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電腦設(shè)備的接口速度多快才夠用?

 動(dòng)手動(dòng)腦無極限 2018-11-20
  一般來說,,同時(shí)代的產(chǎn)品,,性能和價(jià)格是正相關(guān)的,因?yàn)樾阅懿疃鴥r(jià)格高的東西自然就會(huì)淘汰,。競爭淘汰的結(jié)果,,性能強(qiáng)的產(chǎn)品才有資格保持高價(jià)格,于是就有了“性價(jià)比”這一概念,。但是,,大多情況下,性能是很難用價(jià)格來精確衡量的,,10元的東西應(yīng)該比5元的強(qiáng),,但強(qiáng)多少就難以計(jì)算,。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各種接口速度,從表面上看似乎很容易比較強(qiáng)弱,,例如USB3.0接口速度是5000Mbps,,比USB2.0接口的480Mbps快十倍以上,比SATA2.0的3000Mbps快一半,,但是,,實(shí)際應(yīng)用中的情形就可能完全不是這回事,不僅USB3.0不是USB2.0的十倍,,而且USB3.0接口的移動(dòng)硬盤,,在理論速度比SATA2.0高一半的前提下,性能表現(xiàn)反而低一半,!由此可見,,只了解各種接口的理論指標(biāo)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,還需要充分研究每種設(shè)備在不同接口上的工作狀態(tài),。

實(shí)例1:USB3.0-5Gbps敗給了SATA2.0-3Gbps
  先看同一塊SSD硬盤(普科特M6S-256G)在USB3.0接口的硬盤盒上與主板自帶的SATA2.0接口上速度表現(xiàn)的對(duì)比,。首先說明,該SSD硬盤是原生的SATA3.0(6Gbps)同時(shí)兼容SATA2.0,,因?yàn)镾ATA3.0接口速度比USB3.0還高,,硬盤在SATA3.0狀態(tài)下性能超過USB3.0硬盤盒是毫無疑問的,所以并不需要專門驗(yàn)證,。但是,,當(dāng)硬盤工作于SATA2.0模式(也就是老主板上的硬盤接口標(biāo)準(zhǔn))時(shí),雖然理論速度比USB3.0標(biāo)準(zhǔn)低一半,,可下面的測試結(jié)果恰恰說明,,理論速度更高的USB3.0實(shí)際表現(xiàn)卻大大不如理論速度更低的SATA2.0,只因?yàn)檫@塊SSD硬盤是原生的SATA接口而不是原生USB接口,,不同類型接口的轉(zhuǎn)換會(huì)大大降低實(shí)際性能,!

 圖1:SATA3.0接口的SSD硬盤通過USB3.0硬盤盒連接到主機(jī)USB3.0插口 
 上圖的測試結(jié)果相當(dāng)可憐,雖然已經(jīng)選用了性能不錯(cuò)的USB3.0硬盤盒,,但測試僅僅比USB3.0的新款U盤快一倍左右。

圖2:SATA3.0接口的SSD硬盤通過eSATA硬盤盒連接到主機(jī) eSATA插口
(對(duì)主機(jī)來說eSATA就是主板芯片組集成的一個(gè)SATA2.0接口,,只不過是用于外置硬盤,,此時(shí)硬盤狀態(tài)完全等同于內(nèi)置,但接口速度是SATA2.0而不是3.0)
 
  上圖的測試成績因?yàn)槭艿搅薙ATA2.0接口速度的制約,,與標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行狀態(tài)的SSD相比還是下降很多了,,這是因?yàn)镾ATA2.0的理論速度最大值才是300MB,測試成績260MB是合理的結(jié)果,。這個(gè)并不高的測試成績,,比上面USB3.0硬盤盒的成績已經(jīng)好得多,,尤其是4K-64線程這樣的指令傳輸為主、文件數(shù)據(jù)為輔的情況,,速度高出幾倍,!其實(shí)這并不能怪罪USB3.0性能不佳,而是因?yàn)镾SD硬盤本身是原生的SATA接口(而不是原生的USB接口),。原生的SATA接口即使工作于3Gbps狀態(tài),,實(shí)際性能表現(xiàn)也比轉(zhuǎn)換成USB3.0-5Gbps強(qiáng)得多。
  這個(gè)對(duì)比測試說明,,原生態(tài)最重要,,若非迫不得已不要試圖轉(zhuǎn)換設(shè)備的接口類型。轉(zhuǎn)換過程必有延遲,,對(duì)性能影響不可忽視,。
  上面的對(duì)比測試還可以看出,USB轉(zhuǎn)換之后的硬盤,,對(duì)主機(jī)系統(tǒng)來說,,只是一個(gè)USB存儲(chǔ)設(shè)備而不能識(shí)別硬盤的具體型號(hào)和實(shí)際接口類型,可以理解成只是外接一個(gè)U盤或讀卡器,,這時(shí)的硬盤只相當(dāng)于一張SD存儲(chǔ)卡而已,。但是用SATA連接時(shí)就可以準(zhǔn)確識(shí)別硬盤的型號(hào)甚至固件版本等信息。另外,,USB3.0接口還可分為主板南橋集成的和第三方芯片擴(kuò)展的,,第三方芯片擴(kuò)展的接口一律是通過南橋的PCIE總線(更老的主板是PCI總線)再連接到南橋的,而原生的接口不經(jīng)過PCIE總線,,是專用通道連接到南橋芯片的,,所以原生的USB接口比擴(kuò)展的性能更好。同理,,主板芯片組自帶的SATA3.0接口性能表現(xiàn)通常要比第三方芯片擴(kuò)展的接口更好,,只是第三方芯片擴(kuò)展的SATA接口一般支持更多的功能,例如RAID10和RAID5之類,,功能不同就沒有可比性了,。
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實(shí)例2:表面上SATA2.0理論速度已經(jīng)夠用了,但SATA3.0依然能大幅度提高SSD的性能
  常識(shí)告訴我們,,如果數(shù)據(jù)傳輸需要經(jīng)過幾個(gè)環(huán)節(jié),,那么最終速度一定是取決于最慢那個(gè)環(huán)節(jié),也就是“速度瓶頸”原理,。典型情形就是硬盤的內(nèi)部傳輸率(磁頭讀寫速度)最高是200MB,,這時(shí)不論接口速度多高,拷貝文件的速度也不會(huì)高于200MB,。下面測試的情況就超出了想像,,就是4K-64線程測試,,這個(gè)結(jié)果比SATA2.0理論速度也低不少,是不是說SATA2.0就足夠用了,?并不是,,因?yàn)檫@個(gè)測試并不是簡單的文件數(shù)據(jù)的傳輸,而是大量指令的傳輸,,接口速度和命令響應(yīng)時(shí)間才是關(guān)鍵性因素,!
圖3:SSD在SATA3.0接口時(shí)測試成績
 
 圖4:同一塊SSD在同一系統(tǒng)平臺(tái)上只要插在SATA2.0接口上性能下降明顯
  上面的測試結(jié)果說明,SATA3.0接口上的SSD比SATA2.0接口時(shí)性能強(qiáng)得多,!所以接口速度并不是想象之中的那樣已經(jīng)足夠用了,,事實(shí)證明根本不是,尤其上圖中那個(gè)4K-64線程寫入速度,,距離SATA2.0的理論指標(biāo)還有差距,,似乎再升級(jí)SATA3.0應(yīng)該意義不大,但對(duì)比測試證明,,升級(jí)到SATA3.0后該項(xiàng)測試成績接近翻倍,!這是一個(gè)接口速度起決定性作用的典型代表。因此,,將來所有SSD都會(huì)升級(jí)為M2甚至更高級(jí)接口是必然趨勢,。
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實(shí)例3:U盤接口速度對(duì)性能的影響
圖5:USB2.0/3.0和外接USB_HUB插同一個(gè)U盤對(duì)比測試 
  結(jié)論:讀寫性能超過接口速度的U盤,實(shí)際速度僅能達(dá)到接口速度理論值的60%多一點(diǎn)而不是接近接口最高速度,。為了不影響U盤性能發(fā)揮,,接口速度應(yīng)該有2倍以上的余量,所以新U盤普遍改用USB3.0接口是有必要的,。
  以上所有對(duì)比測試是針對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備的,,然而常見的接口規(guī)格除了上述SATA2.0-3.0、USB2.0-3.0,,還有PCIE(X1-X4-X8-X16)以及1.0-2.0-3.0多種規(guī)格,,每一代都進(jìn)行了提速。只不過PCIE速度對(duì)設(shè)備的影響不容易對(duì)比實(shí)驗(yàn),,PCIE設(shè)備對(duì)接口速度的需求有多高也難有精確計(jì)量,。例如有些RAID卡是PCIE4x-1.0接口,有的是PCIE4x-2.0接口,;顯卡有的是PCIE16x-2.0接口,,還有的是PCIE16x-3.0接口,具體影響有多大沒有測試過,,但是可以肯定,,在某些特定使用條件下的影響會(huì)比較突出(當(dāng)然在另外一些使用條件下影響很?。?,原則上接口速度當(dāng)然是越高越好,。

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