一般的なデータケーブルインターフェイスの比較：USB 3対USB 4対Thunderbolt 3 vs Thunderbolt 4

これらのインターフェイスとポートの種類は、データ、ビデオ、電源、機能、サポートによって異なります。この記事では、データ ケーブル インターフェイスの種類について説明します。ポート、インターフェイス、プロトコルの違いを明確にします。データ転送に適したインターフェイスを選択するための十分な情報を提供することを目指しています。

データケーブルインターフェースの開発

データ通信ポートとインターフェース技術は、コンピュータの登場以来急速に変化してきました。データケーブルインターフェースは、シリアル、PS/2、パラレルポートから始まり、すべてのデバイスで機能する高度なType-Cコネクタにまで至りました。USBインターフェースの背景と、その歴史について少し調べてみましょう。 USBケーブル インターフェース。

USB設立会社

Intel は 1995 年に史上初の USB (Universal Serial Bus) を発表しました。その後、Compaq、Digital Equipment Corporation、IBM、Intel、Microsoft、NEC、Nortel などの企業が協力して、あらゆるコンピューターで USB を利用できるようにしました。これらの企業は、USB Implementers Forum (USB-IF) の創設メンバーでもありました。

USB-IF は、世界中の電子機器の伝送手順の仕様を定め、実装を保証する非営利団体です。主な目的は、コンピューターおよび電子機器メーカーによる均一な設計アプローチのために USB インターフェイスを標準化することです。USB-IF は、コンプライアンス プログラムとメンテナンス標準も扱っています。

USB ポート、インターフェース、プロトコルの歴史

単方向 USB-A ポート設計以来、Type-C ポートが登場するまで、USB-IF によっていくつかのインタラクティブなポート設計変更が行われました。データ ケーブル インターフェイスの意味を理解するには、ポート、インターフェイス、プロトコルの違いを知っておく必要があります。

USB ポートとは何ですか?

USB ポートは、デバイスを接続するコネクタの物理的な形状です。USB-A 以降、物理的な形状にはいくつかの変更が加えられています。詳細を見てみましょう。

• USB-A: USB-A は、USB インターフェイスに初めて導入されたコネクタ形状です。これは、コンピューター、ラップトップ、テレビ、その他の電子機器に見られる、反転できない長方形のコネクタです。これは、現在までに最も人気のある USB 形式です。
• USB-C: すべての USB ポートの中で、Type-C の形状は、そのミニマリストなデザインと包括的な機能により、10 年以上にわたって使用されてきました。Type-C ポートは、スマートフォン、タブレット、ラップトップ、コンピューター、IoT デバイス、およびデータまたは充電接続を必要とするすべてのデバイスで使用されています。主な特徴は、リバーシブル デザインの便利な楕円形コネクタです。
• マイクロUSB: 非可逆かつ非対称な設計のため、広く採用されているポート コネクタです。丸い上部と平らな下部により、ユーザーは正しい挿入方向を簡単に確認できます。
• USB-B: USB-B ポートは、接続性と特性の点で USB-A に似ています。唯一の違いはポートの形状です。ポートは、上端が斜めにカットされた正方形です。斜めのエッジにより、コネクタは反転できません。
• ミニUSB: 非リバーシブルコネクタの問題は、ユーザーが正しい挿入方向を見つけるのが難しいことです。ミニUSBは台形の形状をしています。

USB インターフェースとは何ですか?

USB ポートは形状が似ていても、ピンの数や通信速度が異なります。ユーザーとしては、デバイス間の通信速度にボトルネックが生じないように、USB インターフェイスとその差別化要因を理解することが重要です。

現在、入出力設計者が利用する USB インターフェイスは 10 種類あります。メーカーは要件に基づいてデバイスにそれらを使用します。一部のインターフェイスは高速接続を提供しますが、データ ケーブルとポートの製造コストが高くなります。電力伝送に高速データ転送を必要としないデバイスでは、データ転送速度は低くなりますが製造コストは低くなるインターフェイスが使用される場合があります。以下に、10 種類の USB インターフェイスとその特徴を示します。

インタフェース	発売日	最大データ転送速度	ポートPINの数	特徴
USB1.0 について	5月 1996	12Mbps	4	最初のUSB仕様は低速とフルスピードの両方のデバイスをサポート
USB2.0 について	4月 2000	480 Mbps	4	データ転送速度の向上、プラグアンドプレイデバイスのサポート
USB3.0 について	2008年11月	5Gbps	9	データ転送速度が向上した新しいスーパースピードモード、新しいコネクタ設計
USB 3.1 第1世代	7月 2013	5Gbps	9	USB 3.0 SuperSpeedとも呼ばれる
USB 3.2 第1世代	7月 2017	5Gbps	9	USB 3.1 Gen 1とUSB 3.0を1つの規格に統合
USB3.2 世代 2	7月 2017	10Gbps	9	データ転送速度が向上した新しいSuperSpeed+モード
USB4 4ポート	行進 2019	40Gbps	24	USB 3.2 Gen 2のデータ転送速度を2倍にし、Thunderbolt 3をサポート
サンダーボルト2	2月 2011	20Gbps	20	データ転送速度の向上、デュアル4Kディスプレイまたはシングル5Kディスプレイをサポート
サンダーボルト3	6月 2015	40Gbps	20	Thunderbolt 2のデータ転送速度を2倍にし、60 Hzでデュアル4Kディスプレイまたは60 Hzでシングル5Kディスプレイをサポートします。
落雷 4	行進 2020	40Gbps	20	最小PCIe帯域幅を2倍にし、Thunderbolt 3ドックとデバイスをサポート

USB プロトコルとは何ですか?

コントローラーは、USB ポートに接続されているデバイスの種類に応じて特定のプロトコルをアクティブにします。各プロトコルには、それぞれ長所と短所があります。USB が使用する最も一般的なプロトコルは次のとおりです。

• バルク、割り込み、制御、およびアイソクロナス転送: バルク転送は、USB データ転送デバイスが接続されるとアクティブになります。バルク データ転送には最適ですが、応答時間が短くなります。キーボードやマウスの場合、割り込み転送は応答時間が短くなりますが、データ転送能力は低くなります。設計者は、デバイスの列挙と構成に制御プロトコルを使用します。アイソクロナス転送は、最も複雑なタイプの USB プロトコルで、オーディオやビデオなどのリアルタイム データを転送できます。
• ディスプレイポート: これは、オーディオを送信できるビデオ送信プロトコルです。主な目的は、高解像度、リフレッシュ レート、および色深度をサポートするディスプレイ用のモニター接続を提供することです。
• HDMI: これは、テレビ、ゲーム機、Blu-ray プレーヤーなどの消費者向けデバイスを接続するための標準プロトコルです。ビデオ伝送とともにオーディオを使用するのが最も一般的な用途です。
• MHL: 略称は Mobile High-Definition Link です。このプロトコルは、スマートフォンやタブレットでモニターやテレビへのオーディオ/ビデオ出力に使用できます。ただし、互換性と操作には特別なケーブルが必要です。

以下の表は、すべての USB タイプ、ポート、インターフェイス、およびプロトコルをまとめたものです。

USBポートタイプ	ポート形状	利用可能なインターフェース	サポートされているプロトコル
USB-AとUSB-B		USB 1.0、USB 2.0、USB 3.0、USB 3.1 Gen 1、USB 3.2 Gen 1、USB 3.2 Gen 2x2 (20 Gbps)	バルク転送、割り込み転送、制御転送、アイソクロナス転送
ミニUSB		USB 1.0、USB 2.0	大きな変化なし
マイクロUSB		USB 1.0、USB 2.0、USB 3.0	大きな変化なし
USB-C		USB 2.0、USB 3.0、USB 3.1 Gen 1、USB 3.1 Gen 2、USB 3.2 Gen 1、USB 3.2 Gen 2、USB 4.0、Thunderbolt 3、Thunderbolt 4	DisplayPort、MHL、HDMI（Thunderbolt 3とThunderbolt 4のみ）のサポートを追加しました

主なハードウェアインターフェース機能

現在、USB インターフェイスは 10 種類あり、その数は増え続けています。データ ケーブルが USB ポート設計に接続できる場合、各インターフェイスは下位互換性があります。適切なケーブルで正しいポートを固定すれば、ユーザーはデータ、ビデオ、電源、サポート、その他のインターフェイス機能を最大限に活用できます。USB の個々の機能の内訳は次のとおりです。

1. データ転送速度

データ転送速度はインターフェースによって異なります。一部の USB ポートは、他のポートに比べてデータ転送速度が制限されています。そのため、最大データ転送速度が 10Gbps の USB-A インターフェースもあります。一方、Thunderbolt インターフェースを備えた Type-C ポートは、最大 40Gbps のデータ転送速度に達します。電子機器とデータ ケーブルを購入するときは、必要な転送速度を可能にする適切なインターフェースを備えていることを必ず確認してください。

現在、高速データ転送をサポートする光 Thunderbolt ケーブルが存在します。ケーブル内の導体の抵抗により、データ ケーブルの性能が制限されます。通常、ケーブルの直径は太く、長さは短くなっています。光 Thunderbolt ケーブルは、長距離のデータ転送に最適です。150 インチの長距離にわたってデータを送信できます。

2. ビデオ伝送

USBインターフェースのビデオ伝送機能により、ノートパソコン、タブレット、スマートフォンのメーカーは、従来のUSB-Cポートに比べて小型のUSB-Cポート設計を活用できます。 DisplayPortまたはHDMIケーブル より大きなコネクタを必要とするもの。

3. 動力伝達

USB の電力伝送機能により、デバイスは 1 本のケーブルとデータ接続を介して電力を受け取ることができます。電力伝送機能は、コネクタの種類と機能によって異なります。2 つのポートとその電力伝送能力は次のとおりです。

• USB-A: 4 ピン インターフェース、USB 1.0 および USB 2.0 は、5W の電力伝送能力でデバイスに電力を供給できます。9 ピン コネクタ USB-A インターフェース、つまり USB 3.0、USB 3.1 Gen 1、USB 3.2 Gen 1、および USB 3.2 Gen 2 は、4.5W の電力を供給できます。最新のデバイスの充電と電力要件を考慮すると、USB-A ポートの伝送能力は低くなります。
• タイプC: Type-C 設計のポートは、1 つのコネクタに最大 24 個のピンを装備できます。これにより、優れたデータ伝送と電力供給能力が実現します。1 つの Type-C USB ポートで最大 100W の電力を供給できます。最新のスマートフォン、タブレット、ラップトップ、IoT などのデバイスのほとんどは、その汎用性を活かして Type-C ポートに移行しています。

4. 機器のサポート性

USB インターフェースとポートは、朝のルーティンで使用する電気シェーバー、歯ブラシ、ミルク泡立て器、または一日のあらゆる場面で使用するスマートフォン、ラップトップ、タブレット、またはコンピューターなど、あらゆるところに存在します。その汎用性と標準化された設計により、電子機器メーカーはほぼすべてのデバイスで USB インターフェースとポートを使用できます。

ノートパソコンをゲーム ステーションとして使用するゲーマーは、Thunderbolt 4 インターフェイスと USB-C インターフェイスを使用して、PCIe 接続を必要とする外部グラフィック カードやデバイスを接続できます。最新のコンピューターは、CPU またはマザーボードからの PCIe レーンをポートと共有し、高速なデータ転送速度を実現します。ユーザーは、BIOS 設定を使用して、ポートが使用するレーンの数を調整できます。USB-C ポートは、設計者やメーカーによるイノベーションの新たな地平を切り開きました。

5. 機能のスケーラビリティ

USB 接続は、他のすべての通信手段を上回っています。テレビ、オーディオ システム、ストレージ デバイス、グラフィック カード、モニター、キーボード、マウス、Web カメラなどのデバイスはすべて、USB を使用して電力、ビデオ、オーディオ、またはデータを送信できます。スマートフォンは急速に USB-C ポートを採用しており、iPhone でさえ、広く使用され、標準化された設計によって無駄が削減されるため、USB-C ポートに切り替えています。

使用シナリオ

充電式および電源付きの電子機器は現在、設計に USB ポートを採用しています。コンピューターから始まったテクノロジーは、現在、グルーミング デバイス、家電製品、医療機器、テレビ、スピーカーなどに採用されています。電源、ビデオ、オーディオ、およびデータ伝送をサポートするインターフェイスの使用可能性は、事実上無限です。操作に異なるインターフェースを使用するデバイスをいくつか示します。

USB Aの用途

• キーボードとマウス
• プリンターまたはスキャナー
• 外付けハードドライブ用USB Aケーブル（オス-オス）
• USBフラッシュドライブ
• USB充電器を使ってスマートフォンを充電する
• 医療機器

USB-Cの用途

• ノートパソコンをモニターに接続
• スマートフォンをテレビに
• コンピュータの外付けハードドライブ
• USB-C充電器を使用してノートパソコンを充電する
• ノートパソコンで外付けグラフィックカードを使用する

USB 4の用途

• ノートパソコンを高解像度モニターに接続する
• 外部ストレージデバイスをコンピューターに接続する
• ノートパソコンで外付けグラフィックカードを使用する
• ノートパソコンをモニター、キーボード、マウス、その他のデバイスに接続する

Thunderbolt 3または4の用途

• ノートパソコンを高解像度モニターに接続する
• 外部ストレージデバイスをコンピューターに接続する
• ノートパソコンで外付けグラフィックカードを使用する
• ノートパソコンをモニター、キーボード、マウス、その他のデバイスに接続する
• デイジーチェーンを使用して複数のデバイスをラップトップに接続する

まとめ

すべての USB ポート、インターフェイス、プロトコルには、独自の用途と共通の用途があります。ユーザーとして、USB ベースのデバイスやデータ ケーブルを購入するときは、賢く選択する必要があります。デバイスは最新のテクノロジをサポートし、パフォーマンスを最大限に高める適切なインターフェイス/ポートを備えている必要があります。すべてのタイプを確認した後、次のポートとインターフェイスをまとめることができます。

• USB-C: これは USB 用ポートの中で最も長持ちする形状です。リバーシブル設計のため、このタイプの用途はコンピューターだけにとどまりません。IoT デバイス、タブレット、スマートフォン、家電製品では、小型ポート設計と 100W の電力供給能力を活用できます。Thunderbolt 4 インターフェイスをサポートする機能により、40Gbps でデータを送信できます。
• USB-A: 最も古く、最初のポート設計は USB-A でした。シンプルな設計のため、製造コストが低く抑えられます。これは、最大 10Gbps のデータ転送と 4.5W の電力供給をサポートする、最も予算に優しいポート設計です。
• USB4: USB データ転送用の最新インターフェースです。24 ピン Type-C コネクタを採用し、20Gbps と 100W の電力を供給できます。
• Thunderbolt 3 および 4: Thunderbolt は、ビデオ、オーディオ、電力、およびデータを伝送する機能があるため、誰もが好んで使用します。100W の電力を供給でき、HDMI、DisplayPort、MHL などの最新のディスプレイ プロトコルをサポートします。ユーザーは、画面解像度を 4K @ 120 Hz、デュアル スクリーン セットアップを 4K @ 60 Hz、またはシングル スクリーンを 8K @ 60 Hz にブーストできます。

では、なぜ待つのでしょうか？ ケーブルタイム 8K 60HZ ディスプレイをサポートする Intel 認定 Thunderbolt 4 ケーブル USB C から USB C。このケーブルは下位互換性があり、データ転送速度は最大 40Gbps です。ハイエンド データ ケーブルを使用して、100W の電力でデバイスの充電を開始します。

よくある質問

1. USB C インターフェースはリバーシブルですか?

はい、USB-C または Type-C ポートは、2014 年にリリースされたリバーシブル コネクタです。それ以来、あらゆる電子機器にとって最優先事項となっています。USB-C タイプには多くのインターフェイスがあります。20 ピンまたは 24 ピンのコネクタを使用して、20 Gbps から最大 40 Gbps のデータ転送速度をサポートすることから始めることができます。最新の USB-C ポート Thunderbolt 4 プロトコルは、ビデオ、オーディオ、データ、および電力伝送をサポートしています。ポートを通じて 100W の電力を増強できます。

2. USB C または Thunderbolt 3 接続を使用する場合、データ転送と充電を同時に行うことは可能ですか?

はい、これらの接続は両方とも USB PD (Power Delivery) に対応しています。データの転送と、接続先のデバイスの充電を同時に行うことができます。ただし、接続を確実にするには、適切な数の接続ピンを備えた互換性のあるケーブルが必要です。Thunderbolt 3 USB-C 接続は、100W の電力と 40Gbps のデータ転送速度を提供できます。

3. USB 4 の最大転送速度はどれくらいですか?

USB4はUSB-IFによって標準化された最新のインターフェースです。最大転送速度40Gbpsの高速で信頼性が高く、多用途の接続インターフェースです。USB4はインターフェースであり、このような高速データ転送を実現するには24ピンUSB-Cコネクタが必要であることに注意してください。 ケーブルタイム 最大速度に到達するためのUSB4ケーブル。

4. USB C はデータ転送に関してどのくらいの速度を実現できますか?

USB-C ポートは、ビデオ、オーディオ、データ、電力伝送に最も広く使用されているポート設計です。USB C 設計の最新インターフェイスは Thunderbolt 4 です。Thunderbolt 4 を使用すると、ユーザーは 40Gbps のデータ転送速度を実現できます。必要なのは、24 ピン コネクタを備えた正確なデータ ケーブルだけです。

5. USB C 充電器はすべての USB 充電デバイスと互換性がありますか?

はい、すべての USB-C 充電器は、Type-C ポートを備えたデバイスを充電できます。ただし、ラップトップは 100W の充電電力を必要とする場合がありますが、血圧計は 3​​.5W しか必要としない場合があります。スマートフォンごとに、QC、AFC、SCP などの充電規格があります。購入する充電器が模造品ではなくブランド製品であることを確認してください。