【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_Night · 發表於 2021-6-25 00:12:16

本帖最後由 Day_Night 於 2021-6-25 17:58 編輯

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。

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。

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。

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。

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。

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：

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。

Anvils軟體，循序讀寫以JHL8540表現最佳，Z590仍然輸給ASM3242。

AS SSD軟體，讀取與寫入都是JHL8540最快。

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。

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。

NetworkDLS DiskMark讀寫測試，平均讀取或寫入都是JHL7540最快。

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。

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。

HDTach 8MB小檔或32MB大檔讀取測試，JHL8540發揮其特性，平均都最快。

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。

Inhouse DiskBenchmark循序讀取速率以JHL8540最快，循序寫入是JHL7540最快。

Parkdale循序讀取以JHL8540最快，循序寫入則是JHL7540最快。

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。

(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。

(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。

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

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。

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。

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。

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。

Inhouse Diskbenchmark測試，隨機讀取/寫入曲線，看倌應可輕鬆自判。

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。

TxBench的讀取速率以JHL8540平均表現最佳，寫入速率是JHL7540較快。

(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。

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。

4K Q1T1項目，Crystal Diskmark軟體讀取或寫乳速率仍是JHL7540最快，
ASM3242墊底。

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。

4K Q1T1項目，TxBench讀取或寫入測試，JHL7540表現最快。

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。

4K QD16項目，Anvils軟體的讀寫測試以JHL8540最快，Z590最慢。

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。

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。

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。

4K QD64項目，AS SSD軟體裡，讀/寫速率以JHL8540最快。

(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。

AIDA64 Read Test Suite 8MB環境，Z590幾乎全輸ASM3242，JHL8540這
回逆轉完勝JHL7540。

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。

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。

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。

PCMark 7得分，不論是原始或換算分數都是AJHL7540最高分。

各細項的差異，直接貼圖比較。

PCMark 8不論是總得分或是頻寬還是JHL8540最高。

各細項的差異，直接貼圖比較。

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。

(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。

測試至此，作個簡單的測試總表：

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反而還慢
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。

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。

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