terça-feira, 5 de julho de 2011

Quanto melhor é a USB 3.0? Vale mesmo a pena?

Vocês se lembram de quando surgiram as conexões USB?? Já faz muito tempo! Isso aconteceu em 1996, ou seja, quinze anos atrás. Confesso que torci meu nariz para aquela conexão estranha e esquisita que queria desbancar as até então inabaláveis interfaces serial e paralela.  Mas o tempo provou que eu estava errado. Hoje em dia praticamente nenhum PC ou notebook dispõem das anciãs conexões, salvo por razões estritas de compatibilidade (isso acontece em alguns PCs corporativos). Atualmente qualquer dispositivo existente se comunica com os PCs via conexão USB, desde mouses, impressoras, telefones celulares, iPods, etc.

Em sua versão 1.0 a interface USB tinha a capacidade de transmitir dados a 1.5 Mbps (Mega bit por segundo). Era sofisticada e muito mais rápida que, por exemplo, uma interface serial que funcionava a no máximo 112 Kbps ou uma interface paralela que operava a 512 Kbps.

Perto do ano 2000, com a chegada dos PENDRIVES, minúsculos dispositivos de armazenamento baseados em memória flash (não volátil) apareceu a interface USB 2.0. Agora sim!! Os pendrives podiam ser lidos e gravados em velocidades muito maiores (até 480 Mbps) e com tal praticidade e comodidade foi decretada a morte dos disquetes. Afinal pendrives eram menores, tinham muito mais capacidade e graças à USB 2.0 muito mais rápidos para serem usados.

Foi quando em 2009 surgiu a tecnologia USB 3.0. Sua adoção foi lenta, pois nesta época ainda não havia toda a pressão por parte dos consumidores por meios mais velozes por dispositivos mais rápidos. Afinal a imensa maioria dos dispositivos com mouses e impressoras não precisam mesmo de maior velocidade.

De certa forma história se repetiu. Os discos rígidos externos se tornaram mais e mais populares. Principalmente com meio de backup dos dados dos PCs ou mesmo como espaço complementar aos computadores existentes. Mas com discos externos USB com 500 Gbytes ou ainda maiores, os arquivos se tornando mais extensos e mais volumosos o desempenho dos atuais dispositivos começou a se tornar insuficiente. Acesso mais lento e backups demorados.

A passos lentos começaram a surgir placas mãe para PC de mesa (desktops) com este recurso (USB 3.0) e mesmo assim apenas nos modelos mais sofisticados. Avançando rapidamente no tempo, chegando a Julho de 2011, boa parte dos computadores PCs ou notebooks já dispõe da nova interface. Às vezes com número reduzido de portas, mas já virou algo mais comum. Recentemente testei placas mãe com 8 ou 10 USBs das quais apenas duas eram 3.0 e notebooks com 4 portas USB das quais apenas uma era 3.0. Tudo bem, pois atualmente apenas os discos rígidos externos tiram proveito desta nova tecnologia.

Após esta longa, mas importante introdução, chegamos ao ponto chave deste texto. Quanto melhor é a USB 3.0 para uso com os discos externos?? É e muito!!!!

O cenário que montei para descobrir esta diferença foi baseado em um disco rígido SEAGATE MOMENTUS ST9500420AS do tipo SATA II de 500 GB, 2.5 polegadas e 16 MB de cache. Este disco foi montado em uma placa mãe GIGABYTE G1-KILLER, com processador Intel Core i7-920 (45 nm), 2.66 Ghz (2.93 Ghz em Turbo Boost), 6 GB DDR3 1333 Mhz de memoria RAM e Windows 7 Professional 64 bits.



Momentus  ST9500420AS 2.5”

Inicialmente o disco foi instalado diretamente na placa mãe para medir seu desempenho “máximo” possível. Veja abaixo o resultado obtido pelo programa HDTUNE.



O que se observa é o comportamento natural de um disco rígido nesta situação. Em um extremo do disco os dados são gravados com maior densidade e por isso tem desempenho melhor, maior taxa de transferência de informações. Por outro lado os dados gravados na outra extremidade do HD tem menor taxa de transferência. Isso se reflete nos dados 101 MB/s e 50 MB/s, com taxa média de 80 MB/s neste disco, que é um bom valor ainda mais para HDs de notebook como este Seagate ST9500420AS.  Também se observa que o tempo médio de acesso é de 17 ms (milissegundos), ou seja, qualquer parte do disco pode ser atingida pela cabeça de leitura neste tempo, sendo que a parte externa e parte interna têm tempos médios de acesso distintos (representados pela nuvem de pontos na imagem acima). Há ainda um dado importante a ser considerado que é o BURST RATE. Trata-se da taxa máxima de transferência que pode ser obtida em dado intervalo pequeno de tempo (mas não pode ser mantida assim por mais que breve momento – é um pico de desempenho máximo) que nesta situação foi de 165 MB/s.

Mudamos agora para o outro extremo. O MESMO HD foi montado em um “case” externo e plugado em uma conexão USB 2.0 da referida placa mãe. E foi obtido o seguinte diagrama pelo HDTUNE.



Usando a USB 2.0 o comportamento do disco muda completamente. A começar pela taxa de transferência média que cai de 80 MB/s para 33.1 MB/s. Além disso passa a não mais fazer diferença se o disco está sendo lido na parte interna ou externa, pois como a interface USB 2.0 tem limite em sua velocidade, isto acaba equalizando o desempenho em toda área do disco. A taxa máxima teórica seria de 480 Mbps, algo um pouco superior a 50 MB/s, mas que por caraterísticas do protocolo SATA e da construção do “case”, acaba ficando limitado a 33 MB/s. O tempo de acesso 16.1 ms é bem próximo do valor medido no caso anterior (17 ms), dentro da faixa de erro do programa. Só não entendi o BURTS RATE menor que a taxa média...


Case USB usado nos testes.


Por fim vamos ao teste mais esperado, com o mesmo HD Seagate montado no “case” USB 3.0 mostrado acima. Será que o desempenho é parecido com o do HD ligado na própria placa mãe?? Veja por si mesmo na figura abaixo.



Não é a toa que este diagrama se parece com o primeiro!! É quase irmão gêmeo!! Os valores de taxa mínima de transferência (50 MB/s), taxa máxima (101 MB/s) e taxa média (80 MB/s) diferem apenas nas casas decimais. Apenas o burst rate foi ligeiramente mais baixo (cerca de 8%). A conclusão prática é a seguinte :

Para este HD usado no teste tanto faz usar USB 3.0 ou porta SATA da placa mãe. O HD externo terá desempenho tão bom quanto se tivesso sido instalado no PC, em um dos conectores SATA da mesma.

E se o HD usado fosse mais rápido?? Bons HDs de 3.5” por vezes obtém taxas médias de transferência de 110 a 120 MB/s. Um SSD (disco baseado em memória flash) pode obter taxas de transferência de 250 a 300 MB/s. Pelos limites teóricos da USB 3.0 de 5 Gbps (cerca de 600 MB/s) isso ainda seria possível, mesmo considerando apenas a metade do limite máximo teórico. Assim ao buscar por um novo PC ou notebook e se você é usuário de discos externos, seja para backups ou para uso quotidiano, é impossível pensar em abrir mão do recurso USB 3.0 que se tornou popular e presente em boa quantidade de novos dispositivos.

Existe um outro “fator oculto” a favor dos discos externos usados em portas USB 3.0. Quando se copia uma grande quantidade de arquivos pequenos, nesta situação a menor velocidade se faz sentir de forma mais pronunciada pois as “inda e vindas” do sistema operacional para cada arquivo pequeno traz maior lentidão. É algo que não acontece quando usado sob USB 3.0, mais um ponto a favor.

Por fim o último e importante comentário. Os CABOS usados em “cases” USB 3.0 são próprios e especiais. São mais robustos e  mais “gordinhos” pois seus exigem um nível maior de tráfego de dados. Se usar o cabo errado, aquele cabo que usava no outro HD externo, pode não funcionar ou ficar bem mais lento.


Detalhe do cabo USB 3.0 diferente e mais robusto



PS: iria publicar a parte final do AMD LLANO, o notebook fornecido para testes pela AMD. Testes prontos, falta apenas compilar os dados e redigir o texto. Fica para a próxima semana.



12 comentários:

  1. Ótimo teste Xandó!!! Eu estava pensando em comprar um HD externo com USB 3.0, agora então com esses lucidativos testes, vou definitivamente fechar o meu e substituir meu WD Mybook essential!

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  2. Oi Daniel!! Obrigado pela força!!
    Na verdade este teste foi simples, até singelo, mas suficientemente esclarecedor para, pelo menos para mim, não deixar de exigir USB 3.0 na compra de futuros PCs.

    Ahhhh, algo importante : o seu HD externo TEM QUE SUPORTAR USB 3.0, não adianta pegar um HD com case antigo e só porque plugou em uma outra USB (3.0) achar que vai funcionar mais rápido. Veja na antepenúltima foto que o case que eu usei era próprio para 3.0, aliás comprado por US$ 21 no DealExteme!!

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  3. Muito legal mesmo. Gostei do review sobre Sony Vaio série Y, e estou quase comprando um. Pretendo expandir a memoria RAM para 4Gb e colocar um SSD Corsair 120gb... só faltava uma UBS 3.0 para eu usar um HD externo com alta velocidade.

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  4. Caro Cris obrigado pelas palavras!! De fato quando mais e mais notebooks tiverem USB 3.0 vai ficar cada vez melhor! Abraços

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  5. Olá Xandó. Excelente matéria.

    Posso publicar estas e outras em meu blog ?
    www.moshe.com.br

    Mencionando a fonte, lógico !!!

    Abs
    Moshe

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  6. Caro Moshe obrigado pelas gentis palavras. Sim eu não me importo que publique no seu blog. Mas faça da seguinte forma : cite fonte (blog FXREVIEW - com hyperlink), autor (Flavio Xandó) e link para o texto original publicado aqui. Não use encurtador de URLs, use os links completos.

    E se tiver algo também legal no seu site, farei a mesma coisa (claro que te peço permissão primeiro). É legal podermos compartilhar e fazer este tipo de intercâmbio!! Grande abraço!!

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  7. Feito...
    http://www.nuvembr.com/moshecombrblog/?p=729

    Já encomendei meu KIT 3.0. Note + HD + Placa, kkkkk

    Meu blog tem pouco conteúdo técnico de TI. Mas se algo interessar, fique a vontade.

    Grande Abraço

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  8. Legal Moshe, vi o texto publicado. Legal podermos fazer um intercâmbio!! Fique a vontade no futuro, avise-me e manda ver!! Grande abraço

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  9. Tenho um MacBook Air com usb 3.0 e uma case para hd externo com usb 2.0.
    para aproveitar melhor o computador posso colocar um hd 3.0 neta case 2.0 e ter performance de comunicação em usb 3.0?

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    1. Caro Maurício sua pergunta é bem pertinente. O que é 2.0 ou 3.0 é a interface e não o HD propriamente dito. Os HDs são SATA que são tão rápidos quanto a USB 3.0. Se você colocar um HD no case 2.0 e plugra no seu Macbook Air que tem USB 3.0 você terá desempenho de 2.0, ou seja, entre 20 e 30 MB/s no máximo. Abs

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  10. Excelente Matéria !! Estava em dúvida no desempenho de uma case USB 2.0 e 3.0 e vi que a diferença e notória !!

    Parabens

    Patrick

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  11. Boa tarde Flávio.
    Fiz um teste aqui com USB3.0 em um HD externo Samsung USB3.0.
    Ao copiar um arquivo de 1G a taxa de transferencia ficou em 33MB/segundo. Ao copiar 1.847 arquivos totalizando 12 MB, a taxa de transferencia caiu para 2,05MB/segundo. Diferença gritante. Sou leigo, mas me disseram que o funcionamento do UBS é assincrono (taxa de bits não é constante) e que um HD com conexão thunderbolt ou firewire a taxa de bits é constante. sem esta queda brusca de performance. Será? Abraço!!

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