейса USB 3.0 у трех материнских плат GIGABYTE GA-P55A-UD6, GIGABYTE GA-790XTA-UD4 и MSI P55-GD85 с различными подходами к реализации шины USB 3.0.

Небольшой разброс результатов в полученных графиках все же присутствует, что явно подтверждает индивидуальность каждого решения. Многое зависит от элементной базы платы и ее разводки, кроме того влияет правильность работы BIOS. Подводя итоги тестированию можно говорить о полноценности полученных результатов работы USB 3.0. Пропускная способность нового интерфейса сегодня еще упирается в производительность и возможности самих накопителей, что говорит о перспективности внедрения USB 3.0.

Выводы

Пока USB 3.0 не получит массового распространения во всех материнских платах и массовой поддержки со стороны производителей периферийных устройств, говорить о его оправданности и необходимости при приобретении цифровых решений еще рано. Первый шаг навстречу USB 3.0 должны сделать производители системной логики материнских плат, что пока еще только в их планах, а также производители внешних носителей. Такие единичные решения, как внешний накопитель Buffalo DriveStation USB 3.0 HD-HXU3, это всего лишь первые шаги, но и они уже могут продемонстрировать значительный прирост, более чем в пять раз, по отношению к аналогичным устройствам прошлого поколения. Он не только обеспечивает быструю передачу информации, но может помочь сэкономить на потребляемой энергии в режиме простоя. Все протестированные нами материнские платы вполне справились с поставленной перед ними задачей обеспечения максимальной работоспособности шины USB 3.0. Вся производительность «уперлась» в возможности самого жесткого диска, идущего в комплекте с Buffalo DriveStation USB 3.0 HD-HXU3. Использование интерфейса USB 3.0 и устройств, подобных протестированному нами внешнему накопителю Buffalo DriveStation USB 3.0 HD-HXU3, позволят полностью раскрыть потенциал современных внешних накопителей и обеспечить пользователю оптимальную эффективность их использования.

Автор: Валерий Паровышник, Дмитрий Масюк

Выражаем благодарность компании GIGABYTE за предоставленные для тестирования материнские платы и накопитель.

Выражаем благодарность компаниям Kingston, Scythe и Sea Sonic за предоставленное для тестового стенда оборудование.

Статья прочитана раз(а)
Опубликовано : 10-04-2010
Социальные комментарии Cackle
Подписаться на наши каналы
telegram YouTube facebook VK Instagram google plus