電腦週邊

輕鬆跨入20Gbps高速傳輸領域、三泰SUNIX USB2321C擴充卡體現最佳USB3.2 Gen2x2效能威力

文.圖/Johan 2020-01-07 13:30:54
當今的電腦周邊產品,已可說是大多採用USB介面來設計,在眾多裝置中,大致可以區分出低速的USB 1.0/1.1專用輸入裝置(如鍵盤/滑鼠等)、中速的USB 2.0專用的周邊裝置(如印表機、讀卡機、隨身碟等等),以及如今已成為主流的USB 3.x專用高速裝置(如外接式硬碟/SSD、高速隨身碟、VR頭盔等等),這些USB裝置都有不同的功能、產品定位,以及傳輸協定等設計,而隨著當今資料量的提升,不少裝置也紛紛提升規格到USB 3.0/3.1/3.2等規格,讓消費者做選擇。

然而,由於市面上標示USB 3.0/3.1/3.2的產品名稱過於混亂,USB-IF協會規定以後都改以USB 3.2來稱呼,同時也要在後面標示Gen 1、Gen 2、Gen 2x2等重點字眼,因為這也是決定該產品的最高效能等級。而如今,USB 3.2 Gen 2x2的規格已漸漸成為主流規格,因此市面上除了裝置(Device)端的產品之外,在主控(Host)端也紛紛有廠商推出對應於USB 3.2 Gen 2x2的擴充卡產品,讓您的電腦可以支援到SuperSpeed USB 20Gbps的最高效能。

這次,我們將以三泰(SUNIX)所推出的USB2321C擴充卡,來介紹USB 3.2 Gen 2x2的規格,並搭配其相容產品,來看看其效能表現!

三泰(SUNIX)的USB2321C擴充卡,支援USB 3.2 Gen 2x2標準,效能達到SuperSpeed USB 20Gbps的等級!


USB 3.2規範正式啟動,SuperSpeed USB 20Gbps產品上市!

自USB-IF協會於2017/9發表最新USB 3.2規範之後,其最高規格的USB 3.2 Gen 2x2規範,一口氣將傳輸效能推升到20Gbps,比現有USB 3.2 Gen 2的10Gbps增快一倍! 隨著當今USB 3.x裝置紛紛普及,市面上已經有三種速度等級的USB 3裝置,分別如下:

(1) USB 3.2 Gen 1: 5Gbps (行銷名稱: SuperSpeed USB 5Gbps,以下簡稱SS5)
(2) USB 3.2 Gen 2: 10Gbps (行銷名稱: SuperSpeed USB 10Gbps,以下簡稱SS10)
(3) USB 3.2 Gen 2x2: 20Gbps (行銷名稱: SuperSpeed USB 20Gbps,以下簡稱SS20)

雖說USB 4規範甫於2019/9正式發表,正式將傳輸頻寬提升到40Gbps的等級,但考量到USB 4的Hub產品必須相容於Thunderbolt 3標準,加上目前尚未有USB 4的主控端控制器以及終端產品上市,而且驗證標準也尚未制定完成,業界預估也許要等2022年以後才會逐漸普及。

相較於當今的USB 3.2標準來說,USB 3.2 Gen 2x2傳輸頻寬已達20Gbps,且能向下相容,目前市面上也可以看到廠商推出的USB 3.2 Gen 2x2的擴充卡與主機板產品,更有儲存裝置廠商推出可支援到SuperSpeed USB 20Gbps的SSD產品。因此,現在若要買高速行動裝置,市面上已經有USB 3.2 Gen 2x2的產品可供消費者選擇了。

▼表 USB規格介紹 (註: 這些Logo為USB-IF協會最新正式版本,坊間看到的有可能是錯的!)

三泰USB 3.2 Gen 2x2擴充卡上市,賦予20Gbps的超高存取效能

這次由三泰(SUNIX)推出的USB2321C擴充卡,就是一款USB 3.2 Gen 2x2的擴充卡,採用PCIe 3.0 x2介面設計,擋板提供全高(FHHL)和半高(HHHL)等兩種形式,可安裝於一般桌機、迷你電腦、NAS,甚至伺服器內。其對外連接埠方面,則是提供一組USB Type-C埠,上面標有SS20的三叉戟Logo,可支援到20Gbps的最高傳輸速度,當然也向下相容於SS10的10Gbps,讓你可以連接多種USB 3.2的高速行動裝置。

三泰(SUNIX)的USB2321C產品包裝內容,含擴充卡、全高擋板、說明書


三泰(SUNIX)的USB2321C擴充卡正面,支援USB 3.2 Gen 2x2標準,效能達到SS20!


USB2321C擴充卡背面


對外連接埠提供一組USB-C埠,並標示SS20的三叉戟Logo,底色還以太空梭的圖樣來強調其高速效能


提供全高(HHHL)與半高(FHHL)的擋板,適合一般桌機或是迷你桌機/1U伺服器安裝使用


SUNIX USB2321C擴充卡上所採用主控晶片,是Asmedia (祥碩)的ASM3242,為一顆USB 3.2 Gen 2x2的晶片,採用PCIe 3.0 x2介面設計,因此可以安裝在任何PCIe 3.0 x4、x8、x16的插槽,提供SS20的效能。安裝時要注意的是,若您插到PCIe 3.0 x1介面的插槽,或是插入最新的AMD X570的PCIe 4.0 x1插槽,就會切換成PCIe 3.0 x1的規格運作,速度會降到SS10的效能,因此在安裝這張卡時,建議找至少有 x2介面的插槽,才能發揮出SS20的全速效果喔!

採用Asmedia的ASM3242晶片,為一顆USB 3.2 Gen 2x2的晶片


上為SUNIX的USB2321C擴充卡(SS20),下為先前介紹過的SUNIX USB2312擴充卡(SS10)


高速SSD:WD_BLACK P50 (SS20等級),另選Crucial X8 (SS10等級)

要發揮出SuperSpeed USB 20Gbps的效能,其連接的裝置必須支援到USB 3.2 Gen 2x2的規格,以目前來說,已經有這類的SSD Enclosure的產品,只要搭配一般NVMe SSD (PCIe Gen 3 x2以上的等級)即可使用。

不過,為測試出真實效能,這次我們選擇了Western Digital推出的WD_BLACK P50 Game Drive SSD 500GB機種,因為這是市面上第一款原生支援USB 3.2 Gen 2x2的外接式SSD,可充分發揮出SS20的效能。這款SSD的官方數據為循序讀寫可高達2000MB/s,也就是SS20的極限。

另外,我們也選擇Crucial推出的X8行動硬碟 1TB機種,這款是USB 3.2 Gen 2的外接式SSD,可發揮出SS10等級的效能。這款SSD的官方數據為循序讀寫可高達1050MB/s,也幾乎是SS10的極限。

這次我們使用三泰的SS20擴充卡來測試這款SSD,是否能有更好的效能。我們將上述兩款SSD分別進行SS20、SS10與SS5等模式的測試。除驗證SS20 SSD的效能是否有到達近2000MB/s之外,也順便驗證SS10 SSD能否突破1000MB/s。

有關上述這兩款USB 3.2等級SSD,我們將會另外闢文介紹。

使用SUNIX USB2321C擴充卡,來連接WD_BLACK P50 Game Drive SSD (支援SS20模式)!


使用SUNIX USB2321C擴充卡,來連接Crucial X8 Portable SSD (支援SS10模式)!


不同的連接方式,會有不同的傳輸效能表現,以一般USB 3.2外接式SSD來說,都會提供USB-C to USB-C (上)或是USB-C to USB-A (下)的傳輸線,讓消費者可以連接到純USB-C的主控端(支援SS10/SS20模式),或是傳統USB-A的主控端(支援SS5/SS10模式)


效能測試:SS20模式

在測試平台部份,我們選擇了AMD X570平台(PCIe 4),還有Intel X299平台(PCIe 3)與Intel Z390平台(PCIe 3),做為交叉測試。作業系統則是選擇Windows 10 1909版本,其已內建USB 3.2的驅動程式。以下就是我們的測試結果說明。

透過Windows 10的裝置管理員,可以發現到三泰USB2321C擴充卡會顯示成ASMedia USB 3.20可延伸主機控制器,其下連接了WD Game Drive (採用UASP協定運作中)


使用CrystalDiskInfo檢視USB 3.2 Gen 2x2磁碟機,可發現其採用UASP介面(NVMe)來進行傳輸 (USB 3.2 to PCI Express)


先來看CrystalDiskMark的基本測試數據,可看出循序讀寫分別都超過2000MB/s,剛好符合WD_BLACK P50官方數據,也看出SS20模式的效能發揮至極致!


再來看CrystalDiskMark的IOPS測試數據,可看出隨機讀寫都有接近80K的水準,可看出SS20模式的效能爆發


透過ATTO Disk Benchmark的測試數據,可以看出在讀寫區塊為512KB以上,就有達到1.92GB/s與1.86GB/s的效能水準


至於ATTO Disk Benchmark的IOPS表現,可以看出讀寫區塊在4K與8K時,讀寫效能最好,達到33K與55K IOPS的效能等級


接著以AS SSD Benchmark的壓縮檔案測試,可以看到其效能分佈折線圖。在讀寫效能方面都有突破1800MB/s以上的水準


再來以Ubuntu 19.10裡面的磁碟效能簡易測試,樣本數為100,來測試磁碟機的讀寫效能,可以發現平均讀取率為2.0GB、平均寫入率為 1.5GB。看來在Linux下,SS20模式也能完整釋放效能


檔案複製時間測試方面,我們以FastCopy來複製5GB檔案與25GB的檔案。先看5GB檔案,從系統磁碟機(NVMe PCIe 3.0 x4模式)複製到USB外接式磁碟機(SS20模式)時所需要的時間,也就是寫入效能,得到結果為4.91秒,傳輸效能為1043.62MB/s


再來看5GB檔案,從USB外接式磁碟機(SS20模式)複製到系統磁碟機(NVMe PCIe 3.0 x4模式)所需要的時間,也就是讀取效能,得到結果為5.7秒,傳輸效能為897.77MB/s


若將檔案長度增加到25GB的大小,這也是一般藍光光碟的檔案長度,以此來測試複製藍光DVD所需要的時間。先測試從系統磁碟機(NVMe PCIe 3.0 x4模式)複製到USB外接式磁碟機(SS20模式)時所需要的時間,也就是寫入效能,得到結果為36.56秒,傳輸效能為700.18MB/s。可見連續寫入大量資料時,SSD會花比較多一點的時間將資料寫回NAND晶片


至於從USB外接式磁碟機(SS20模式)複製到系統磁碟機(NVMe PCIe 3.0 x4模式)所需要的時間,也就是讀取效能,得到結果為31.81秒,傳輸效能為804.73MB/s的時間,可看到大檔案資料傳輸時,讀取效能會比寫入效能還快


SS20與SS10、SS5的效能比較

上述的測試結果,反應了當一台支援USB 3.2 Gen 2x2 (SuperSpeed USB 20Gbps, SS20)的裝置,搭配三泰USB2321C的USB 3.2 Gen 2x2擴充卡時,可以發揮出全速效能,讓WD_BLACK P50這樣的外接式SSD表現出甚至比傳統SATA SSD快4倍的效能,因此這樣一來,外接式磁碟機亦可拿來當作系統磁碟機,用來安裝Windows To Go、Ubuntu、Android、Chromium OS…等各式Live USB作業系統或是工具碟,都非常合適!

若安裝到USB 3.2 Gen 2 (SuperSpeed USB 10Gbps, SS10)或是USB 3.2 Gen 1 (SuperSpeed USB 5Gbps, SS5)時,此時效能會降到如何呢?以下就直接來看數據吧!

WD_BLACK P50 Game Drive (SS20 vs. SS10 vs. SS5)
先來看CrystalDiskMark測試比較,可發現RND4K隨機讀寫的IOPS數值,會隨著SS5/SS10/SS20的模式不同,而有更好的表現。至於SEQ1M循序讀寫,則是幾乎隨著SS5/SS10/SS20模式的變化而效能倍增


接著看Anvil’s Storage Utilities測試比較,同樣可發現4K的隨機讀寫的IOPS數值,會隨著SS5/SS10/SS20的模式不同而逐漸有約50%上下的提升。而Seq循序讀寫效能,也是隨著SS5/SS10/SS20模式的變化而效能倍增。在總分方面,則是每高一個模式級數,分數則提升約57~59%


再來看TxBENCH測試比較,這裡可看到循序讀寫的效能,也是隨著SS5/SS10/SS20的模式不同而逐漸倍增


繼續來看AS SSD Benchmark測試比較,這部份也是可以發現Seq循序讀寫效能,幾乎也是隨著SS5/SS10/SS20模式的變化而效能倍增。在總分方面,SS5至SS10是提升了一倍,而S10至S20則提升了26%


至於AS SSD Benchmark的檔案複製測試比較中,則可以看到複製程式檔案最慢,且SS5/SS10/SS20的提升幅度僅31~34%,而複製遊戲檔案則稍微快一些,每級的提升幅度約為40~68%,至於ISO映像檔因為檔案長度大,其複製速度會更快一點,這部份每級的提升幅度約為50~80%


再來看看Ubuntu 19.10底下的Disk Utility Benchmark效能比較,在平均讀寫方面,可以看到幾乎是隨著SS5/SS10/SS20模式的變化而效能近乎倍增


最後來看看實際複製檔案的時間與速度,透過FastCopy來複製5GB與25GB的大檔案,可發現在SS5模式下,讀寫大約都在350~370MB/s上下,而SS10則提升到715~762MB/s上下,效能提升約一倍。至於SS20則可提升到高達1227.23MB/s的表現,效能再提升個69%


若反應到所需要的時間,則可看到SS5模式所需時間是最久的,5GB檔案需要13~15秒,25GB檔案則需要一分鐘以上。當模式提升到SS10時,檔案複製所需時間則馬上砍半。至於提升至SS20模式時,5GB檔案可以減少到更低,而25GB可以再減少的時間就比較有感


Crucial X8 Portable SSD (SS20 vs. SS10 vs. SS5)
至於Crucial X8行動SSD的部分,由於官方規格上是可支援到USB 3.2 Gen 2的SS10模式。這次我們除了以SS10模式來測試之外,我們也特別用SS20模式和SS5模式。來看看SS20模式下會不會有效能提升。

以下就直接來看數據吧!
透過Windows 10的裝置管理員,將Crucial X8連接到三泰USB2321C擴充卡的ASMedia USB 3.20可延伸主機控制器上


使用CrystalDiskInfo檢視USB 3.2 Gen 2磁碟機,可發現同樣採用UASP介面(NVMe)來進行傳輸 (USB 3.2 to PCI Express)


先來看CrystalDiskMark的基本測試數據,可看出SS20模式的效能,可以超過Crucial X8官方的1050MB/s表現,也看出以SS20模式來驅動SS10的SSD,效能會比較高一些!


再來看CrystalDiskMark的IOPS測試數據,可看出隨機讀寫接近78K~90K的水準,可看出SS20模式的效能爆發!


接著直接來看SS20 vs. SS10 vs. SS5的數據長條圖吧!在CrystalDiskMark測試比較,可發現RND4K隨機寫入的IOPS數值,會隨著SS5/SS10/SS20的模式不同,而有更好的表現。至於SEQ1M循序讀寫方面,可以看到SS5模式時是439.13、405.78MB/s,而正規SS10模式是1023.53、923.16MB/s (比前者提升127%~133%),至於SS20模式下,則又有些許提升到達1091.7、1048.71MB/s (比前者再提升6.7~13.6%)。可看出以SS20來驅動SS10的SSD,效能會再些微提升!


接著看Anvil’s Storage Utilities測試比較,同樣可發現4K的隨機讀寫的IOPS數值,會隨著SS5/SS10/SS20的模式不同而逐漸有約50%上下的提升。而Seq循序讀寫效能,同樣也隨著SS5/SS10/SS20模式的變化而效能倍增。在總分方面,則是SS5至SS10提升48.7%,而SS10至SS20則是提升26.3%


再來看TxBENCH測試比較,這裡可看到循序讀寫的效能,也是隨著SS5/SS10/SS20的模式不同而提升!SS5至SS10是倍增,而SS10至SS20則有些微提升


繼續來看AS SSD Benchmark測試比較,這部份也是可以發現Seq循序讀寫效能,是隨著SS5/SS10模式而效能倍增,SS10/SS20則有些許提升。在總分方面,SS5至SS10是提升了一倍,而S10至S20則提升了7%


至於AS SSD Benchmark的檔案複製測試比較中,則可以看到複製程式檔案最慢,複製遊戲檔案則稍微快一些,而複製ISO映像檔則最快更快一點,可看到SS5/SS10/SS20模式下,效能皆有明顯提升


再來看看Ubuntu 19.10底下的Disk Utility Benchmark效能比較,在平均讀寫方面,可以看到幾乎是隨著SS5/SS10模式的變化而效能近乎倍增。而SS20更可發揮出Crucial X8的全速性能,達到讀寫都是1.1GB/s!


最後來看看實際複製檔案的時間與速度,透過FastCopy來複製5GB與25GB的大檔案,可發現在SS5模式下,讀寫大約都在340~370MB/s上下,而SS10則提升到700~763MB/s上下,效能提升約一倍。至於SS20則可提升到高達810MB/s的表現,效能再提升個6%~13%


最後來看看FastCopy所需要的時間,則可看到SS5模式所需時間是最久的,5GB檔案需要13~14秒,25GB檔案同樣需要一分鐘以上。當模式提升到SS10時,檔案複製所需時間則馬上砍半。至於提升至SS20模式時,5GB的檔案幾乎沒什麼減少,而25GB可以再減少的至少2秒的時間


SuperSpeed 20Gbps效能大爆發!

從上述的測試結果可以發現,USB 3.2 Gen 2x2的效能,可以帶來高達20Gbps的超高效能,以三泰(SUNIX)的USB2321C擴充卡來看,其提供SS20的超高效能,亦可向下相容於SS10的模式,賦予更多擴充的彈性空間,以連接高速的USB 3.2裝置。當搭配支援SS20的高速SSD (如上述WD_BLACK P50)時,甚或搭配支援SS10的高速SSD(如上述Crucial X8),都能發揮出爆表級的效能,尤其後者更能發揮出優於官方測試效能的水準!

前進20Gbps! 三泰(SUNIX)的USB2321C擴充卡,輕鬆讓您的電腦升級到USB 3.2 Gen 2x2的等級!


總而言之,若您的電腦還是傳統只支援到USB 3 (SS5),甚至還沒有USB-C埠者,使得您買的USB 3.2 Gen 2 (SS10)或是USB 3.2 Gen 2x2 (SS20)的高速裝置沒有效能發揮的舞台時,那麼建議您直接買一張USB 3.2 Gen 2x2的擴充卡來搭配,因為這樣才能讓您的高速裝置發揮出極致效能,不管是電競玩家在複製遊戲或ISO檔案,抑或是創作者用來複製超大的影片檔案,都能快速複製完成,以節省使用者寶貴時間。因此三泰USB2321C擴充卡,就是您晉升到SS20的絕佳選擇,值得電競玩家或是創作者在選購SS20的高速裝置時,添購一片來擴充使用。

廠商資訊
廠商名稱:SUNIX - 三泰科技股份有限公司
廠商電話:02-8913-1987
廠商網址:www.sunix.com.tw
代理商/電話:慧光展業 02-8221-8189

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