谁是Win8真英雄！5款USB 3.0主控横评
泡泡网主板频道10月23日 在去年2月底Windows 8 Consumer Preview消费者预览版发布的时候，微软首次添加了对USB 3.0的原始系统支持，这使得USB 3.0设备可以和USB 2.0设备一样免驱动直接使用，随着Windows 8的正式发布，USB 3.0也正式在系统底层得到推广和普及。
如今USB 3.0已经不像2008年发布之初的凤毛菱角了，以U盘为代表的存储设备已经遍布整个市场，普及之势已经势不可挡。作为USB 2.0的高速延续，USB 3.0实现了在Windows 8上的原生支持，自此xHCI（eXtensible Host Controller Interface）版本协议将会得到统一为1.0正式版，USB 3.0设备和主控将会出现全面兼容，打架问题将不复存在。
如果说USB 3.0是USB 2.0的新生，那么Windows 8绝对是USB 3.0的摇篮，它将带领Windows由普及走向全面胜利，时值微软全球发布Windows 8系统，那么就让我们一同来领略免驱动带来的简化体验。
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我们知道USB 2.0基于半双工单总线设计，只能提供单向数据流传输，而USB 3.0采用了对偶四线制差分信号线，故而支持双向并发数据流传输，这也是新规范速度猛增的关键原因。
标准USB 3.0接口针脚定义
USB 3.0数据线缆
USB 3.0的接口相对USB 2.0有很大的变动，线缆增加到9条。由于USB 3.0为了获得超高的传输速度，单纯在USB 2.0四线缆（实际数据传输为单对总线设计）上提升难度非常大，几乎不可能实现。但是又不能因此而放弃USB 2.0，那怎么办呢，于是USB 3.0保留了USB 2.0传输的4条线缆，添加2对全新的传输总线。分别为Rx和Tx（共4条）。
USB 2.0/3.0数据传输总线（D+ D-为USB 2.0)
USB 3.0双总线设计
USB 3.0接口总共有3组数据传输总线，其中两组为USB 3.0专有，而另外一组为USB 2.0专有，所以数据传输就不用像USB 2.0那样半双工工作，所以Rx（接收）和Tx（发送）就能各司其职，只负责单向传输，能够有效的提高传输速度，重要的是它结束了USB 2.0时代半双工数据传输。
由于USB 3.0极高的传输速度，迫使其不能再使用USB 2.0时代的NRZI编码（关于NRZI编码参考：揭秘USB 2.0糟糕的实际传输速度），而是采用了安全性更高的8b/10b编码方式，这一传输协议被广泛应用于SATA 3Gbps、PCI-Express 2.0、1Gbps千兆以太网等传输总线上。
8b/10b分组编码示意图
8b/10b编码对传输的数据每8b进行分组，然后向8b数据插入2b的校验数据，如果传输过程发生异常，就可以根据校验原理，还原出原始的数据。这样USB 3.0的实际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。
数据发送编码流程
数据接收解码流程
在这里要提到一个问题那就是B和b的区别，很多读者分不清这两者的区别，B是指1个字节，也就是8b，它主要是用来度量数据容量的，当然也可以用---B/s表示数据传输速度。而b则是一个字，它用来衡量数据传输速度的单位，因为在数据传输的过程中是以一个字为单位的，所以用b。
USB 3.0数据总线图
从上图我们看到当启用USB 3.0传输时，实际用于数据传输的就是Rx（接收）和Tx（发送）两组数据总线，相比USB 2.0，分离的总线设计，保证了发送和接收数据的独立，而借助新的8b/10b数据传输编码方式，可以大幅提升传输带宽频率，另外数据传输的安全性也得到了极大的提高。
USB 2.0和USB 3.0数据传输
从上图我们可以看到USB 3.0的两对数据总线能够同时发送和接受数据而不受影响，而8b/10b的编码方式也使数据传输更加安全准确。
回归到USB 3.0传输的协议和编码上去，目前USB 3.0仍然基于传统的BOT协议，理论传输速度和USB 2.0一样都要打折扣，而由于USB 3.0理论500MB/s的实际数据传输率，目前来说大部分的存储设备是无法达到这一传输速度，我们可以预见对于低俗存储设备，提速效果并不明显。
而谈到USB 3.0，我们不得不说底层的xHCI协议，以促使USB 3.0设备的兼容统一。在2008年USB-IF协会发布USB 3.0规范之初就发布了xHCI 0.9初步版本，以确定USB 3.0系统架构及主控端设计和USB 3.0主控端与PC软硬件接口规格，而xHCI规范则由Intel定制。
主控端是USB系统中的核心运作装置，系统中的装置控制及数据传递皆由主控端发起。主控端的运作由硬件及软件相互配合完成下列工作，主控端的运作均须依赖USB主控端系统中软硬件层次：
- 侦测装置的连接或移除
- 管理主控端及周边装置的控制流程
- 管理主控端及周边装置的数据流
- 管理并统计系统运作状态
- 提供USB装置的电源
- 装置端的启动及设定
- 数据传输的排程
- 装置端电源管理
- USB总线管理
首款USB 3.0主板--华硕P7P55D-E Premium
进入到2009年5月份，Intel又发布了新的xHCI 0.96规范，xHCI 0.96基本确定了USB 3.0主控端与PC软硬件接口规格设计体系，这个时期一些USB 3.0主控逐渐展露头角，这包括NEC D720200F1以及稍晚的ASMedia ASM1042，他们都支持xHCI 0.96协议，而ASMedia ASM1042现今依然健在。
华硕P7P55D-E Premium使用了NEC D720200F1 USB 3.0控制器
到2010年5月份，Intel才正式发布了xHCI 1.0规范，这也是xHCI的最终版本，新的xHCI 1.0规范在0.96版本的基础上强化了数据传输和能源效率问题，另外一个最大的改善就是兼容认证，也就是说符合xHCI 1.0的设备将不会出现兼容性问题，并且还向下兼容USB 2.0。
本次测试共选取了5款USB 3.0主控方案，分别为Intel Z77、AMD A75、AMD A85X、ASMedia ASM 1042以及Eton EJ188H。其中Intel Z77、AMD A75、AMD A85X为芯片组原生支持，而ASMedia ASM 1042、Eton EJ188H属于第三方扩展支持。
● ASMedia ASM1042
ASMedia ASM1042（祥硕）是一款相对古老的USB 3.0主控方案，产品仅支持xHCI 0.96规范，不过最新的消息，ASM1042刚刚通过了xHCI 1.0的认证。
规格方面ASM1042提供2个USB 3.0接口，产品被广泛应用在华硕、华擎、映泰、杰微、微星和蓝宝等厂商，另外在一些笔记本上也能常常看到它们的影子。
● Eton EJ188H
Eton EJ188H（钰创）和ASMedia ASM1042一样也是来自台湾，它是早期Eton EJ168A的升级版本，产品支持最新的xHCI 1.0规范，同样提供2个USB 3.0接口。
Eton EJ188H主要的板卡供应商为技嘉和华擎。
● AMD A75
AMD A75是一款FCH芯片组，产品不仅仅提供USB 3.0支持，还提供SATA、PCI-Express通道等。和前面两款产品不同的是，AMD A75是首款原生USB 3.0解决方案，并提供多达4个USB 3.0支持。
而AMD A75也唯一的对应自家的A75芯片组主板，早期的A75芯片组全部为FM1接口，不过AMD为节约开发成本，A75直接晋级FM2，目前已经有少数几款产品提供FM2接口。
● AMD A85X
AMD A85X是最新的AMD桌面芯片组，产品和A75一样提供4个USB 3.0接口，不过AMD依然没有公布支持的xHCI规范，而1.0可能最大。
● Intel Z77
Intel Z77是Intel首款USB 3.0原生解决方案芯片组，产品自然支持xHCI 1.0规范，产品提供同样4个USB 3.0接口。
虽然Intel Z77是比较晚的USB 3.0解决方案，但是以Intel在USB 3.0的统治地位，Z77方案USB 3.0表现应该不会比现有成熟方案差，这在后面的测试中我们就可以看到。
5款USB 3.0方案共涉及三款芯片组主板，分别为华硕F2A85-V RPO、华擎Z77 OC Formula和技嘉A75M-D2H。其中F2A85-V RPO包括A85X芯片组和ASMedia ASM1042，而华擎Z77 OC Formula包含了Z77芯片组和Eton EJ188H，最后一款技嘉A75M-D2H则提供A75芯片组。
USB 3.0已经成为主流主板的标配
存储方面，系统盘选用了三星最新的840系列SSD，容量为250GB，持续读写速度分别达到了540MB/s和330MB/s，以避免对USB 3.0设备造成性能瓶颈。
三星840系列SSD
影驰Laser GT SSD 240GB
金士顿DT Ultimate G2 USB 3.0闪存
参加测试的产品包括金士顿DT Ultimate G2 USB 3.0闪存、影驰Laser GT SSD 240GB和USB 3.0硬盘底座组成的USB 3.0外置硬盘。
影驰Laser GT SSD 240GB + USB 3.0硬盘底座
测试项目分为2个部分，Windows 7下安装各自官方给出的最新WHQL认证驱动，Windows 8平台下则直接使用系统自带的驱动。测试工具选取了比较流行的Atto Disk Benchmark、AS SSD Benchmark和FastCopy实际拷贝测试。
ATTO Disk Benchmark用于测试磁盘的持续最高读写速度，虽然与实际应用存在一定的误差，不过也非常具有参考性，能够反映存储设备的读写水准。
● Kinston Ultimate G2 U Disk
测试中我们分别进行了文件读取和写入测试，首先进行的是Kinston Ultimate G2 U盘的读写性能测试。在最大读取性能这一项中，AMD A75和A85X表现几乎一致，成为拔尖者，而Intel Z77紧随其后，ASMedia ASM1042则排在末位。
写入性能这一项中，AMD A75和A85X继续领衔，Intel Z77再次紧随其后，Etron EJ188H和ASMedia ASM1042继续垫底。
● Mobile Hard Disk
移动硬盘组的测试中，Windows 8和Windows 7系统差别非常大，Windows 8读取性能测试中除了ASMedia ASM1042和AMD A85X，其余四款方案都达到了250MB/s，已经比较接近SATA 3Gbps的极限了，毕竟硬盘底座采用了SATA 3Gbps转USB 3.0芯片方案，无论如何是到不了5Gbps的。
而写入性能这一项，Intel Z77和Etron EJ188H后来者居上，无论是Windows 7还是Windows 8系统全面领先AMD A85X和A75，而ASMedia ASM1042继续垫底。
AS SSD Benchmark是专为SSD测试而设计的软件，可以测试出固态硬盘的持续读写性能，包括4KB小文件的传输性能等等，测试项目包括数据速率（MB/s）和访问数（IOPS），考虑到U盘4K、4K-64Thrd的测试较长，另外和实际使用也有很大出入，所以仅选用了持续读写测试。
● Kinston Ultimate G2 U Disk
测试中我们分别进行了文件读取和写入测试，首先进行的还是Kinston Ultimate G2 U盘的读写性能测试。AS SSD Benchmark读取性能一项中无论是Windows 7系统还是Windows 8系统，Intel Z77和Etron EJ188H都已微弱的优势排在前列，而Intel Z77更胜一筹。
写入性能测试Intel Z77和Etron EJ188H互有胜负，不过仍然都排在最前列，而ASMedia ASM1042继续垫底。
● Mobile Hard Disk
移动硬盘组的测试中，Windows 8和Windows 7系统差别非常大，性能提升在50%以上，差距相当明显，这主要是由于Windows 8支持xHCI 1.0的UASP协议，能够大幅提升带宽的利用率，而U盘测试中之所以没有提升是因为Kinston Ultimate G2不支持UASP协议。
写入性能测试项中同样如此，只是幅度稍微小了一些，不过也有近30%。而Intel Z77和Etron EJ188H则继续领先，两者互有胜负，相对来说Etron EJ188H更胜一筹，而ASMedia ASM1042再次垫底。
FastCopy是一款小巧的文件/目录拷贝工具，其功能强大，性能优越，能充分挖掘文件系统和硬盘驱动器的能力，并且支持计数和计时。本次测试选用了一段396MB的游戏安装目录，凌乱的文件分布更符合我们生活中的实际应用。
● Kinston Ultimate G2 U Disk
测试中我们分别进行了文件读取和写入测试，首先进行的还是Kinston Ultimate G2 U盘的读写性能测试。
文件读取测试中，对比Windows 8和Windows 7下的5款USB 3.0解决方案，Intel Z77和Etron EJ188H在两个系统下都表现非常出色，可以说两者互有胜负，排在前列。
接下来的写入性能测试中，由于文件比较琐碎，整体来看速度并不理想，和USB 2.0无异，没有充分发挥出USB 3.0的优势。不过即使是微弱的优势下，Intel Z77和Etron EJ188H还是名列前茅。
● Mobile Hard Disk
移动硬盘组的测试中，由于SSD不错的小文件读写能力，396MB的传输文件无论是在读取还是在写入中都很快完成了，而尤以Eron EJ188H最为出色，无论是Windows 8/7还是读取或写入都排在第一位。
Intel Z77表现也不俗，一直紧随其后，当然ASMedia ASM1042还是垫底，而AMD A75和A85X表现差别不大，整体上A85X稍逊一筹。
从第三方扩展到原生芯片组提供，USB 3.0普及之路一次次延伸，而Windows 8的发布将USB 3.0推广到系统层，如今再谈论USB 3.0普及已经是明日黄花，按照USB-IF协会的预测到2014年USB 3.0普及率将达到100%。
从5款USB 3.0解决方案的综合对比，我们可以发现Windows 8已经完全容纳了USB 3.0，虽然部分测试落后于带驱动的Windows 7系统，但这对于免驱动的Windows 8系统来说完全是正常的，另外Windows 8系统对xHCI 1.0协议的正式支持，使得硬件兼容完全被扫除，另外还完美的支持UASP传输协议，将USB 3.0的带宽利用率进一步提升，这在USB 3.0 Mobile Hard Disk中得到了全面的体现，提升幅度多达50%。
回归到这次测试的5款USB 3.0主控方案，产品的性能完全可以满足现有存储设备的需求，由于AMD和Intel的相继发力，目前市场上的主板绝大多数已经实现了原生USB 3.0的支持，留给第三方芯片厂商的市场份额已经不多了，毕竟4个USB 3.0基本可以满足绝大部分用户的需求。
性能方面，Intel Z77和Eton EJ188H是这次测试中最为出色的，尤以Intel Z77，这可是Intel首款USB 3.0解决方案。值得注意的是在USB 3.0规范发布早期，Intel为了给自家Thunderbolt争取更多的时间，迟迟不肯发布xHCI的最终版协议，而当USB 3.0已经成为大势所趋后，Intel也不得不在自家7系列芯片组主板上全面推行这一规范。
而Eton EJ188H作为Eton EJ168A的升级版本，在这次测试中进步十分明显，已经和Intel Z77不相伯仲，某些方面还要略胜一筹，历经岁月的ASMedia ASM1042也终于疲态尽显，在所有测试中完全落后，放眼一年前的横评，ASM1042还是佼佼者，而最新的消息ASM1042通过xHCI 1.0协议认证，不知道能不能为老马再加一鞭。
首款原生USB 3.0解决方案--AMD A75
至于被局限在门外的AMD，虽然历经两代芯片组，A85X进步并不明显，性能介于Intel Z77和ASMedia ASM1042之间，不过总体来看A75、A85X也不会对实际传输造成大的影响，对于一款原生解决方案来说，我们也别无他求了。■<
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