突破2000MB/S USB3.2Gen2x2移動 存儲設備首測

馬宇川

從電腦普及開始，采用USB接口的存儲設備就是大家常用的一種移動存儲產品，不論是閃存盤還是移動硬盤，它們都能方便地幫人們存儲各類文件，并憑借其小巧的外形設計讓用戶能輕松地隨身攜帶。不過在性能上，由于USB接口物理帶寬、技術規格方面的限制，USB存儲設備的性能一直與用于電腦內部的SATA、PCIe存儲設備相比有一定的差距。相信絕大部分正在閱讀本文的讀者，你們的閃存盤、移動硬盤最高傳輸速度都沒有超過1000MB/s，可能大部分人的產品性能還停留在300MB/s以內。不過在技術上，USB接口與其存儲設備一直在持續不斷地高速發展。自去年開始，支持最新USB3.2Gen2x2技術的主板、存儲設備都已面向市場銷售，其最高理論速度可達2425MB/s，遠遠超過我們常見的各類USB存儲產品，那么什么是USB3.2Gen2x2？如此強悍的USB存儲產品能帶來怎樣的體驗？

理論帶寬可達2400MB/s以上USB3.2技術簡介

USB堪稱全球發展最成功的數據接口，從早期的USB1.0時代、數據傳輸1.5Mbps的接口開始，USB經歷了多個世代。出現了USB1.0、USB2.0、USB3.0、USB3.1等多個規格，接口外形和設計方案也出現了USBType-A.USBType-B以及現在比較最常見的USBType-C等。而要想進一步提升USB接口的速度與性能，就必須用到最新的USB3.2標準。USB3.2是USBHF組織新發布的標準，其正式推出時間是2017年9月份。從技術角度來看，USB3.2是對USB3.1的改進和補充，核心變化就是數據傳輸速度提升到20Gbps，接口則沿用了USB3.1時代起就確定的Type-C方案，不再支持Type-A和Type-B兩種接口。

之所以USB3.2只留下了Type-C接口，而放棄了另外兩種接口，究其原因還是隨著技術和產品的不斷發展，使得Type-A和Type-B這兩種接口已經無法取得市場的青睞。具體來說，這兩種接口由于設計時間較早，即使后期進行改進也無法在尺寸和根本的物理特性上有進一步提升，其不足包括相對較大的體積、存在插拔方向、可靠性不足、兼容性不強、供電能力較差等。

相應的，Type-C接口在物理結構上做出了改善，大幅度改變了這樣的情況。Type-C接口采用了可靠、無方向性的插拔，所有的信號引腳都設計在了接口中央的“舌頭”上，正反各12個，絕大部分對稱排布。在每組各12個信號接口中，包含了接地、USB2.0數據信號、USB高速信號、供電信號、邊帶（非USB傳統信號）信號等多個數據接口。

在耐用度方面，Type-C接口的受力部件主要是外部金屬殼，強度更高且更不容易損壞，中央的數據通道被弧形外殼保護，很難受到破壞。設計要求顯示，USBType-C能夠維持10000次以上的插拔不會損壞，按照一天插拔3次來計算的話，USBType-C插接口至少能使用10年時間。此外，在供電能力方面，由于專用供電線路的設計，Type-C能夠實現五種不同的供電配置，包括最傳統的5V@2A（10W）方案以及新加入的12V@1.5A（18W）、12V@3A（36W）、20V@3A（60W）以及最大的20V@5A（100W），這是在之前的老接口上難以實現的。

當然更重要的是在USB3.2規范中，USBType-C的高速特性被充分利用。USBType-C擁有2個高速數據傳輸通道，分別被命名為（TX1+/TX1-，RX1+/RX1-）和（TX2+/TX2-，RX2+/RX2-），之前USB3.1只利用了其中一個通道傳輸數據，另一個通道以備用的方式存在。在USB3.2中，兩個通道可以在合適的情況下都被啟用，并實現每個通道10Gbps的傳輸帶寬，這樣USB3.2接口的最大傳輸帶寬總和就是20Gbps。而這類利用了雙高速通道的USB3.2接口也就是本次我們將要測試的USB3.2Gen2x2。如果USB3.2接口只使用一個通道，那么這個接口就被命名為USB3.2Gen2，其理論傳輸速度為10Gbps。

為了進一步提升傳輸效率，USB3.2還采用了新的128b/132b編碼技術，僅占用3%的傳輸帶寬，USB3.2Gen2x2接口的有效數據傳輸帶寬可以達到約2425MB/s，而USB3.2Gen2的有效數據傳輸帶寬為1212MB/s。USB3.2之前的USB技術規范采用的編碼技術一般要占用20%的傳輸帶寬，即便是帶寬同樣達到10Gbps的USB3.1Gen2，其有效數據傳輸帶寬也只有1000MB/s。

在相關產品研發方面，目前AMD和英特爾都沒有在主板芯片組上提供對USB3.2Gen2x2的原生支持，因此要實現USB3.2的高速傳輸規格，還需要依賴第三方主控芯片或者PCle擴展卡。從2019年下半年開始，部分定位頂級的X299、TRX40、Z490主板通過加裝ASMedia祥碩的ASM3242XHCI主控芯片，獲得了對USB3.2Gen2x2設備的支持能力，這顆芯片通過PCle3.0x4總線與處理器相連，足以滿足USB3.2Gen2x2設備的帶寬需求。存儲廠商方面，他們主要依靠ASMedia祥碩推出的ASM2364USB3.2Gen2x2轉PCle/NVMe橋接芯片來制造高速移動設備。傳統的PCle3.0x4NVMeSSD在橋接芯片的幫助下，可以通過USB3.2Gen2x2接口來傳輸數據。當然NVMeSSD在PCle3.0x4上的傳輸帶寬在4GB/s左右，因此USB3.2Gen2x2接口還是不能完全發揮出SSD的性能。

USB3.2Gen2x2產品展示

ROGRAMPAGEVIEXTREMEENCORE主板

本次我們主要使用以下兩款產品對來測試USB3.2Gen2x2技術，首先是支持第十代酷睿X系列處理器的頂級主板：ROGRAMPAGEVIEXTREMEENCORE。該主板采用X299芯片組，擁有16相供電設計，配備主動散熱風扇。功能上，這款主板擁有來自Aquantia的AQtionAQC107萬兆有線網卡，帶寬為2.4Gbps的英特爾Wi-Fi6（802.11ax）AX200無線網卡。更值得一提的是其擴展能力非常強大，它不僅可以支持組建x16+x16+x8的三卡SLI顯卡并聯系統，還能連接四塊M.2SSD。當然，對于本次測試來說，這款主板最為亮眼的就是它集成了祥碩USB3.2Gen2x2主控芯片，使得其中一個Type-C接口的傳輸帶寬達到20Gbps。

WDBLACKP50GameDrive移動SSD

存儲設備方面，在這次測試中我們采用了來自西部數據的WD_BLACKP50GameDrive移動SSD。這是一款專門為游戲玩家打造的產品，其由鋁合金打造的黑色外殼、等距凸起的大邊條，配上白色的WD_BLACKLogo、型號標識，從外觀上看起來這款SSD就像專為游戲玩家打造的一具“彈藥箱”，充滿戰斗氣息。

當然更重要的是，西部數據通過各種用心的設計，幫助玩家能獲得更好的體驗。首先堅固的金屬外殼設計使得SSD具有抗震耐用的特性。而僅118mm（長）x62mm（寬）x14mm（厚）的“三圍”使得它的體形只略長與普通2.5英寸SATASSD，但在寬度上卻要窄不少，遠小于傳統移動硬盤，非常便于攜帶。同時考慮到NVMeSSD的發熱量比較大，硬盤的底部還設計了五組散熱風口，可以快速將SSD高速運行時產生的廢熱排出，避免出現溫度升高，SSD主控降速保護的現象。而底部四個墊腳的設計一方面可以起到減震防水的作用，另一方面也能防滑，減少SSD從高處掉落的可能性。

在盤體內部，P50移動SSD除了板載ASM2364USB3.2Gen2x2轉PCle/NVMe橋接芯片外，其SSD采用的是型號為SN750E的一款WD_BLACKSSD。資料顯示其所用主控、閃存與內置電腦使用的SN750SSD差不多，均采用西部數據自己研發的SanDisk主控。這款主控是一顆三核心28nmARMCPU，支持PCle3.0x4通道、NVMe1.2/1.3標準，內部采用8通道讀寫設計。從西部數據的資料來看，其內部通過兩大技術來維持高性能——高速突發寫入任務將直接寫入到SLCCache緩存中，大數據則寫入到改善了連續寫入性能的TLC閃存顆粒中;SLC緩存將保持積極的數據遷移機制。簡單來說，數據從SLC緩存中寫入到TLC閃存后，SLC緩存就會清除這些數據，使得SLC緩存可以不斷緩存新的數據，保持高效的寫入性能。

閃存方面，這款SSD采用的同樣是來自閃迪的3DNANDTLC顆粒，向用戶提供500GB、1TB、2TB三種可選容量。有趣的是，對于這款SSD，西部數據并未像普通SSD那樣標示需要根據WD_BLACKP50的顆粒TBW可寫壽命進行質保，只是在規格表上列出提供5年質保，顯示西部數據對這款產品的品質是比較有信心的，保證用戶在5年內隨意使用。接口方面，這款SSD在頂部原生設計了一個Type-C接口，并附送一根Type-C數據線以及一根Type-C轉Type-A的數據線，方便SSD連接各類平臺。

我們如何測試

測試平臺

主板：ROGRAMPAGEVIEXTREMEENCORE

主板處理器：酷睿i9-10980XE

內存：芝奇TridentZRoyal（皇家戟）DDR440008GBx4

硬盤：WD_BLACKP50GameDrive移動SSD1TB（USB3.2Gen2x2）

USB3.2Gen2SSD1TB

顯卡：GeForceRTX2080Ti

電源：ROGTHOR1200W

接下來我們特別搭建基于RAMPAGEVIEXTREMEENCORE主板的高端平臺對WD_BLACKP50GameDrive移動SSD進行了測試。測試中我們不僅使用ASSSDBENCHMARK、CrystalDiskMark、AnvilsStorageUtilities進行了基準性能測試，還通過實際的影音文件、游戲文件傳輸測試，考察USB3.2Gen2x2SSD真實的文件傳輸能力。同時我們還通過PCMark8存儲性能測試、游戲啟動時間計時考察了SSD在運行各類程序、游戲時的表現。當然我們也進行了大家非常關心的全盤讀寫測試，看看SSD在進行大容量讀寫測試時是否會出現掉速。

值得一提的是，為了讓讀者更直觀地了解USB3.2Gen2x2SSD的性能，我們還找來一款同樣采用SN750E，但接口帶寬只有10Gbps的USB3.2Gen2移動SSD與它進行了對比測試，接下來就讓我們看看USB3.2Gen2x2SSD能帶來怎樣的改變。

優勢明顯USB3.2Gen2x2SSD性能測試

測試點評：首先從基準測試來看，在將傳輸接口從USB3.2Gen2升級為USB3.2Gen2x2后，兩款SSD的差距還是非常明顯的，尤其是在連續讀寫速度上。USB3.2Gen2SSD的最高傳輸速度難以突破1100MB/s，而WD_BLACKP50GameDrive移動SSD在CrystalDiskMark中的連續讀寫速度則能達到2000MB/s以上。當然在低隊列深度的隨機性能測試中，由于NVMeSSD自身性能有限，難以填滿帶寬，再加上兩款移動SSD內部所用的NVMeSSD型號相同，因此在這部分測試中，兩款產品的差別不大。

寫入性能優勢大USB3.2Gen2x2SSD文件傳輸性能測試

測試點評：在24GB影音文件讀取上，USB3.2Gen2x2SSD的連續讀取速度達到1445MB/s，比USB3.2Gen2SSD的連續讀取速度高了400MB/s。而在寫入性能上，USB3.2Gen2x2SSD的寫入速度更領先了近600MB/s，其寫入耗時比USB3.2Gen2SSD少用了多達11s。而在由小文件組成的《英雄聯盟》游戲文件讀寫測試中，兩款SSD的讀寫速度都有大幅下降，但USB3.2Gen2x2SSD仍擁有明顯的性能優勢一在讀取速度上快了約31MB/s，在寫入速度上快了更多達近40MB/s。

程序、游戲應用仍有小幅優勢

測試點評：在模擬實際應用的PCMark8存儲性能測試中，借助USB3.2Gen2x2接口，P50移動SSD在PCMark8存儲性能測試中也擁有小幅優勢，如在傳輸數據量較大，總共讀寫6108MB的AdobePhotoshop重載測試中，P50移動SSD的耗時只需350.9s，而USB3.2Gen2SSD的耗時則需要354s。同時在其他測試中，P50移動SSD的耗時也要略少一點，因此最終P50移動SSD在PCMark8中存儲性能測試中的得分要高一些。

在實際的游戲啟動體驗中，兩款SSD都能較快地啟動各款游戲大作，比如《奇點灰燼：擴展版》在機械硬盤上啟動需用時約一分鐘，兩款SSD在啟動這款游戲時的耗時則都僅需25s左右。而在《坦克世界》的啟動中，采用USB3.2Gen2x2的P50移動SSD還體現出了一定的優勢，游戲啟動耗時比USB3.2Gen2SSD少了約3.6s，在《僵尸世界大戰：部落模式》的啟動中，耗時少了約0.2s。

全程不掉速、發熱量較大USB3.2Gen2x2SSD全盤讀寫測試

測試點評：接下來我們還進行了用戶非常關心的全盤讀寫測試。首先從讀取性能測試來看，P50移動SSD的表現非常穩定，全盤連續讀取速度都穩定在1700MB/s左右，USB3.2Gen2x2的接口帶寬優勢得以體現。而在全盤寫入上，除了在剛開始寫入時有一定波動外，在之后的大容量寫入中，P50移動SSD都沒有出現掉速，全盤連續寫入速度都維持在1400MB/s左右，顯然這得益于其SLC緩存擁有積極的數據遷移機制。不過需要注意的是，P50移動SSD的發熱量還是很大。在完成1TB全盤寫入時，SSD底部散熱出風口的最高溫度已經達到68C，用戶需要等待一段時間，待它降溫后才能隨身攜帶。

USB3.2GEN2x2具有實用價值普及尚需時間

顯然基于USB3.2GEN2x2接口的移動SSD具有很大的實用性，即便與目前還算先進的USB3.2Gen2SSD相比，它在性能上也實現了全方位領先。其實原因也比較簡單，目前中高端移動SSD內部所用的大都是PCIe3.0x4NVMeSSD，SSD原生設計的所需帶寬就有4GB/s，所以對于準備連接它們的USB接口來說，自然是接口帶寬大的才能更好地發揮出這類SSD的性能。

當然，盡管USB3.2GEN2x2SSD的性能有不小的提升，但在短期內它還難以普及，大部分主板、筆記本電腦都還沒有原生提供USB3.2GEN2x2接口，其性能難以發揮。它暫時只適用于買得起ROGRAMPAGEVIEXTREMEENCORE（售價約7000元）這類頂級主板的發燒友，對于這類用戶我們想說，那就讓您的主板物盡其用吧，連接上USB3.2GEN2x2SSD，享受簡單的高性能SSD容量擴容，體驗將游戲快速分享給小伙伴的樂趣吧。