實測！USB 3.0 埠插滿周邊，傳輸速度會掉嗎？
再次提起 USB 3.0 這個菜市場老梗，如果不換點新花招，看起來也無趣的很。所以這次要來個阿呆的小實驗，把 USB 3.0 連接埠插滿裝置，同時跑軟體測速，驗證規格上號稱「多埠同時傳輸資料、彼此干擾降低」的說法對不對。
USB Root Hub分頻寬
筆者會想出這看似無聊的議題，當然還是有一些前因後果，研究題目發想起源其實也很簡單。在以往USB 1.0、USB 2.0世代產品的使用經驗上，許多人都發現到裝置接得越多，同時間傳輸資料的速度會掉很大。這現象一般會以USB屬於頻寬分享的架構來解釋之，實際上也是如此。
因為各世代USB控制器（host controller），內部架構亦具有集線器（hub）的設計，其用意和特性與外接式集線器相同，都是用來變出更多實體連接埠。可簡單視為每個USB控制器核心，原則上只能連接1個裝置，但是為了提供充足的連接埠，所以內建整合｢根｣集線器（root hub）。
▲在裝置管理員裡面可以看到，USB都會包含控制器（host controller）和根集線器（root hub）兩種元素。
理想與現實難以並存
至於為何會這樣設計，跟眾多因素有關。如果為了追求傳輸效率而讓每個連接埠擁有獨立控制核心，會牽動成本、電路設計複雜度、電路體積等問題。再者，控制器最終都得連接到系統匯流排介面上，這樣的設計和主機板一口氣配置數顆控制器的結果相同，都會占用許多寶貴的PCI、PCI-E匯流排通道，因而難以實現。
況且會連接一堆周邊裝置，同時傳輸大量資料的人是極少數，所以獨立的電路設計沒有太多實質效益。而直接在控制器內部加入根集線器，讓多個裝置共享1個控制核心資源，算是成本與實用性的折衷方案。至於缺點，則是連接在同組根集線器上的裝置，得共享可用資料傳輸頻寬。
USB 3.0同樣內建Hub
那麼USB 3.0的架構設計同樣如此嗎？很不幸的，答案是｢一樣｣！只不過在USB-IF制定的規範上，標榜資料傳輸架構經過最佳化設計，可以改善以往多裝置同時傳輸資料降速的老毛病。這裡就針對目前USB 3.0相關裝置規格特點，準備了以下測試平台。
▲主機板附加的第三方USB 3.0控制器，都是2個連接埠設計，準備2個外接儲存裝置，就能進行各項極速驗證。
| 測試平台設定 | |
| 處理器 | Intel Core i7-2600K |
| 主機板 | Asus P8Z68-V（ASMedia ASM1042） GIGABYTE GA-H67A-UD3H（NEC µPD720200） GIGABYTE GA-Z68XP-UD3P（Etron EJ168） |
| 記憶體 | Kingston HyperX DDR3-1600 4GB Kit |
| 顯示卡 | Asus ENGTX560 Ti DCII/2DI/1GD5 |
| 硬碟 | Kingston SSDNowV 64GB（測試平台） OCZ Agility 3 240GB x 3 |
| 作業系統 | Microsoft Windows 7 Ultimate 64bit SP1 |
| 外接盒 | Asus Leather II External HDD USB 3.0（SATA 6Gb/s） |
我們挑選搭載ASMedia、Etron、NEC，這3家常見USB 3.0控制器的主機板，一律將韌體與驅動程式更新到最新版本。這些控制器都是2個連接埠設計，所以準備Asus Leather II External HDD USB 3.0和Raidon GR3630-SB3這2款外接盒，並搭配OCZ Agility 3固態硬碟來實測。
(後面還有：實測結果)
延伸閱讀：
速度平均掉20％以上
▲ASMedia控制器擁有最佳傳輸速度，最高可達275.6MB/s，同時傳輸速度總和為322.3MB/s。
▲雖然ASMedia控制器跑得快，2個裝置同時傳輸的效能變化，明顯有頻寬分配不一的現象，速度一高一低。
USB 3.0傳輸速率為5Gbps，理論頻寬達500MB/s，遇上採用SATA 6Gb/s介面設計的裝置端橋接晶片，理想傳輸速度也是以500MB/s為標竿，但筆者認為實務上只要能達到400MB/s就算很棒了。參考數據圖可發現，個別單一測試狀態下，Etron和NEC幾乎都卡在200MB/s左右，只有ASMedia能衝到270MB/s以上。這個結果可以看出，裝置端橋接器晶片效能還有改善空間。
▲單一裝置傳輸測試下，Etron控制器速度表現不如ASMedia，和NEC同樣並未達到220MB/s，比ASMedia慢了些。
▲2個裝置同時運作，Etron控制器傳輸速度折損最少，各裝置獲得的資源也頗為均等，所以速度降幅相近。
至於同步進行測試時，是以Etron速度折損最少，讀寫速度降低範圍在9～23％左右。反觀ASMedia和NEC控制器，速度降幅介於9～45％之間。以傳輸速度數據進一步來分析，連接到Etron和NEC控制器的裝置，都是有相近的降低幅度。反觀ASMedia並不成比例，測試結果像是將多數資源給予其中1個裝置，所以速度一高一低。
▲NEC控制器個別測試裝置的傳輸速度，都和Etron相當接近，並未有ASMedia那般高速暴走的演出。
▲在2個裝置同時傳輸測試部分，NEC控制器速度折損幅度頗高，總和速度略低於Etron，但是降幅平均。
USB 3.0極限有待考驗
總和來說，USB 3.0確實還是存在頻寬共享的問題。即便是效能最好的ASMedia控制器，2個裝置同時測試的總傳輸頻寬，也不過在322.3～378.4MB/s之間。不過回歸現實來說，除非你的電腦全都配備高速固態硬碟，否則現階段不需要擔心這樣的頻寬共享問題。
