USB またはユニバーサル シリアル バスは、デバイスのケーブルとコネクタの仕様を設定する業界標準です。
USB または「ユニバーサル シリアル バス」は、現在最も古く、最も人気のあるインターフェイスの 1 つです。 当初はコンピューターのポートとして導入されましたが、現在ではスマートフォン、ゲーム機、カメラなどを含むほぼすべてのテクノロジーで使用されています。 何らかの形で。 USB を作成する主な目的は、PC への周辺機器の標準化された接続を提供することでした。 今日はUSB はその名に忠実であり、広く受け入れられており、サポートされているハードウェアの種類も豊富です。 ソフトウェア。 USB の簡単な歴史を見て、さまざまな種類のコネクタと規格をすべてリストしてみましょう。
USBはどのようにして誕生したのでしょうか?
USB の開発は、PC に搭載されている多数のコネクタを基本的に置き換えることができる単一のコネクタを作成することを目的として 1994 年に始まりました。 USB の目的は、 USB 経由で接続できるすべてのデバイスのソフトウェア構成をよりシンプルにし、外部デバイスのデータ レートを高速化し、既存のデバイスの使いやすさの問題に対処します。 インターフェース。 ただし、USB は一人で発明されたわけではありません。 これは、Compaq、DEC、IBM、Intel、Microsoft、NEC、Nortel の合計 7 社が参加するグループの取り組みでした。 Ajay Bhatt 率いるチームはインテルでこの標準に取り組み、USB をサポートする最初の集積回路が 1995 年に製造されました。
USB1.0
USB 1.0 と呼ばれる最初の仕様は 1996 年 1 月にデビューし、1.5 Mbps (低速) と 12 Mbps (フル スピード) のデータ転送速度を提供しました。 プリンタやディスク ドライブなどの高速デバイスと、キーボードやマウスなどの低コストの周辺機器の両方をサポートできるように、2 速度構成を追加することが決定されました。 USB 1.1 は、1998 年 9 月に Apple iMac に初めて登場し、実際に広く使用された最初の仕様でした。 さまざまなメーカーが Apple に続き、USB ポートを備えたレガシーフリー PC の生産を開始しました。
USB 2.0 および USB 3.0
2000 年 4 月に、USB 2.0 仕様が米国の同意を得て発表されました。 USB実装者フォーラム (USB-IF)。 2001 年に利用可能になりました。 Hewlett-Packard、Intel、Lucent Technologies (Nokia)、NEC、および Philips は、より高いデータ転送速度を推進し、新しい規格では最大 480Mbps の速度が実現しました。 その後、11 月に USB 3.0 が公開されました。 2008 年 12 日には、データ転送速度がさらに最大 5Gbps まで向上し、これは SuperSpeed とも呼ばれました。 新しい規格は、消費電力の削減、出力の増加、および電力消費の削減にも重点を置いています。 USB 2.0との下位互換性。 USB 3.0を搭載した最初のデバイスセットは1月に登場した 2010.
USB 3.1 Gen 1 および Gen 2
USB 3.1 仕様は 2013 年 7 月に初めて発表されましたが、ここから状況が少し混乱し始めました。 USB 3.1 Gen 1 と USB 3.1 Gen 2 の 2 つのバージョンで発売されました。 最初のバージョンでは USB 3.0 の 5Gbps (SuperSpeed) 転送モードが維持されていましたが、Gen 2 では最大データ信号速度が 10Gbps の SuperSpeed+ 転送モードが導入されました。 2017 年 9 月に USB 3.2 仕様が発表され、命名スキームが再び変更されました。 USB 3.2 Gen 1 は実際には USB 3.1 Gen 1 と同じであり、USB 3.2 Gen 2 は新しい USB 3.1 Gen 2 であり、USB 3.2 Gen 2x2 は最大 20Gbps の速度を提供する最新かつ最速の速度でした。
USB4 および USB4 バージョン 2.0
最新の規格は正式には USB4 (何らかの理由で USB 4 ではありません) と呼ばれ、2019 年に最初の規格として導入されました。 USB4デバイス 2021年と2022年に到着予定。 USB 3.1 と 3.2、および第 1 世代と第 2 世代の用語全体で状況がかなり混乱しており、USB-IF は試みています USB4 ではそれを取り消します。USB4 のマーケティングは、バージョンではなくデータ転送速度に依存します。 USB4 には 20Gbps と 40Gbps の 2 種類があり、USB-IF はメーカーが USB4 だけでなく、その速度で USB デバイスをブランド化することを期待しています。
最初の USB4 2.0 デバイスは、早くても 2023 年後半まで発売されません。
USB4 には Thunderbolt という追加のポイントがあります。 USB4 の基礎は Intel の古い Thunderbolt 3 プロトコルであり、当然のことながら、USB4 は Thunderbolt とある程度互換性があります。 幾分. USB4 デバイスとケーブルは 20Gbps または 40Gbps ですが、Thunderbolt 4 は 40Gbps を必要とするため、すべての USB4 ポートとケーブルが Thunderbolt と同等であるとは限りません。
USB4 バージョン 2.0 の仕様は 2022 年後半にリリースされ (USB は誰にとってもさらにわかりにくくなります)、USB4 の帯域幅が増加します。 40 ～ 80 Gbps、オプションの 120 Gbps モードは一方向のみで動作し、もう一方の方向は 40 Gbps だけで動作します。 帯域幅。 この 120Gbps モードは、接続の片側でより多くのデータを受信する必要がある状況に役立ちます。 それは、完全に詳細な画像を表示するために大量のデータを必要とする高解像度ディスプレイを使用する場合などです。 この仕様は最近発表されたばかりなので、最初の USB4 2.0 デバイスは早くても 2023 年後半まで発売されません。
落雷
普遍性と「標準」としての受け入れを誇りとする USB 標準とは異なり、Thunderbolt は Intel によって開発およびライセンス供与された標準です。 ただし、Thunderbolt 3 は基本的に USB-IF に与えられ、USB4 の作成に使用されたため、現在、この 2 つの関係は曖昧です。 これはクロスプラットフォームのデータおよび電力転送規格ですが、デバイスがこの規格で使用するには認定を受ける必要があり、インテルの規格は USB-IF の規格よりもはるかに厳格です。
Thunderbolt プロトコルはラップトップや場合によってはデスクトップに搭載されていることが多く、接続に使用できます。 ディスプレイポート-USB-C ポート経由の外部モニターや、外部グラフィックス カード、ハード ドライブ、Wi-Fi またはイーサネット コネクタなどの PCI Express (PCIe) 周辺機器などの互換デバイス。 現行世代のプロトコルである Thunderbolt 4 は、最大 40Gbps のアップストリームまたはダウンストリームの帯域幅をサポートします。 前世代の Thunderbolt 3 と比較して、新しいバージョンでは 4K ディスプレイのサポートが改善されました (1 つの 4K から モニターを 2 つに）、PCIe 帯域幅を 2 倍にし、Thunderbolt のオプションだった 40 Gbps の帯域幅を保証します。 3.
次世代の Thunderbolt が目前に迫っています。
USB と Thunderbolt があり、USB4 は Thunderbolt 3 をベースにしており、Thunderbolt 4 に引き継がれています。 混乱しても、私たちはあなたを責めません。 知っておく必要があるのは、USB4 はパフォーマンスに関してあまり保証されていないのに対し、Thunderbolt 4 はそれ以上のパフォーマンスを約束しているということです。 USB4 は Thunderbolt 3 に基づいていますが、すべての USB4 デバイス、ポート、ケーブルが Thunderbolt 3 または 4 接続と同じ機能やパフォーマンスを備えているという意味ではありません。
次世代の Thunderbolt も目前に迫っており、 サンダーボルト5 帯域幅を Thunderbolt 4 および Thunderbolt 3 の 40Gbps バージョンの 2 倍である 80Gbps に増加することを目指しています。 ただし、80 Gbps は、両方向に同じ量の帯域幅を必要とするデバイスの速度です。 USB4 2.0 のように、一部のデバイスでは、一方向の帯域幅が 40 Gbps しかない代わりに、一方向に 120 Gbps の帯域幅を持つ可能性があります。 これはディスプレイや、場合によってはストレージ デバイスにも役立ちます。 この記事の執筆時点では Thunderbolt 5 のリリース日はありませんが、2023 年後半または 2024 年後半に発売される可能性があります。
USB コネクタとポート
さまざまなタイプの USB ポートとコネクタについて説明する前に、コネクタとポートの違いについて説明しましょう。 ポートは、スマートフォンや PC などのデバイスにあるものです。 ここにケーブルや外部デバイス (USB ドライブなど) を接続します。 コネクタは通常、ポートに差し込まれるケーブル自体に見られます。 これは、プラグインするコネクタに対応するポートが必要であることを意味します。 また、USB 標準はコネクタとポートの組み合わせに依存していることを理解する必要があります。 ポート/コネクタが新しいほど、より新しい規格を採用できます。 そうは言っても、メーカーがコストを節約するために、古い USB 標準を新しいポート/コネクタに実装する場合があります。
USB-A
最初の平らな長方形のコネクタは、今でも PC、ゲーム機、テレビなどのデバイスでよく見られます。 データ転送と電力効率の向上に長年にわたって優れた機能を発揮しており、現在は USB 3.2 標準を提供しています。 バスレーンと乗り換え速度の点でアップグレードが見られましたが、全体的なデザインは同じままです。
USB-B
USB-B はもうそれほど一般的ではありませんが、スキャナーやプリンターなどの大型デバイスや特定のオーディオ デバイスではまだこのポートが見られることがあります。 ポートは四角い外観をしていますが、ケーブルの反対側には PC に接続するための USB-A ポートがあると思われます。
ミニUSB
これは小さいポートですが、USB-B ポートをベースにしていました。 主にカメラや MP3 プレーヤーなどのデバイスの充電とデータ転送に使用されていましたが、現在ではあまり一般的ではありません。 Type-A バージョンもありましたが、どちらもすぐに小型バージョンの micro-USB に引き継がれました。
マイクロUSB
Micro-USB は、スマートフォン、タブレット、その他のさまざまなポータブル ガジェットやアクセサリで採用されているため、最も人気のある USB ポートの 1 つです。 USB-C ポートに代わって段階的に廃止されつつありますが、依然としてこのポートに依存しているさまざまなデバイスが見つかります。
USB-C
これは現在の標準であり、リバーシブルで一度に正しく接続できる初めての USB ポートです。 より高速なデータと電力供給速度を提供するだけでなく、ディスプレイ接続も提供し、完璧なユニバーサル ポートとなります。 このポートは、スマートフォン、ラップトップ、タブレット、ヘッドフォンなど、ほぼすべての新時代のデバイスで見ることができます。 100wの電力を供給できるため、ラップトップを含むさまざまなデバイスの充電に適しています。 これは、40Gbps および 4K ビデオ出力を提供する Thunderbolt 標準の新時代のコネクタでもあります。
電力供給
現在、USB はデータの転送以外に、デバイスの充電にも使用されています。 USB 3.1 までは、USB Type-A で得られる最大電力は 5V/900mA でした。 これに続いて、速度を 5V/1.5A に向上させた新しい規格である USB 高速充電が採用されました。 これらの充電速度は、小型デバイスや特定のスマートフォンにも適しています。 しかし、テクノロジーの向上と、より高速なバッテリー充電速度の要件により、USB-IF では USB Power Delivery (バージョン 3.1) が導入されました。 最新の3.1アップデートにより、環境に応じて最大240ワットの高速充電を提供できる業界標準のオープン仕様になりました。 デバイス。 両端のUSB-Cコネクタを使用して、スマートフォンからラップトップまであらゆるものを充電するために使用できます。
USB ポートがついにその名にふさわしいものになりました。 ハードウェアとソフトウェアの点で 1 年にわたってさまざまな改訂が行われた結果、USB (Type-C のおかげで) はまさに世界的に受け入れられた標準であると言えるようになりました。 データと電力を高速で供給できるだけでなく、ビデオの入力または出力にも使用できます。 Apple でさえ、徐々に Lightning コネクタを USB Type-C に置き換えようとしているのも不思議ではありません。