USBの規格、端子形状の規格 - インターフェース

最終更新日 2017年07月24日

USB の規格

USB の規格一覧

USB には、以下のような規格があります。(2017年7月24日時点)

種類 データ転送速度
USB1.1 12Mbps
USB2.0 480Mbps
USB3.0 5Gbps
USB3.1 USB3.1 Gen1 5Gbps
USB3.1 Gen2 10Gbps

USB3.1 Gen1、USB3.1 Gen2

USB3.1 についてですが、USB3.1 には元から存在する USB3.0(データ転送速度 5Gbps)が追加され、さらにデータ転送速度 10Gbps への向上に対応することになりました。

USB3.1 に追加された USB3.0 は USB3.1 Gen1 となり、データ転送速度 10Gbps へ向上したものは USB3.1 Gen2 となりました。つまり、USB3.1 には USB3.1 Gen1 と USB3.1 Gen2 が存在しており、USB3.1 Gen1 と USB3.0 は同じです。

USB3.1 登場で USB3.0 は USB3.1 Gen1 へ変わりましたが、その後も USB3.0 という呼び方は使われています。仮に USB3.0 という呼び方は使われなくなっても過去に使われてきたため、USB3.0 と USB3.1 Gen1 は混在し続けますが、両者は同じ USB 規格です。

USB3.1 のみ記載されている場合、USB3.1 Gen1 と USB3.1 Gen2 どちらなのかわからない

パソコンや周辺機器等の USB 端子の USB 規格は仕様等に記載されていますが、USB3.1 のみ記載されている場合があります。Gen1 や Gen2 が記載されていなければ、USB3.1 Gen1 と USB3.1 Gen2 どちらなのか判断することはできません。

データ転送速度が 5Gbps または 10Gbps なのか記載されていれば、前者は USB3.1 Gen1、後者は USB3.1 Gen2 なので判断することはできます。

USB3.1 Gen1 と USB3.1 Gen2 どちらなのか不明で確かめたい場合は、メーカーに問い合わせる必要があります。

USB のデータ転送速度 Hi-Speed、SuperSpeed、SuperSpeed+

USB 機器の仕様には、USB の規格だけでなく、Hi-Speed や SuperSpeed、SuperSpeed+(SuperSpeedPlus)と記載されている場合があります。

データ転送速度 480Mbps で動作することを、Hi-Speed と呼びます。同様にデータ転送速度 5Gbps で動作することを SuperSpeed、10Gbps で動作することを SuperSpeed+ と呼びます。

他にも Low Speed、Full Speed もあり、それぞれの動作時のデータ転送速度は以下のとおりです。

Low Speed 1.5Mbps
Full Speed 12Mbps
Hi-Speed 480Mbps
SuperSpeed 5Gbps
SuperSpeed+
(SuperSpeedPlus)
10Gbps

USB 規格ごとのデータ転送速度を上記に記載しましたが、USB の規格がわかればデータ転送速度もわかりますので、Hi-Speed 等の記載は不要になりそうですが、厳密には USB 機器は対応している USB の規格の最大データ転送速度で動作するとは限りません。

対応する USB 規格の最大データ転送速度での動作を実装することは必須ではないからです。例えば、ある USB 機器が USB2.0 に対応していても、Hi-Speed、すなわちデータ転送速度 480Mbps で動作するよう実装されているとは限りません。

これを聞くと USB の規格だけでなく、Hi-Speed 等の記載も確認しなければならないと思われるでしょうが、各 USB 機器は自身に合わせて適切な最大データ転送速度で動作できるよう実装されています。

データ転送速度の向上によるメリットが生じる USB 機器であれば、対応 USB 規格の最大データ転送速度での動作が可能と判断できます。

パソコンであれば、対応している USB 規格の最大データ転送速度での動作が実装されています。例えば、USB2.0 対応なら Hi-Speed で動作可能です。

同様に、外付けストレージも USB2.0 対応なら Hi-Speed で動作可能です。USB2.0 に対応し Hi-Speed で動作可能とすることで、データの読み書きにかかる時間が大幅に短縮します。USB2.0 に対応しているにも関わらず Hi-Speed で動作できない外付けストレージは、存在しないと思われます。

USB 接続で使うキーボードやマウスであれば、USB2.0 に対応していても Hi-Speed で動作できない製品が多いはずです。全製品を確認することは困難ですのでわかりませんが、USB2.0 対応かつ Hi-Speed で動作できるキーボードやマウスはないかもしれません。

なぜなら、キーボードやマウスは、Hi-Speed のデータ転送速度 480Mbps は不要であり、もっと遅いデータ転送速度で十分だからです。もし Hi-Speed のデータ転送速度 480Mbps で動作可能だとしても、それよりも遅いデータ転送速度での動作と比べて特に違いは発生しないと思われます。

USB 端子形状の規格

USB 端子形状の規格一覧

USB には、以下のような端子形状の規格があります。(2017年7月24日時点)

USB 端子形状の規格 特徴
Type-A ・ホスト側機器の USB 端子に採用される形状
・USB ケーブル等の接続時は、上下の向きを合わせる必要あり
・Alternate Mode に対応不可
Type-B ・クライアント側機器の USB 端子に採用される形状
・USB ケーブル等の接続時は、上下の向きを合わせる必要あり
・Alternate Mode に対応不可
Type-C ・ホスト側機器とクライアント側機器、両者の USB 端子に採用される形状
・上下の向きがないため、上下の向きを気にせずに USB ケーブル等を接続できる
・Alternate Mode に対応可能

USB 端子形状の規格は、初期から Type-A と Type-B が存在し、後に Type-C が登場しました。

Type-C が登場する前は、Type-A と Type-B を意識して USB 端子を使用する必要はあまりありませんでした。基本的に Type-A はホスト側機器、Type-B はクライアント側機器と決まっており、USB はホスト側機器とクライアント側機器を接続して使用しますので、Type-A と Type-B で接続することになるからです。

例えば、パソコンの USB 端子はホスト側、パソコンに接続して使用する周辺機器の USB 端子はクライアント側であり、パソコンの USB 端子は Type-A、周辺機器の USB 端子は Type-B となります。パソコンと周辺機器を USB 接続するなら、Type-A と Type-B で接続することになります。

一部の機器では、別の機器と Type-A 同士で接続して使用しますが例外的です。一般的には、Type-A と Type-B を接続して使用します。 Type-B 同士で接続して使用する機器の組み合わせも存在するかもしれませんが、個人的には見たことありません。

Type-C が登場したことで、Type-A、Type-B、Type-C について意識して USB 端子を使用する必要が出てきました。Type-C と Type-A、または Type-C と Type-B を接続して使用するなら、USB 変換アダプター(変換ケーブル)が必要となります。

つまり、機器同士を USB 接続して使用するなら、USB 変換アダプター(変換ケーブル)が必要となるのか必要とならないのか、必要となる場合はどのような変換パターンが必要となるのか適切に判断する必要があります。

小型版の USB 端子

Mini USB、Micro USB

USB 端子形状には、小型版の Mini USB、Micro USB があります。Micro USB は、Mini USB の後継です。Micro USB は、Mini USB と比べて端子サイズが薄い、端子からケーブル等が抜けにくい、端子の耐久性が高いです。Micro USB の登場により、Mini USB に代わって Micro USB が普及し、Mini USB は廃れていきました。

Mini USB ・初の小型版 USB 端子
・端子からケーブル等が抜けやすく使いにくい
・端子の耐久性が低く、抜き差し回数が多くなってくると壊れる
Micro USB ・Mini USB の後継
・Mini USB と比べて端子サイズが薄い
・Mini USB よりも端子からケーブル等が抜けにくい
・Mini USB よりも端子の耐久性が高い

USB 端子形状の規格に Type-C が登場しましたが、Type-C は Micro USB と同じくらい端子サイズが小さく、他にも様々な点で進化しました。まだまだ Micro USB はよく使われていますが、いずれ廃れていくと思われます。(2017年7月24日時点)

Mini USB、Micro USB の Type-A と Type-B

Mini USB、Micro USB にも、Type-A と Type-B があります。Mini USB の Type-A は Mini-A、Mini USB の Type-B は Mini-B、Micro USB の Type-A は Micro-A、Micro USB の Type-B は Micro-B と呼びます。

小型版ではない USB 端子と同様に、Mini-A と Micro-A はホスト側機器の USB 端子に採用される形状、Mini-B と Micro-B はクライアント側機器の USB 端子に採用される形状として登場しましたが、Mini-B と Micro-B はホスト側機器とクライアント側機器両者に採用されることになり、実質 Mini-A と Micro-A は消え、Mini-B と Micro-B が残りました。

Mini USB や Micro USB は、タブレット PC 等のサイズが小さい機器向けです。ここではタブレット PC のみに注目します。また、Micro USB が普及し Mini USB は廃れましたので、Micro USB に注目しますが、以下は Mini USB にも当てはまることです。

タブレット PC をホスト側となる別のパソコンに接続して、タブレット PC に対してデータを読み書きする等の使い方ができると便利です。それを実現するためには、タブレット PC に Micro-A だけでなく Micro-B も必要となりますが、サイズが小さいタブレット PC では USB に限らず端子の数を増やすことは難しいです。

そこで、Micro-A と Micro-B 両者を兼用できる Micro-AB が開発されましたが、Micro-B のみあればホスト側にもクライアント側にもなれることになりましたので、Micro-B が残りました。

Alternate Mode

USB の端子形状 Type-C は、Alternate Mode と呼ばれる機能に対応できます。Type-A や Type-B は、Alternate Mode に対応できません。

Alternate Mode とは、USB にて USB 以外のプロトコルを利用するデータ転送を実現する機能です。Alternate Mode には、様々なプロトコルが追加されていくと思われ、今のところ DisplayPort、HDMI、MHL、Thunderbolt 3 があります。(2017年7月24日時点)

Alternate Mode により、様々なインターフェースを USB へ集約できるようになります。例えば、インターフェースに USB、DisplayPort、HDMI を持つパソコンを作るなら、USB 端子、DisplayPort 端子、HDMI 端子を搭載する必要がありますが、Alternate Mode を採用すれば USB 端子のみ搭載して、インターフェースに USB、DisplayPort、HDMI を持たせることが可能となります。

Alternate Mode により、USB 以外のプロトコルを利用するデータ転送を行っている時に、プロトコル USB を利用するデータ転送やバスパワーによる電力供給も同時にできます。

タワー型デスクトップパソコン等では多くの端子を搭載できますので、様々なインターフェースを USB へ集約するメリットは小さいですが、多くの端子を搭載することが難しいモバイルノートパソコンやタブレット PC 等では、メリットが大きいです。

Alternate Mode は、以下のとおりプロトコルごとに種類が分かれています。

Alternate Mode の種類 プロトコルの種類
DisplayPort Alternate Mode DisplayPort
HDMI Alternate Mode HDMI
MHL Alternate Mode MHL
Thunderbolt 3 Alternate Mode Thunderbolt 3

パソコン等に Type-C の USB 端子が搭載されていても、各 Alternate Mode に対応していないと、そのプロトコルを利用するデータ転送はできません。

例えば、DisplayPort Alternate Mode のみ対応している USB 端子であれば、HDMI、MHL、Thunderbolt 3 これらのプロトコルを利用するデータ転送はできません。


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