【綜合簡測】2021上半年USB 3.2 Gen2x2 20Gb/s Host & Thunderbolt 3/4主控晶片效能評比 (圖多)

Day_knight

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USB外接儲存裝置在2020年才有較多的USB 3.2 Gen2x2週邊,首度將
外接傳輸率推高到理論值20Gb/s速率。當時僅獨家晶片,沒得比較。
今年剛好Intel推出Z590,也加入了USB 3.2 Gen2x2的行列,因此興
起比較效能差異的念頭。同樣地,本想說Thunderbolt 4向下相容
USB 4.0,很可惜的是不論是買號稱支援USB4的轉接頭或線材,都沒
法支援。


Intel JHL8540是最新的Thunderbolt 4主控,當時推出時,也很好
奇與Thunderbolt 3差異?因為先前測試TB3時,發現與Samsung 970
EVO Plus出現相容性問題,直到Samsung 980 PRO推出後才解決,因
此藉由本次測試一併了解Thunderbolt /Thumderbolt 4的差異?順道
看看與USB 3.2 Gen2x2的實際效能差異處。


以下介紹順序,依晶片型號英文字母順序排列。


asmedia(祥碩)在2019年推出新一代USB SuperSpeed 20G xHCI主控晶
片,根據官網資料,其實有兩組型號,一組是不常見的ASM3241,另
一組是較常見的的ASM3242。ASM3241僅支援PCIe Gen3 x2的傳輸率,
ASM3242提高支援PCIe Gen3 x4的傳輸率,輸出的接頭僅支援單埠。
對供電品質的要求較高,目前市售ASM3242似乎有兩款不同批號,選購
時需留意,早期批號的外接使用問題可能會略多點,本篇不測試20Gb/s
速率,僅測試降級10Gb/s傳輸率的相容性及速度。
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本篇推出的測試板卡,是Axisplus AP-3242,這款搭載新批號的ASM3242
擴充晶片,且附有SATA電源接頭,可以額外供電,且作工較細緻,是目
前試過效能穩定的ASM3242擴充卡。
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Intel在今年推出了Z590平台,從Z590的PCH中拉出支援USB 3.2 Gen2x2,這
是第一款主機板晶片內建此功能,剛好拿來對比測試看看與ASM3242的差異
性。只是目前Z590主機板除了少數幾張有內建背板的USB 3.2 Gen2x2的
接頭,大多數的主機板幾乎將此功能設在前置接頭,若要外接到外接的Type C
接頭或後接擋板,只有少數的可以上到20Gb/s速率,多數機殼前置或後擋板
僅支援到USB 3.2 Gen2的速率而已。

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本篇推出的測試主機板為ASUS Maximus XIII Hero,透過我測試過可以
穩上20Gb/s速率的前置Type E轉Type C擋板,接於機殼背面。
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Intel JHL7540晶片,俗稱Thunderbolt 3,在USB 3.2 Gen2x2規格還沒
推出前,資料傳輸率可以達到22Gb/s,算是最快。但很可惜的是若搭配
NVMe SSD,大概只有Samsung 970 EVO及WD SN750可以上到突破2000MB/s
速率,其它家主控或是型號,幾乎都上不去。後來,Samsung 980 PRO推
出,順利突破原本970 EVO Plus的Bug,因此得以順利完成此篇的測試。
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Intel JHL8540晶片,又稱Thunderbolt 4,去年公布規格時,讓人有驚
豔的感覺,除了強化JHL7540的規格與效能外,最重要的是它將資料傳
輸速率拉到32Gb/s,目前市售的Thunderbolt 4外接盒,看了幾個品牌
的國外測試,感覺很鳥,因此想自己來試試。
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以下是各參賽晶片的代表板卡商或是主機板,做個簡單歸納列表:
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測試環境簡述:

M/B: ASUS MAXIMUS XIII Hero BIOS 0605
CPU: i7-11700K oc 5.0G
RAM: GSkill DDR4-3000 8G*4
OS SSD: Samsung 980 PRO 1TB
測試碟: Samsung 980 PRO 2TB
USB 3.2 Gen2 外接盒:SilverStone SST-MS12 (ASM2364)
Thunderbolt 外接盒:Axisplus AP-TB3-N5 藏線版
OS: Windows 10 Enterprise 20H2 64-bit
Driver: Windows 10 Default Standard UASP Driver & Intel TB Drivers


以下測試分為幾個部分作評比:循序讀寫、4K讀寫、應用軟體整合項目,
這其中又會分為不可壓縮及壓縮環境兩個子項目,這樣合計拆分成幾個
組別,藉此各位可依需要翻閱。


(一)非壓縮環境,循序讀寫測試:

AIDA64 線性讀寫測試,設定檔案容量為8MB。
ASM3242不論讀取或寫入都贏過Z590,JHL8540在讀取贏過JHL7540,但寫入則
輸給JHL7540。
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Anvils軟體,循序讀寫以JHL8540表現最佳,Z590仍然輸給ASM3242。
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AS SSD軟體,讀取與寫入都是JHL8540最快。
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Q1T1項目,Crystal Diskmark軟體,讀寫速率JHL8540些微差距贏過JHL8540;
寫入速率反倒是JHL7540略微拉大與JHL8540差異而獲勝。
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Q8T1項目,Crystal Diskmark軟體裡讀取速率是JH8540平均表現最佳,
寫入速率再度由JHL7540逆轉勝。
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NetworkDLS DiskMark讀寫測試,平均讀取或寫入都是JHL7540最快。
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HDTune循序讀取/寫入測試,平均循序讀取速率以JHL8540最快,平均寫
入速率則是JHL7540最快,USB的延遲時間還是較久些。
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HDTune檔案基準設為混合資料型態,平均循序讀取測試JH8540最快,循
序寫入速率以JHL7540最快。
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HDTach 8MB小檔或32MB大檔讀取測試,JHL8540發揮其特性,平均都最快。
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HDTach-RW 8MB小檔或32MB大檔讀寫測試,平均讀取或寫入速率都是JHL8540最快。
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Inhouse DiskBenchmark循序讀取速率以JHL8540最快,循序寫入是JHL7540最快。
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Parkdale循序讀取以JHL8540最快,循序寫入則是JHL7540最快。
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TxBench的循序讀取測試JHL7540與JHL8540纏鬥到平手,寫入測試則是由
JHL7540些微領先JHL8540獲勝。
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(二)壓縮環境,循序讀寫測試:

ATTO在Overlapped I/O,佇列深度4 (QD4)模式讀寫,從64KB、64MB、
256MB、512MB、1GB、2GB、4GB、32GB的檔案容量下,各家表現的曲線
直接貼出,讓各位一目瞭然其性能。

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(三)非壓縮環境,非循序或非4K讀寫測試:

AIDA64 隨機讀寫測試,設定檔案容量為8MB。
ASM3242不論讀取或寫入都贏過Z590,JHL8540不論讀取或寫入也都贏過
JHL7540。
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512B項目,AS SSD軟體裡,讀取/寫入都是JHL7540,JHL8540在寫入測試
還輸給ASM3242與ASM3142
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32K讀取測試項目,Anvils軟體讀取測試以JHL8540平均表現最佳,Z590
表現最弱,與其它人有一段的差距。
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128K讀取測試項目:Anvils軟體讀取測試以JHL8540表現最好,Z590終於
不再墊底贏過ASM3142。
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HDTune額外讀寫測試,隨機讀取或寫入都是老將贏過新秀,循序讀取反
而是JHL8540贏過JHL7540,ASM3242贏過Z590。
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HDTune隨機讀寫測試,讀取測式時JHL8540除了512bytes表現略失常,
多仍贏過其它對手;寫入測試全由JHL7540包辦冠軍。
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Inhouse Diskbenchmark測試,隨機讀取/寫入曲線,看倌應可輕鬆自判。
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Parkdale QD32隨機讀取或寫入,以JHL7540表現最好,若以延遲時間觀
察,ASM3242最慢。
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TxBench的讀取速率以JHL8540平均表現最佳,寫入速率是JHL7540較快。
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(四)非壓縮環境,4K相關讀寫測試:

4K Q1T1項目,Anvils軟體裡,讀取測試JHL7540輕鬆贏過JHL8540,
Z590平均也贏過ASM3242;寫入速率還是JHL7540贏過JHL8540,但
USB部紛則是Z590大落後。
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4K Q1T1項目,AS SSD軟體裡,讀取速率以JHL7540最快,JHL8540反而
是最慢的;寫入速率還是JHL7540最快,ASM3242贏過JHL8540。
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4K Q1T1項目,Crystal Diskmark軟體讀取或寫乳速率仍是JHL7540最快,
ASM3242墊底。
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4K Q1T1項目,HDTune檔案基準設為混合資料型態,讀取或寫乳測試可
看到JHL7540大勝其它對手,ASM3242最弱。
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4K Q1T1項目,TxBench讀取或寫入測試,JHL7540表現最快。
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4K QD4項目,Anvils軟體的讀取測試可見JHL7540勝過JHL8540,Z590慘
輸ASM3142;寫入測試可發現JHL8540逆轉JHL7540,Z590仍慘輸墊底。
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4K QD16項目,Anvils軟體的讀寫測試以JHL8540最快,Z590最慢。
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4K Q32T1項目,Crystal Diskmark軟體,讀取速率JHL7540最快,Z590
墊底;寫入速率還是JHL7540最快,但這回改由ASM3142墊底。
它後起之秀,JHL8540對這完全無能為力而大幅落後。寫入測試反由Z590
平均表現較佳而獲勝,墊底者再度是JHL8540。
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4K Q321T1項目,HDTune檔案基準設為混合資料型態,讀取測試以
JHL8540平均表現較佳,Z590最弱;寫入測試JHL8540與JHL7540不相上下。
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4K Q32T1項目,TxBench讀取測試,JHL8540平均較佳,寫入測試則是
JHL8540與JHL7540平手。
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4K QD64項目,AS SSD軟體裡,讀/寫速率以JHL8540最快。
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(五)非壓縮環境,應用軟體整合測試:

AIDA64 Read Test Suite 1MB環境,Z590幾乎全輸ASM3242,JHL8540幾
乎都全輸給JHL7540,僅隨機讀取贏過TB3。
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AIDA64 Read Test Suite 8MB環境,Z590幾乎全輸ASM3242,JHL8540這
回逆轉完勝JHL7540。
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Anvils軟體,讀取或寫入分數無疑地由JHL8540獲得冠軍,因為4K相關
讀取偏弱,Z590比起ASM3142快不了多少;最後總分還是JHL8540最快。
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AS SSD的Copy Benchmark,ISO或是程式載入速度以JHL8540最快,但是
遊戲載入反倒是ASM3142最快;若由延遲效能觀察,JHL7540最快,相對
地JHL8540呈現出低延遲的優勢。
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AS SSD的讀寫分數比較,因為JHL8540在循序讀寫及4K QD64表現優異,
輕鬆地贏過所有對手,拿到每個項目的VIP。
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PCMark 7得分,不論是原始或換算分數都是AJHL7540最高分。
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各細項的差異,直接貼圖比較。
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PCMark 8不論是總得分或是頻寬還是JHL8540最高。
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各細項的差異,直接貼圖比較。
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PCMark 10資料碟測試,總得分或是頻寬都是JHL7540最高,平均存取時
間以ASM3242最慢。
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(六)壓縮環境,應用軟體整合測試:

AJA 設定影片格式為2048*1080 2K-1080解析度,編碼為16bit RGB。

讀取/寫入速率還是JHL8540優於JHL7540,ASM3242優於Z590。
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測試至此,作個簡單的測試總表:
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若以USB 3.2 Gen2 10Gb/s為基準,原本預期USB 3.2 Gen2 x2實測至少
會高於10Gb/s速率超過50%吧?但結果是僅增加不到30%,Z590還而還慢
於ASM3242。JHL7540或JHL8540與ASM3142的差距也沒有達到兩倍以上,
講真的有點不滿意。
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以上不專業之簡單測試到此結束,下台一鞠躬,一切的批評希望廠
商能見諒,本文不作筆戰用,若有指教歡迎大家一起來討論。
 

Mango

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4/18/09
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辛苦版大了, 很詳細的TBT4 / TBT3 / Asmedia / RKL平台測試.
 
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