Test: USB 3.0 und SATA 6 GBit/s auf dem AMD 890GX

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USB3_1_rsWas bereits auf der CES seinen Anfang nahm, setzte sich auf der diesjährigen CeBIT im verstärkten Maße fort. Kaum ein Mainboardhersteller konnte nicht mit einer Platine ohne USB 3.0 und SATA 6 GBit/s aufwarten. Die höheren Übertragungsgeschwindigkeiten der aktualisierten Standards werden aggressiv beworben, doch wo liegt der Nutzen für den Endkunden? Wir wollen den technischen Hintergrund von USB 3.0 und SATA 6 GBit/s einmal etwas beleuchten und uns zudem in der Praxis einige Beispiele anschauen, um zu ergründen, wo die Vorteile der höheren Datenübertragung von Nutzen sein könnten.

Zuerst aber geht uns Dank an Notebooksbilliger.de, die uns mit der nötigen Hardware versorgt haben, auf die wir auch direkt näher eingehen wollen.

Beginnen wollen wir dabei mit der Seagate Barracuda XT 7200.12, einer der ersten Festplatten mit SATA-6 GBit/s-Schnittstelle. Sie verfügt über eine Kapazität von 2 TB, arbeitet mit 7200 Umdrehungen pro Minute und kann mit einer Cache-Größe von 64 MB aufwarten. Der Preis für die Festplatte beträgt rund 215 Euro bei Notebooksbilliger.de. Inzwischen ist auch ein Modell von Western Digital in Deutschland erhältlich, allerdings nur mit einer Kapazität von 1 TB.

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Bei der Festplatte selbst handelt es sich um ein Standard-Modell in 3,5 Zoll. Rein äußerlich ist der Festplatte der neue Übertragungs-Standard nicht anzusehen.

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Auch ein Blick auf die detaillierte Beschreibung der Festplatte lässt keinerlei Rückschlüsse auf den schnelleren Übertragungsstandard zu.

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Wer sich dies vom eigentlichen Anschluss verspricht, wird ebenfalls enttäuscht. Die Serial-ATA-Schnittstelle ist weitestgehend auf- und abwärtskompatibel und somit unterscheiden sich auch die Anschlüsse nicht.


Serial ATA Revision 3.0 wurde Mitte 2008 verabschiedet und sieht eine Verdopplung der Übertragungsrate im Vergleich zum Vorgänger vor. Um eine Auf- und Abwärtskompatibilität zu gewährleisten, hat man sich dazu entschieden den bisherigen Anschluss-Typ beizubehalten. Rein technisch wäre es auch nicht nötig gewesen diesen zu wechseln, denn der bisherige Anschluss verfügt über ausreichend Kontakte um die nötige Übertragungsrate zur gewährleisten.

Einzig für 1,8-Zoll-Festplatten in LIF-Bauart und optische Laufwerke mit einer Bauhöhe von nur 7 mm wurde eine neue Steckerverbindung konzipiert.

Doch nicht nur an der reinen Übertragungsrate hat die Serial ATA International Organization gearbeitet, auch einige Neuerungen wurden in den aktualisierten Standard eingebaut. Darunter ist eine Erweiterung des Native Command Queuing um das sogenannte isochrone Streaming. So entscheidet die Festplatte bei mehreren zeitgleichen Anfragen nicht nur selbst über die Reihenfolge, in der sie abgearbeitet werden, garantiert durch die isochrone Übertragungsrate auch eine minimale Datenrate.

Die schnellsten SSDs für die SATA-3-GBit/s-Schnittstelle reizen diese inzwischen aus. Aus diesem Grund wurde ein schnellerer Standard nötig, der gerade den schnellen SSDs zugute kommt. Ein User unseres Forums konnte sich bereits eine der schnellen SSDs mit SATA-6GBit/s-Schnittstelle anschauen und hat einen Vergleich zwischen den beiden Standards aufgestellt. Den Thread von sanic findet ihr im SSD-Unterforum.


Erster Hardware-Bestandteil, den wir für unseren Test benötigen, ist die Icy Box IB-318StU3-B, die intern einen SATA-Anschluss und extern USB 3.0 zur Verfügung stellt. Diese ist bei Notebooksbilliger.de für rund 40 Euro erhältlich. Platz findet darin jede 3,5-Zoll-Festplatte mit SATA-Anschluss.

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Die Icy Box besteht aus schwarz lackiertem Aluminium und macht einen sehr hochwertigen Eindruck. Nichts wackelt und alles scheint an seinem Platz. Für den Einsatz auf dem heimischen Schreibtisch liegt eine Halterung bei, welche das Gehäuse in senkrechter Position hält.

Zwar dürfte auch der Einsatz von Aluminium ausreichen, um die Festplatte zu kühlen, dennoch besteht die Front aus einer gelochten Aluminium-Platte, die zusätzlich für frische Luft sorgt. Außerdem befinden sich hier jeweils eine rote und blaue LED, welche Auskunft über den Betriebszustand der Festplatte geben.

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Schon wesentlich interessanter ist die Rückseite. Auf ihr befindet sich ein Ein/Ausschalter sowie die beiden Anschlüsse für die Stromversorgung und USB. Das beiliegende Netzteil ist recht kompakt, dennoch kommt man an den Komfort einer 2,5-Zoll-Festplatte, die gänzliche ohne Netzteil auskommt, nicht heran. Auf den verwendeten und anders aussehenden Stecker Typ B gehen wir später noch etwas genauer ein.

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Die Montage der Festplatte gestaltet sich recht einfach. Eine Schraube am Gehäuse muss entfernt werden und schon kann der Einschub herausgezogen werden. In diesen wird die Festplatte dann eingesetzt und an den SATA- sowie Stromanschluss angedockt. Vier Schrauben fixieren die Festplatte dann im Einschub.

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Hier noch einmal ein genauer Blick auf die Platine im Gehäuse. Auf ihr befindet sich der Controller sowie alle wichtigen Komponenten zur Stromversorgung.


Anders als der SATA-6GBit/s-Standard hat sich bei USB 3.0 an der Steckverbindung etwas getan. Auf die technischen Details wollen wir an dieser Stelle etwas genauer eingehen.

USB 3.0 soll Datenraten von 5 GBit/s im SuperSpeed-Modus ermöglichen. Um diese höhere Datenrate gegenüber USB 2.0 (480 MBit/s) zu erreichen, wird ein zusätzliches Datenleitungspaar plus dazugehöriger Masseanschluss notwendig. Insgesamt werden fünf weitere Kontakte benötigt und somit auch eine neue Steckverbindung und neue Kabel.

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Die neuen Stecker von Typ A (rechts) und B (links) sind auf obigem Bild zu sehen. Abwärtskompatibel ist allerdings nur der Stecker vom Typ A. Alle bisherigen USB-Geräte lassen sich an einem USB-3.0-Port anschließen. Ausnahmen sind Stecker vom Typ B, Mini-B, Micro-B und Mini-A. Bei allen Steckern des Typs B wurden Anbauten notwendig, die es zwar erlauben alte Stecker in neue Buchsen zu stecken, allerdings nicht neue Stecker in alte Buchsen. Hierfür sind Adapter notwendig, von denen wir allerdings bisher noch keine zu Gesicht bekamen.

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Weitere Neuerungen von USB 3.0 sind:

Während es bei USB 2.0 auch erlaubt war sein Geräte "USB 2.0 kompatibel" zu nennen, wenn es nicht die höchste Geschwindigkeitsklasse erreichte, müssen USB-3.0-Geräte die sich"USB 3.0 kompatibel" nennen wollen auch den SuperSpeed-Modus unterstützen.

Die Benchmarks werden nun zeigen müssen, was wirklich in den neuen Standards steckt und ob es sich ein Umstieg für den Benutzer auch lohnt.


Bevor wir aber mit den ersten Benchmarks beginnen, wollen wir das Testsystem kurz vorstellen, auf dem wir die Messungen durchführten:

Mit dem CrystalDiskMark, HD Tune und dem ATTO-Tool verwendeten wir die üblichen Benchmark-Programme um die synthetischen Tests durchzuführen. Zusätzlich wählten wir jeweils noch etwas praktischere Ansätze und kopierten ein 10 GB großes Image sowie rund 5000 Dateien mit einer Gesamtgröße von ebenfalls 10 GB und maßen die Zeit die für den Kopiervorgang benötigt wurde. In den gegenübergestellten Benchmarks haben wir links immer den älteren Standard und rechts den neuen platziert.

Crystal_3GBIT_rs Crystal_6GBIT_rs

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Im ersten Vergleich zwischen SATA 3 GBit/s und 6 GBit/s zeigte sich bereits recht deutlich, dass selbst eine noch so schnelle herkömmliche magnetische Festplatte nicht in der Lage ist, den SATA-3-GBit/s-Standard vollständig auszunutzen. Daher sind keinerlei bzw. nur sehr geringe Unterschiede zu erkennen.

HD_Tune_Read_3GBIT_rs HD_Tune_Read_6GBIT_rs

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Das bereits in den ersten Messungen gefestigte Bild setz sich auch unter HD Tune fort. Zwischen den beiden SATA-Geschwindigkeiten sind keinerlei Unterschiede feststellbar ...

HD_Tune_Write_3GBIT_rs HD_Tune_Write_6GBIT_rs

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... unabhängig davon, ob Daten nun gelesen oder geschrieben werden soll.

ATTO_3GBIT_rs ATTO_6GBIT_rs

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Besonders deutlich wird diese Einschränkung der Geschwindigkeit mit ATTO bei dem die Balken auf rund 140 MB/s festgenagelt sind.

SATA_Kopie_1

SATA_Kopie_2

Wie nicht anders zu erwarten zeigten sich dann auch in den Praxis-Tests kaum Unterschiede im Zeitraum, der benötigt wird, die Daten zu kopieren.


Kommen wir nur aber dazu USB 2.0 gegen den neuen Standard in der dritten Generation zu vergleichen.

Crystal_USB2_rs Crystal_USB3_rs

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Bereits im CrystalDiskMark wird deutlich, welche Vorteile USB 3.0 gegenüber dem älteren Standard hat. Konnten vormals maximal nur rund 32 MB/s übertragen werden, sind es nun rund 140 MB/s beim Lesen und 135 MB/s für das Schreiben von Daten.

HD_Tune_Read_USB2_rs HD_Tune_Read_USB3_rs

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Für das Lesen und Schreiben unter HD Tune gilt für USB 2.0 auch die Grenze von rund 35 MB/s. Unter Verwendung von USB 3.0 erreichen wir hier weitaus bessere Werte, die anfangs bei 135 MB/s liegen und nur bis auf etwas mehr als 25 MB/s abfallen.

ATTO_USB2_rs ATTO_USB3_rs

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Auf den ersten Blick sieht der Vergleich zwischen USB 2.0 und 3.0 im ATTO-Benchmark gleichwertig aus, doch wirft man einen Blick auf die absoluten Zahlen wird der Unterschied deutlich.

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Was synthetische Benchmarks nicht immer darstellen können, sollen nun praxisnahe Tests zeigen. So erlaubt die höhere Transferrate eine deutlich schnellere Übertragung von größeren Daten. Das 10 GB Image benötigt unter USB 2.0 mehr als sieben Minuten. Mit USB 3.0 liegen wir bei knappen drei Minuten. Bei kleineren Dateien mit gleicher Gesamtgröße sieht das Bild ähnlich aus. Natürlich ist die Gesamtzeit etwas höher, der Unterschied ist dennoch deutlich.


Das Fazit zu USB 3.0 und SATA 6 GBit/s müssen wir getrennt voneinander betrachten:

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Oftmals werden neue Standards in den Markt gedrückt, weit bevor ein praxistauglicher Einsatz überhaupt Sinn ergibt. Dies ist in unseren Augen bei USB 3.0 und SATA 6 GBit/s etwas anders. Beginnen wollen wir aber bei dem neuen SATA-Standard.

Die Vorteile des neuen Standards gegenüber dem Vorgänger sind schnell und einfach erklärt. Die doppelt so hohe Datenrate ermöglichen vor allem SSDs noch höhere Übertragungsgeschwindigkeiten. Viele SSDs reizen SATA 3 GBit/s vollständig aus und sind daher durch den Einsatz dieses Standards eingeschränkt. SATA 6 GBit/s ermöglicht hier wieder ein Wachstum, was sich auch sehr gut im User-Test von sanic und er Crucial-SSD nachvollziehen lässt.

Für "normale" magnetische Festplatten lohnt es allerdings noch nicht auf den neuen Standard umzusteigen. Höchstens der Cache der Festplatten könnte hier profitieren, in den Tests konnte wir aber keine Verbesserung feststellen. Es dürfte auch noch einige Zeit dauern bis mechanische Datenträger an die Übertragungsrate von SATA 3 GBit/s heranreichen.

Anders sieht unser Fazit für USB 3.0 aus. Zwar bietet USB 2.0 theoretisch eine Übertragungsrate von 480 MBit/s, was 60 MB pro Sekunde entsprechen würde, in der Praxis ist man von diesen Werten aber meist weit entfernt. USB 2.0 stellt für den Benutzer also aktuelle und schon einige Zeit eine Limitierung dar. Diese wird durch USB 3.0 vollständig aufgehoben. Die von uns erreichten Werte von rund 110 MB pro Sekunde sprechen eine deutliche Sprache und sind besonders bei großen Datenmengen von Bedeutung.

Wer in naher Zukunft plant sich ein neues Mainboard zuzulegen, der wird meistens ohnehin nicht umherkommen, sich ein Modell mit USB 3.0 und SATA 6 GBit/s auszusuchen. Die meisten Mainboard-Hersteller bieten ihre Platinen mit den entsprechenden Zusatzchips an. Im Falle von AMD ist SATA 6 GBit/s sogar in der Southbridge integriert. USB 3.0 wird durch einen Zusatzchip bereitgestellt. Bei Intel sieht das etwas anders aus. Hier müssen sowohl USB 3.0 als auch SATA 6 GBit/s über einen Zusatzchip realisiert werden. Da dies meist über freie PCI-Express-Lanes geschieht, könnte es hier zu Engpässen bei der Bandbreite kommen. In den bisherigen Tests sind allerdings noch keine Flaschenhälse aufgetreten.

Auch wenn Intel sowohl im USB Implementers Forum, als auch an der Entwicklung von SATA beteiligt ist, zeigt man sich dort etwas zurückhaltend. Auf der gerade zu Ende gegangenen CeBIT ließ man verkünden, den Durchbruch für USB 3.0 erst mit Windows 8 zu sehen. Die Vorteile in der Übertragungsgeschwindigkeit dürften aber bereits heute eine deutliche Sprache sprechen.

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