Тестирование производительности различных USB-хостов

Часть 3: три контроллера USB 3.0 производства AMD, ASMedia и NEC


Вот и появились на рынке первые чипсеты (точнее, пока один чипсет) со встроенной поддержкой USB 3.0, да и ассортимент дискретных контроллеров, реализующих поддержку  этого интерфейса, существенно расширился по сравнению с прошлым годом, когда на рынке присутствовала ровно одна микросхема производства NEC. Кроме того, и периферии, рассчитанной на USB 3.0, в продаже становится все больше и больше. Соответственно, все более актуальным становится вопрос — а какой из контроллеров лучше? Разумеется, точный и полный ответ на него найти непросто, поскольку требуется перетестировать массу комбинаций контроллеров и устройств, причем под разной нагрузкой, однако хотя бы частично приоткрыть завесу тайны можно попробовать.

Поможет нам в этом уже изученная системная плата ASUS F1A75-V Pro. Базируется она как раз на новом FCH AMD A75, т. е. посредством сил самого чипсета поддерживает и USB 2.0, и USB 3.0. Кроме того, в ASUS решили еще немножко «помочь» чипсету в плане поддержки новой версии стандарта, так что добавили на плату дискретный контроллер ASMedia ASM1042 с интерфейсом PCIe x1. Ну а мы в лаборатории усугубили ситуацию, установив в один из слотов расширения дополнительную плату на базе NEC µPD720200F1, полностью идентичном (с точки зрения характеристик) ASM1042. Итак, у нас есть три вида USB 3.0 и еще USB 2.0 для сравнения.

Проверку мы выполняли при помощи программы AIDA64 версии 1.50.1200 (точнее, ее дискового плагина версии 1.02). По сути своей, это все тот же Everest, которым мы регулярно пользуемся при тестировании различных накопителей, только немного «свежее». Нас интересовали два теста — буферизованное чтение и запись, поскольку они позволяют более-менее близко к истине определить пропускную способность интерфейса (реальные дисковые операции обычно медленнее). Ну а в качестве «рабочего тела» нам послужил внешний винчестер Seagate FreeAgent GoFlex Pro на 750 ГБ, модернизированный до поддержки USB 3.0 посредством соответствующего upgrade-кабеля.

Начнем с чтения. Как видим, все три контроллера USB 3.0 показывают сходные результаты за одним исключением — ASM1042 не сумел справиться с чтением блоками по 256К байт. Сколько раз мы ни пытались, а ничего не вышло: тест бодро шел примерно 10% времени (демонстрируя при этом все те же ≈120 МБ/с, что и на двух других контроллерах), после чего стабильно «вылетал». Ну а с 64К проблем не было ни у кого, причем и А75, и µPD720200F1 в таком режиме демонстрируют на четверть более высокую производительность. Примечательно, что при прямом SATA-подключении все Momentus ведут себя прямо противоположным образом: на блоках по 256К производительность выше. Столь разное поведение связано с отличиями во внутреннем устройстве шин, хотя, как видим, в режиме USB 2.0 скорость на больших блоках тоже немного выше, чем на малых. Но сами по себе абсолютные результаты таковы, что отметаются все возможные аргументы против быстрого внедрения USB 3.0: пиковая пропускная способность двух версий стандарта отличается принципиально. Фактически, величины имеют разный порядок — в одном случае речь идет о считанных десятках мегабайт в секунду, а во втором счет уже пошел на сотни.

А вот с записью данных справилась вся тройка испытуемых, но сделала это по-разному. Явным аутсайдером (если не считать USB 2.0, с которым все уже несколько лет как ясно) является ASMedia ASM1042, который даже с блоками по 64К работает медленнее, чем A75 с 256К, да и NEC на больших блоках тоже почти догнал ASMedia на маленьких. Ну а в общем и целом можно считать, что этот тест закончился безоговорочной победой чипсетного контроллера над обоими дискретными. Впрочем, NEC отстает от него не так сильно, как ASMedia, но тоже отстает. Так что у покупателей компьютеров на базе APU AMD будет еще один повод для радости — пусть сами процессоры оказались не такими уж и быстрыми (хотя многим хватает), а графическая составляющая в них лишь на уровне младших дискретных GPU, но вот с периферией все просто отлично! И по количеству, и по качеству.

А теперь посмотрим, что во всех режимах происходит с загрузкой процессора. Вопрос непраздный, поскольку более быстрая шина требует больше ресурсов на свое обслуживание, а какой-то особой «продвинутостью» в этом плане интерфейс USB и сейчас похвастаться не может.

Средняя загрузка процессора по версии тестовой программы при чтении блоками по 64К равна нулю при использовании USB 2.0 и 4% в режиме USB 3.0, независимо от контроллера. Максимальная — соответственно, 2 и 11%. В общем и целом, немного.

Переход к блокам по 256К, как мы уже выяснили, снижает скорость примерно на 20%, а вот средняя загрузка процессора уменьшается вдвое. Да и максимальная тоже заметно ниже. Так что остается еще раз посетовать на то, что контроллер ASMedia с этой задачей в рамках нашего тестирования не справился вовсе.

При записи блоками малого размера загрузка процессора ожидаемо возрастает — 5-6% в среднем и пики аж до 18%! Причем заметим, что мы использовали самый быстрый процессор под FM1, а именно A8-3850. На более слабых машинках ситуация будет еще хуже, а ведь контроллер NEC (который как раз и демонстрирует самую высокую загрузку процессора) некоторые производители припаивают и к платам с такими «дохлыми» CPU, как AMD E-350 или вообще Atom. Спору нет: высокая скорость — это очень хорошо, так что наличие портов USB 3.0 делает плату более привлекательной для покупателя, но… Вот в этом случае уже вполне возможны проблемы, особенно если копирование информации выполняется на фоне какого-нибудь ресурсоемкого процесса (а для суррогатных процессоров практически все задачи можно считать ресурсоемкими).

Увеличение размера блока, впрочем, и здесь дает радикальное снижение загрузки, которая даже в пике достигает всего 7%, а в среднем — и вовсе 1-2%. Таким образом, можно поблагодарить Microsoft за то, что в последних версиях операционных систем данной компании UMS-драйвер способен работать и с блоками до 1 МБ, в то время как Windows XP и более ранние ограничены значением в 64К: пусть производительность USB 3.0 выше как раз на блоках малого размера, но вот загрузка процессора снижается при переходе к большим весьма заметно. Для современных настольных систем, впрочем, этим эффектом можно и пренебречь, но вот в ноутбуках он может сказаться. Тем более в неттопах/нетбуках или при модернизации старых компьютеров — еще один фактор, играющий против покупки контроллера USB 3.0 наряду с проблемами с доступностью в таких системах полноценной поддержки PCIe 2.0 (впрочем, обо всем этом мы уже писали, так что не будем повторяться). А вот использование USB 2.0 по сути своей давно уже операция «бесплатная» с точки зрения вычислительных ресурсов.

На этом сегодня всё. Конечно, за кадром осталась еще масса решений — например, в список протестированных пока не попал ни один контроллер Fresco Logic или VIA (а у последней компании уже есть и крайне любопытные четырехпортовые решения). Но главное, что мы установили — разные реализации поддержки USB 3.0 действительно обеспечивают разную скорость работы, так что тут, по крайней мере, есть что тестировать, чем мы в дальнейшем по возможности и займемся. Попутно расширив и список тестов, как только нам в руки попадет какой-нибудь из уже анонсированных SSD-накопителей с интерфейсом USB 3.0: для них разница между различными вариантами подключения может оказаться еще большей. А для основной массы внешних винчестеров или, тем более, флэшдрайвов на практике с большой вероятностью подойдет любой контроллер. И даже использование PCIe 1.x не всегда этому помешает. Во всяком случае, таким образом решится задача получить скорость выше, чем обеспечивает давно привычный USB 2.0 — как видим, последний сам по себе не выдерживает никакого сравнения с обновленной версией стандарта при любой ее реализации.




Дополнительно

iXBT BRAND 2016

«iXBT Brand 2016» — Выбор читателей в номинации «Процессоры (CPU)»:
Подробнее с условиями участия в розыгрыше можно ознакомиться здесь. Текущие результаты опроса доступны тут.

Нашли ошибку на сайте? Выделите текст и нажмите Shift+Enter

Код для блога бета

Выделите HTML-код в поле, скопируйте его в буфер и вставьте в свой блог.