ブログで趣味でプログラミングからお料理まで呟いています。よろしくー。(^-^)/


トップページ > PCについて

●PCについて●

2023-05-09 12:12:55

USBについての色々2

続けて、USBについての記事を貼り付けたいと思います。


PCに周辺機器をつなぐための外部インターフェースの規格として、USB Type-Cの普及が進んでいます。
また、同規格を利用した高速インターフェースであるThunderbolt 3の実装も増えている。ここでは、USBをはじめとする外部インターフェースを整理しましょう。

2017年9月、USBの新バージョンである「USB 3.2」が策定されました。
USB 3.1からの大きな変更点は、デュアルレーン動作のサポートだ。これにより、USB 3.1の2倍となる20Gビット/秒での通信が可能になっています。

下の表に、USB規格における通信速度の変遷をまとめました。
USB規格では、転送モードを追加する形で高速化を図ってきました。
上位規格は下位規格の通信速度を全てサポートします。


(c)日経XTECH USB規格のバージョンと通信速度の関係


USB 3.2で追加されたデュアルレーン動作は「Gen.1x2」「Gen 2x2」というように末尾に「x2」を付けて表記されています。
今後、USB 3.2のデュアルレーン動作に対応するPCが徐々に増えてくるでしょう。

なお、USB 3.0における「SuperSpeed」と、USB 3.1以降の「Enhanced SuperSpeed Gen.1」は同じ転送モード(通信速度は5Gビット/秒)を表しています。
メーカーの解釈の違いにより、「USB 3.0」と「USB 3.1 Gen.1」との表記が混在しています。

Type-Cの普及が進むが、多機能ゆえに複雑化


冒頭で触れた通り、最近はUSB Type-Cを搭載したPCが増えている。ポートや端子が小さく、上下の向きがないリバーシブルな形状です。
また、拡張に優れており、データ転送だけでなく電源供給やディスプレー出力にも使えます。
薄型軽量のPCの中には、Type-Cの上位互換であるThunderbolt 3ポートのみを実装している製品もあるのです。

小さい1つのポートで複数の用途に対応できることは、薄型軽量のデバイスにとって都合がいいです。
そのためPCだけではなく、スマートフォン、タブレット、デジタルカメラなどでも普及が進んでいます。

その一方で、USB Type-Cに関しては混乱も起こっています。
というのも、同じ形状のUSB Type-Cポートを搭載していても、通信速度や使える機能は製品によって異なるからです。

USB Type-Cは、USB 3.0やUSB 3.1といったベース仕様とは独立しています。
どのベース仕様に対応しているかは、製品ごとに異なります。
さらに、充電やディスプレー出力などの機能は、ベース仕様とはまた別の拡張仕様によって定義されています。
通信速度がどのくらいで、具体的に何ができるのかは、製品ごとに調べなければならないのです。


(c)日経XTECH USB Type-Cポート。

横8.34ミリ、縦2.56ミリと小さく、上下の向きがないリバーシブル仕様が特徴で、モバイル機器にも実装しやすい
(撮影:鈴木 雅暢、以下同じ)


(c)日経XTECH 従来のType-Aポートも引き続き、大半のPCに搭載されています



モバイルで増えたUSB PD対応製品

最近の薄型軽量ノートPCやタブレット、2in1などは、USB Type-Cポート(あるいはThunderbolt 3ポート)がPC本体の充電用ポートを兼ねている製品が増えています。
これは、USB PD(Power Delivery)という拡張仕様を利用しています。

USB PDに対応したPCは、同じくUSB PDに対応したACアダプターやモバイルバッテリー、液晶ディスプレーなどを使ってPCを充電できます。
モバイルでいざという時に汎用品が使える安心感は格別だし、Type-Cケーブル1本で画面出力とPCを充電できる液晶ディスプレーもあります。(ディスプレー出力については後述)

USB PDで充電ができるのは最大100ワットだが、これは規格上の上限であり、実際に販売されているACアダプターなどは45ワットまでや30ワットまでのものも多数あります。
自分のPCの必要仕様を下回っているとうまく充電されない可能性があります。
また60ワット以上で充電する場合、Type-Cケーブルは5A(通常のType-Cは3A)に対応した製品を使う必要があります。

PCメーカーが対応を明記していない汎用のACアダプターを使う場合、不良品や粗悪品のリスクを考慮に入れる必要があります。
大きな電流を入力する性質上、粗悪品に当たった時は最悪本体が故障するリスクがあります。
できるだけ信頼性の高いメーカーの製品、あるいはUSBの規格を決めているUSB-IFの「USB Certified」の認証を受けた製品を使うことが望ましいです。

なお、PC側からスマートフォンなど周辺機器の充電をする機能(給電)に関しては、USB PDに対応していなくても可能です。
USB 2.0は2.5ワット、USB 3.0は4.5ワットまでの給電機能がベース仕様に含まれているためなのです。
また、PC側/周辺機器側ともType-Cである場合、最大15ワットの供給ができる。この電源供給機能を「Type-C Current」といいます。


(c)日経XTECH USBの主な電力仕様。ここでいう充電とは、周辺機器からPCを充電できること。給電とはPCからスマートフォンなど他の機器を充電できることを指している


(c)日経XTECH USB PDに対応したThinkPadを充電できるモバイルバッテリー「Lenovo USB Type-C ノートブックパワーバンク(14000mAh)


USB Type-Cを利用したディスプレー出力

USB Type-Cには、Alternate Mode(Alt Mode)と呼ぶ、USB Type-CでUSB以外の信号線を流す仕様が用意されています。
その仕様の中に、ディスプレー信号を流す規格が策定されています。
「DP over USB-C(DisplayPort Alt Mode)」や「HDMI Alt Mode」、「Thunderbolt 3」などの規格があります。


製品化で先行しているのはDP over USB-CとThunderbolt 3だ。DP over USB-Cは、PC側、ディスプレー側とも実装例が多数あります。

Thunderbolt 3については、Thunderbolt 3の独自信号のほかに、DisplayPortの信号もそのまま流すことができます。
そのためThunderbolt 3対応のPCは、DP over USB-C対応のディスプレーもそのまま使うことが可能です。


(c)日経XTECH USB Type-Cの拡張仕様「Alternate Mode」を利用したType-Cのディスプレー出力仕様。伝送可能な信号のバージョンは今後変わる可能性がある


USB 3.1に対する下位互換性を持つThunderbolt 3

Thunderbolt 3について改めてまとめておきましょう。
Thunderbolt 3は、USB Type-Cの拡張仕様であるAlt Modeを利用したインターフェースです。
USB(USB 3.1 Gen.2)とDisplayPort 1.2の信号をそのまま流せるほか、Thunderbolt 3独自の信号を使った最大40Gビット/秒の通信が可能です。(Thunderbolt 3専用ケーブルが必要)
接続する周辺機器によって、利用する仕様が自動的に切り替わります。
給電は、USB Type-C標準と同様の15ワットまで。USB PDとの併用も可能です。

USB 3.1とDP over USB-Cの機能を兼ね、さらに高速なThunderbolt 3対応の周辺機器も接続できることから、Thunderbolt 3対応のUSB Type-Cポートを搭載するPCもあります。


(c)日経XTECH Thunderbolt 3では最大40Gビット/秒の高速な通信が可能なため、高性能GPUを外付けする用途にも使えます


記事はここまで。
記事はまだ少しだけ続きますが、コアな情報の為、割愛します。
読みたい方は、元記事をクリックしてくださいね。
それでは。

日経クロステック 万能だが難解、普及進むUSB Type-Cを理解
いいね:12