USB 3.0

Kürzlich habe ich getestet, wie schnell USB 3.0 mit einer durchschnittlichen 2,5″-Festplatte sein kann.

Der „Universal Serial Bus“, kurz USB, wurde bereits 1996 in der Version 1.0 von Intel als universelle Schnittstelle für Peripheriegeräte aller Art entwickelt und eingeführt. 1998 folgte die Version 1.1. Beide Versionen boten eine Geschwindigkeit von 12 MBit/s, was die Nutzung für Massenspeicher auch damals schon ziemlich uninteressant machte, auch wenn dies in der Spezifikation grundsätzlich vorgesehen war. Praktisch erreicht man bei USB 1.1 nur etwa 900 KB pro Sekunde, so dass die Übertragung einer 50 MB grossen Datei fast eine Minute dauert. Zum Vergleich: Mein alter Atari 1040STe hat bereits Mitte der 1990er Jahre rund 5 MB/s auf einer externen Festplatte über einen ACSI-SCSI-Adapter erreicht.

Das nachfolgende Diagramm ist die Messung eines „historischen“ USB-Sticks – „DiskOnKey“ – von M-Systems mit einer Kapazität von 128 MB der nur USB 1.1 unterstützt:

DiskOnKey 128MB
Ein USB-Stick mit einer Kapazität von 128 MB von M-Systems

HDTune mit DiskOnKeyGeschwindigkeitsmessung mit dem „DiskOnKey“

Im Jahr 2000 folgte USB 2.0 mit einer erhöhten Geschwindigkeit von 480 MBit/s. Externe Festplatten für dieses System waren ab 2002 verfügbar und erreichten etwa 30-40 MB pro Sekunde. Dieser Standard blieb fast 10 Jahre lang unverändert.

USB 3.0 wurde als Nachfolger zu USB 2.0 im November 2008 vom USB Implementers Forum eingeführt. Es dauerte danach aber noch eine ganze Weile, bis diese Technik auch praktisch verfügbar war. Mittlerweile, im Juli 2011, ist USB 3.0 auch in der Praxis angekommen – es gibt sowohl Mainboards, die mit USB 3-Controllern ausgestattet sind, wie auch Controller zum Nachrüsten existierender Computer in verschiedenen Variationen. Externe Festplatten und USB-Sticks mit USB 3.0 sind ebenfalls leicht zu bekommen.

Der Standard erhöht die maximale Übertragungsgeschwindigkeit auf 5 GBit/s, was mehr als das Zehnfache gegenüber USB 2.0 ist. Auch der maximal zulässige Strombedarf angeschlossener Geräte wurde erhöht von 500 mA (bzw. 2,5 Watt) auf 900 mA (bzw. 4,5 Watt), so dass auch der Betrieb von 2,5″-Festplatten ohne separate Stromversorgung kein Problem mehr ist (siehe dazu auch Mini-FAQ: Notebook-HDDs an USB). Der Anschluß wurde außerdem um fünf zusätzliche Kontakte erweitert, aber durch die Steckerform ist das System abwärtskompatibel – USB 3.0-Geräte lassen sich auch an USB 2.0-Ports betreiben und umgekehrt.

Durch die hohe Geschwindigkeit ist USB 3.0 vor allem für den Betrieb externer Massenspeicher interessant. Genau diesen Aspekt habe ich mir einmal genauer angesehen.

Controller

Der Controller ist ein DeLOCK 89284. Dieses Modell basiert auf dem VIA VL800, bietet vier externe USB 3.0-Ports und ist für den Betrieb in einen PCIe 2.0-Steckplatz vorgesehen. Ein zusätzlicher Molex-Anschluß stellt die stabile Stromversorgung der angeschlossenen Geräte sicher.

Delock USB3-Controller

Festplatte

Durch den Umbau meines Netbooks auf eine SSD vor einiger Zeit hatte ich noch eine 160 GB-Festplatte übrig – nicht extrem schnell, aber groß genug für den Transport größerer Datenmengen und immer noch schneller als die meisten USB-Sticks.

Diese Festplatte habe ich in ein externes Gehäuse, konkret ein ICY BOX IB-231StU3-G von RaidSonic, eingebaut. Das Gehäuse wird mit einem passenden Anschlußkabel geliefert und ist für den Betrieb ohne separates Netzteil gedacht, was bei USB 3.0-Ports auch kein Problem sein sollte – allerdings kann man dennoch ein 5 V-Netzteil anschließen, wenn nötig.

ICY Box IB231

Die Status-LED leuchtet beim Betrieb an USB 3.0 blau und bei USB 2.0 rot. Bei Zugriffen blinkt die LED. Der Micro-USB 3.0-Anschluss ist für das mitgelieferte Kabel mit erweitertem Stecker gedacht – zur Not kann man aber auch ein USB 2.0-Kabel verwenden – dann wird nur ein Teil der Buchse verwendet und die Festplatte läuft dann natürlich nur im langsameren USB 2.0-Modus.

Benchmarks

Nachfolgend der direkte Vergleich des Betriebs an USB 2.0 und USB 3.0.

Bei USB 2.0 wird die begrenzte Bandbreite sehr deutlich – die Lesegeschwindigkeit ist auf etwa 33 MB/s begrenzt.

Samsung USB2
Test mit USB 2.0

Mit USB 3.0 ist nur noch die Festplatte selbst der begrenzende Faktor und man erkennt deutlich die typisch abfallende Kurve zum Ende der Kapazität hin. Obwohl es sich nur um eine relativ langsame Notebook-Festplatte handelt, ist die Geschwindigkeit am Anfang mit rund 67 MB/s mehr als doppelt so hoch wie bei USB 2.0. Auch im Gesamtdurchschnitt ist die Geschwindigkeit immer noch deutlich höher, als über USB 2.0.

Samsung USB3
Test mit USB 3.0

Bei schnelleren Festplatten sind entsprechend höhere Werte zu erwarten, nachdem die theoretische Geschwindigkeitsgrenze von USB 3.0 bei über 400 MB/s liegt.

Mehr Komfort mit internem Hub

USB 3.0 ist bezüglich der Verkabelung kritischer als USB 2.0 – die externe Festplatte liess sich nur mit dem mitgelieferten, ca. 80 cm langen Kabel stabil betreiben. Bei einem längeren Kabel mit 1,80 Meter Länge wurde die Festplatte zwar erkannt, aber jede Datenübertragung brach nach einigen Sekunden ab – auch mit aktiver Stromversorgung der Festplatte.

Daher habe ich zusätzlich einen aktiven USB 3.0-Hub auf Basis eines VIA VL810 in einen freien 3,5″-Schacht eingebaut, der bequem von vorne zugänglich ist und einen stabilen Betrieb der externen Festplatte ermöglicht.

Interner USB3-Hub
Interner USB 3.0-Hub

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