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USB Type-c 雷电3等各接口传输协议带宽速度比较

电脑装机员小李整理编辑2020-11-07【硬件】

很多人接触存储类的电子产品多年,手上势必会囤积大量老旧的设备舍不得丢,想要和新设备兼容使用。这就涉及到这些新老设备共同使用的时候,数据传输到底是哪一边拖了后腿,做到心中有数。而且,手上的设备过不了多久就会变成老旧设备,如何为未来升级预留空间,也值得弄清楚一些USB type-c 雷电3等各接口传输协议带宽速度的区别。

USB

USB版本 理论最大传输速率 速率称号 最大输出电流 推出时间
USB1.0 1.5Mbps(192KB/s) 低速(Low-Speed) 5V/500mA 1996年1月
USB1.1 12Mbps(1.5MB/s) 全速(Full-Speed) 5V/500mA 1998年9月
USB2.0 480Mbps(60MB/s) 高速(High-Speed) 5V/500mA 2000年4月
USB3.0(USB 3.1 Gen 1) 5Gbps(500MB/s) 超高速(Super-Speed) 5V/900mA 2008年11月/2013年12月
USB3.1 Gen 2 10Gbps(1280MB/s) 超高速+(Super-speed+) 20V/5A 2013年12月

Type-c

Type-C只是在名义上统一了接口,让数据线可以正反两插更符合人工学了。其次,Type-C理论上支持先进的传输协议。

Type-C的速度看USB传输协议

雷电3

雷电接口是由Intel开发制定的,苹果有参与,接口为mini DP,此前因为雷电仅苹果设备上使用,再加上会用雷电mini DP接口的外设的价格都非常高,所以推广难度很大,直到Intel看见USB Type C逐渐普及之后,就宣布将雷电3的原接口mini DP改为USB Type C。

因此,USB Type C只是雷电3的依附接口类型,外形看起来一样,但是雷电3可以实现Type C的绝大多数功能,并且传输效率更高,而为了区分雷电3接口,该接口会在附近使用一个“闪电”标志。

因此,现在的雷电3接口,可以看成是原有的雷电3抛弃mini DP接口改用USB Type C接口后,再配合USB 3.1标准而出现的产物,而这个接口的性能极其强大,传输速度高达双向40Gbps,这也就意味着有足够的带宽来外接各类扩展坞,比如高性能独立显卡。你可以想象一下,买了一台不带独显的轻薄本,仅一个雷电3接口就能外接GTX1080Ti的感觉。

SATA

硬盘baiSATA 1.0 的实际读写速率是150MB/s,带宽1.5Gb/s。

硬盘duSATA 2.0的实zhi际读写速率是300MB/s,带宽3Gb/s。

硬盘SATA 3.0的实际读写速率是600MB/s,带宽6Gb/s。

目前基本就是SATA2(出现在老主板、新笔记本的光驱位)和SATA3两个常见的,对应3Gbps和6Gbps的理论带宽,也就是375MB/s和750MB/s的速度。而且基于SATA协议,有两位要用来做数据校检,实际上是300MB/s和600MB/s的理论带宽。所以,分清是不是SATA2就行了,比如笔记本光驱位加固态,如果是SATA2,就没必要买太好的SSD了。

NGFF/M.2

M.2接口是Intel推出的一种替代mSATA的新的接口规范,也就是我们以前经常提到的NGFF,即Next Generation Form Factor。M.2的接口也有两种不同的规格,分别是“socket2”和”socket3”

USB Type-c 雷电3等各接口传输协议带宽速度比较1

看似都是M.2接口,但其支持的协议不同,对其速度的影响可以说是千差万别,M.2接口目前支持两种通道总线,一个是SATA总线,一个是PCI-E总线。当然,SATA通道由于理论带宽的限制(6Gb/s),极限传输速度也只能到600MB/s,但PCI-E通道就不一样了,带宽可以达到10Gb/s,所以看似都为M.2接口,但走的“道儿”不一样,速度自然也就有了差别。

USB Type-c 雷电3等各接口传输协议带宽速度比较2

M.2接口的SSD分为两种,一种是Socket 2,一种是Socket 3,Socket 2支持SATA和PCI-E 3.0×2通道,Socket 3支持PCI-E 3.0×4通道,以每条PCI-E 3.0的带宽是8Gbps来计算,可以得出:即使是半速的PCI-E 3.0×2也比SATA 3.0接口6Gbps的理论带宽快1.6倍。

PCIE

PCI Express 版本 编码方案 传输速率 吞吐量
×1 ×4 ×8 ×16
1.0 8b/10b 2.5GT/s 250MB/s 1GB/s 2GB/s 4GB/s
2.0 8b/10b 5GT/s 500MB/s 2GB/s 4GB/s 8GB/s
3.0 128b/130b 8GT/s 984.6MB/s 3.938GB/s 7.877GB/s 15.754GB/s
4.0 128b/130b 16GT/s 1.969GB/s 7.877GB/s 15.754GB/s 31.508GB/s
5.0 128b/130b 32 or 25GT/s 3.9 or 3.08GB/s 15.8 or 12.3GB/s 31.5 or 24.6GB/s 63.0 or 49.2GB/s

关于接口和传输协议的一些概念

传输速率为每秒传输量GT/s,而不是每秒位数Gbps,因为传输量包括不提供额外吞吐量的开销位; 比如 PCIe 1.x和PCIe 2.x使用8b/10b编码方案,导致占用了20% (= 2/10)的原始信道带宽。

GT/s —— Giga transation per second (千兆传输/秒),即每一秒内传输的次数。重点在于描述物理层通信协议的速率属性,可以不和链路宽度等关联。

Gbps —— Giga Bits Per Second (千兆位/秒)。GT/s 与Gbps 之间不存在成比例的换算关系。

PCIe 吞吐量(可用带宽)计算方法:

吞吐量 = 传输速率 * 编码方案

例如:PCI-e2.0 协议支持 5.0 GT/s,即每一条Lane 上支持每秒钟内传输 5G个Bit;但这并不意味着 PCIe 2.0协议的每一条Lane支持 5Gbps 的速率。

为什么这么说呢?因为PCIe 2.0 的物理层协议中使用的是 8b/10b 的编码方案。 即每传输8个Bit,需要发送10个Bit;这多出的2个Bit并不是对上层有意义的信息。

那么, PCIe 2.0协议的每一条Lane支持 5 * 8/10 = 4 Gbps = 500 MB/s 的速率。

以一个PCIe 2.0 x8的通道为例,x8的可用带宽为 4 * 8 = 32 Gbps = 4 GB/s。

同理,

PCI-e3.0 协议支持 8.0 GT/s, 即每一条Lane 上支持每秒钟内传输 8G个Bit。

而PCIe 3.0 的物理层协议中使用的是 128b/130b 的编码方案。 即每传输128个Bit,需要发送130个Bit。

那么, PCIe 3.0协议的每一条Lane支持 8 * 128/130 = 7.877 Gbps = 984.6 MB/s 的速率。

一个PCIe 3.0 x16的通道,x16 的可用带宽为 7.877 * 16 = 126.031 Gbps = 15.754 GB/s。

由这些可计算出上表中的各项数据。

文章评论

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  • yoou:666666666666
  • 电脑故障网:这是本系统第一条评论,测试一下。

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