USB (ユニバーサル シリアル バス) とは何ですか? 種類と重要性

Mar 21, 2024

ユニバーサル シリアル バス (USB) は、ホストと周辺機器間のシンプルで広く受け入れられる接続を可能にする、ケーブル、ポート、およびプロトコルで使用される仕様を規定する標準として定義されています。 この記事では、USB とは何か、USB の種類、テクノロジーの重要性について説明します。

USB (ユニバーサル シリアル バス) は、周辺機器をコンピュータに接続するために使用されるメカニズムです。 USB テクノロジが登場する前は、PC には通常 1 つまたは 2 つのシリアル接続、パラレル ポート、キーボードとマウスのコネクタ、および場合によってはジョイスティック ポートが含まれていました。

USB 標準は、コンピュータ周辺機器を接続するためのより簡単な方法として、1990 年代半ばに多くのアメリカ企業、特に IBM、Intel、Microsoft Corporation によって確立されました。 このポートは、さまざまなデバイスを接続するための標準的な方法を提供し、他の代替手段に比べて速度に大きな利点をもたらしました。

当初、USB テクノロジーの受け入れは鈍かったです。

1998 年の Apple Inc. の iMac の最初のモデルの導入は大きな進歩でした。 USB 接続のみを備えた人気の高いマシンを作成することで、Apple は他のメーカーにこの標準を採用するよう強制しました。 それ以来、プリンタ、スキャナ、キーボードなどの周辺機器の大部分はすべて USB を使用するようになりました。 新しいテクノロジ (一般に USB ストレージと呼ばれるポータブル メモリ スティックなど、最終的にはフロッピー ディスクに置き換わりました) の作成も、この規格の受け入れによって促進されました。

USB 設計は現在、USB をサポートおよび促進する組織で構成される USB Implementers Forum (USB-IF) によって標準化されています。 USBIF は USB を承認するだけでなく、規格を維持し、コンプライアンス プログラムを強制します。

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コンピュータの「バス」は、内部コンポーネント間、またはコンピュータとその外部デバイス間でデータを転送するケーブルのネットワークです。 これは、工場やデータセンターなど、エネルギーを大量に消費する大規模な場所に電力を供給する電子バスバーの比喩です。

USB が導入される前は、周辺機器は独自の構造のポートを介してコンピュータに接続されていました。 長年にわたり、周辺デバイスの数が増加するにつれて、プライマリ ホストとさまざまなデバイスからデータを交換するための新しい標準化された方法が必要になりました。 これが最終的に USB の発明につながりました。

周辺機器が USB でホスト コンピュータに接続されると、ホスト マシンは自動的にデバイスの種類を判断し、それを機能させるためのドライバをインストールします。

USB は、「パケット」と呼ばれる小さな一口サイズの量で 2 つのデバイス間でデータを送信します。 各パケットは、所定量のバイト (デジタル情報単位) を送信します。 これには、マテリアルの送信元と宛先、および発見された可能性のある異常などの詳細が含まれる場合があります。

USB の動作は次のように分類できます。

デバイスの数が増えると、ホストはすべてのアイソクロナス デバイスと割り込みデバイスによって要求された帯域幅の合計量の記録を維持します。 これらを組み合わせると、利用可能な帯域幅の最大 90% が占有される可能性があり、標準 USB では 480 メガビット/秒、USB 3.0 では 4.8 ギガビット/秒になります。

90% が消費されると、ホストはそれ以上のアイソクロナス デバイスまたは割り込みデバイスへのアクセスを禁止します。 制御パケットとバルク転送パケットは、残りの帯域幅 (常に最低 10%) を使用します。 このしきい値を超えると、複数の USB 接続で同時にデータを転送できなくなります。

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USB ポートは、ケーブルを PC や家庭用電子機器に接続するための標準インターフェイスです。 ユーザーは、USB ケーブルと呼ばれる特別に設計されたワイヤをこのポートに接続できます。 ケーブルの一方の端はホストに接続し、もう一方の端は周辺機器に接続します。USB の種類に応じて、両端が対称である場合とそうでない場合があります。