2015-03-16
10Gbps傳輸速度!!
SuperSpeed+ USB 3.1性能實測
文: Spike Lam / 評測中心


雖然市場上尚未有支援 USB 3.1 的裝置,但各大主機板廠商已經開始在中高階產品中導入 USB 3.1 連接埠,相較上代 USB 3.0 除了在傳輸速度由 5Gbps 提升至 10Gbps 外,更改用全新 128b/132b 編碼令頻寬損失由上代 USB 3.0 約 20% 降低至 3% 。 HKEPC 編輯部取得由 ASUS 提供的 USB 3.1 測試套件,包括 ASUS USB 3.1 2-Port 擴充卡及全球首個 USB 3.1 SSD 原型樣本,針對 USB 2.0 、 USB 3.0 及 USB 3.1 進行傳輸性能比較。



USB 3.1 速度提升至 10Gbps

 

USB

 

USB 3.1 與 USB 3.0 的 Pin Assignments 完全一樣,但 USB 3.1 進一步改良 Physical Layer 設計,稱為「 Gen 2 Physical Layer 」,與 USB 3.0 的「 Gen 1 Physical Layers 」比較,除了 Signaling Data Rate 大幅提升,由 USB 3.0 最高傳輸速度為 5 Gbps ,倍增至 USB 3.1 的 10 Gbps 。

 

此外, USB 3.1 在編碼技術亦作出重大改良, USB 3.0 採用舊式的 8b/10b 編碼技術,而 USB 3.1 則改用 128b/132b 編碼技術,令編碼所佔用的頻寬損失由 USB 3.0 約 20% ,下降至 USB 3.1 只有約 3% 。

 

8b/10b 編碼技術是由 IBM 於 1983 年所提出的傳輸技術,把 8bit 的資料經過對應機制轉化為 10bit 的字碼,透過不均等性氣 (Disparity) 差分訊號來降低 EMI 干擾,提高精確的訊號以保持傳輸速率,解決當高速串列傳送時,出現了連續的 0 或 1 的位元沒有產生變化訊號出現電壓位階錯誤的可能性,雖然 USB 3.0 的 Raw Throughput 規格為 500 Mbps ,但由於 10bit 中有 2bit 是用作差分訊號,因此 USB 3.0 頻寬實際最高傳輸率 450 MBps 。

 

USB 3.1

 

改用 128b/132b 編碼技術

 

USB 3.1 的 Gen 2 實體層 PHY 改用了 128b/132b 編碼技術,它是由 IEEE 802.3 的 64b/66b 傳輸技術演變出來,把 128Bit 的資料經過對應組合變成 16 字符 (Symbols) 的 Data Block ,在 Data Block 前面加上 4bit 校驗符號成為資料流 (Bit Stream) ,此技術與 PCIe 3.0 的 128b/130b 編碼相類似。

 

128b/132b 編碼技術透過展頻技術 (Spread Spectrum) 刻意在時脈訊號 (Clock signal) 中加入抖動 (Jitter) ,將特定造成電磁干擾的能量由特定頻率打散以降低 EMI 干擾,由於 132bit 資料流只有 4bit 用作校驗, USB 3.1 的 Raw Throughput 規格為 1.2 GBps ,但受惠於 128b/132b 編碼技術令 USB 3.1 的頻寬實際最高傳輸率可高達 1.1 GBps 。

 

USB 3.1 同時改用了採用 LFPS 訊號交涉方式,讓傳送及接收端可以透過 Speed Traning 協議傳送的速度,以保持最高效率及穩定的時脈下進行資料傳輸。

 

USB
左面為 USB 3.0 的 8b/10b Encoding 、右面為 USB 3.1 的 128b/132b Encoding

 

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