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知っているようで知らないUSBについて学ぶ

パソコンやスマホなどに外部機器をつなぐための手段として欠かせないのが「USB」。だれもが日常的に利用しているインターフェースだが、このUSBについて実はよく分かっていない、という人も多いのでは? 今回は知っているようで意外と知らない、USB規格について解説する。

そもそもUSBって何だろう?

そもそも「USB」とは「Universal Serial Bus(ユニバーサル・シリアル・バス)」の略だが、正式名称はとりあえず忘れてもかまわない。要するにパソコンなどに、さまざまな周辺機器を接続する規格の一つがUSBだ。

USB登場前は、パソコンに周辺機器を接続するためのケーブル・コネクタは、つなぐ機器の種類によって異なっていた。例えば、プリンタは「パラレル」、モデムは「シリアル(RS-232C)」、キーボードやマウスは「PS/2」といった具合で、機器によってつなぐ場所やコネクタ形状が違い、とても面倒だった。そこでUSB規格が作られたのだ。

USBコネクタの抜き挿しは、それまでのコネクタと違ってネジ止めなどがいらない。また、パラレルポートなどは、いったんパソコンの電源を切り、機器を接続して、電源を入れ直す……という手間が必要だったが、USBはパソコンの電源オンのままでも接続してOK。いまでは当たり前の機能だが、当時としては画期的で、とにかく接続が簡単なことから人気を集めて世界標準となったわけだ。

シリアル USB以前に主に使われていたパラレルやシリアル(RS-232C)といった規格は、つなぐ機器ごとにコネクタ形状がまちまち。またケーブルをしっかり固定するためにネジ止めする必要があるなど、不便な点が多かった。

USB USBは「挿せば認識する」という手軽さが受けて、周辺機器増設のための標準インターフェースとして普及した。

これから導入するなら高速なUSB 3.0以降がオススメ

USB接続の機器のパッケージを見ると、「USB 1.1/2.0対応」などといった説明書きが記されている。これはUSBの対応バージョンを示すものだ。USBの最初のバージョンである「USB 1.0」は1996年に登場。最初のUSBは非常に遅く、画像ファイル1枚送るだけでも何分かかかってしまうほどで、キーボードやマウスなどの機器程度にしか使われていなかった。そこで、より速度を改善させようと、これまでいくつかの改良が行われてきた。

現在一般的に使われているUSBのバージョンは、「USB 1.1」「USB 2.0」「USB 3.0」だ。バージョンごとの違いはどこにあるかというと、速度と供給電力だ。基本的にバージョンの数字が大きければ大きいほど速く、供給できる電力も多い。

USBの比較

バージョン 発表時期 速度 供給電力 主な用途
USB1.0 1996年1月 12Mbps - キーボード/マウスなど
USB1.1 1998年9月 12Mbps - キーボード/マウス/プリンタ/低速USBメモリなど
USB2.0 2000年4月 480Mbps 500mA 高速USBメモリ/外付けHDD/スキャナなど
USB3.0 2008年11月 5Gbps 900mA 高速HDDなど
USB3.1 2013年8月 10Gbps 1000mA 高速HDDなど

現在最も普及しているのは「USB 2.0」だが、これは最大480Mbps「High Speedモード」を採用している。これに対して2008年11月に登場した「USB 3.0」は、最大5Gbpsとなっている。これまで主流だったUSB 2.0でもプリンタなどを使うには十分だが、ハードディスクなど扱うデータ容量が多い機器の場合はUSB 3.0のほうが圧倒的に速い。

実際にどのくらい速度が違うかは環境によって異なるが、例えば、バッファロー製外付けHDD「HD-LCU3」シリーズで5MB×1,000個のファイルを転送すると、USB 2.0接続時は約201.4秒。USB 3.0接続時だと約53.2秒となるという。

株式会社バッファローWebサイト 外付けHDD「HD-LCU3」シリーズ
BUFFALO 外付けHDD : HD-LCU3シリーズ

USB 3.0を利用するには、「接続される側(がわ)」のパソコンなどと、「接続する側(がわ)」のHDDなどの機器側の両方がUSB 3.0に対応している必要がある。今導入するのであればUSB 3.0対応にしておいたほうが、ゆくゆくは安心だ。パソコン側がUSB 2.0にしか対応していないのに、USB 3.0のHDDをつないでも、USB 2.0の速度でしか動作しないのでその点は注意が必要だ。

また、2013年の8月には、速度をUSB 3.0の2倍の10Gbpsにした「USB 3.1」も発表されている。実際の製品自体はまだ出てきていないが、いずれは主流となっていくはずだ。

バッファロー「HD-LCU3」シリーズの外付けHDD写真はバッファロー「HD-LCU3」シリーズの外付けHDD。USB 3.0なら大容量のデータでも高速にコピーできる。

バッファロー「IFC-PCIE2U3S2」USB 3.0を使うには、周辺機器側、パソコン側にもUSB 3.0に対応しているUSBポートが必要。写真はパソコン用USB 3.0増設カード、バッファロー「IFC-PCIE2U3S2」。

USBコネクタは形状に注意

「お店でUSBケーブルを買ってきたけどケーブルがうまく挿さらなかった」という経験をしたことがある人は、意外と多いのではないだろうか。一口に「USB」といっても、接続する機器によっていくつかの形状がある。このコネクタの形状を間違ってしまうと、ケーブルが接続できないので注意が必要だ。このほかiPhone/iPadや、デジタルカメラなどでは独自形状の端末が使われていることがある。

Type-AとType-B

USBコネクタは、まず大きく分けて「Type-A」「Type-B」の2タイプがある。このうち「Type-A」は、パソコンの背面や、USBハブなどの「接続される側(がわ)」の機器で利用されるコネクタだ。「Type-B」のほうは、プリンタやスキャナ、外付けHDDなどの周辺機器側で主に利用される。このUSBのタイプは、「USB-A」「USB(A)」などと表記されることもある。

スタンダードタイプ

パソコンの世界で最も一般的なのが「スタンダードタイプ」と呼ばれるタイプ。正面から見ると長方形になっている「スタンダードA」のコネクタは、最もよく利用されている。

スタンダードタイプUSB 2.0コネクタ スタンダードタイプのUSB 2.0のコネクタ。左がType-A、右がType-B。

スタンダードタイプUSB 3.0コネクタ スタンダードタイプのUSB 3.0のコネクタ。左がType-A、右がType-B。

miniUSB(ミニUSB)

スタンダードタイプより一回り小さい、デジタルカメラなどの機器でよく利用されているタイプのコネクタ。

miniUSBコネクタ 右側がminiUSB。デジタルカメラなどの機器でよく利用されている。

microUSB(マイクロUSB)

miniUSBよりさらに薄型になったコネクタ。Androidスマホやタブレットで標準的に利用されており、小型機器用コネクタとしては最も一般的なものになってきている。

microUSBコネクタ 右側がmicroUSBコネクタ。Androidのスマホ・タブレットで利用されている。

メーカー独自形状タイプ

一部の製品では、各機器の機能に最適化するために、メーカー独自の形状のコネクタを採用している場合がある。例えば、iPhone/iPadでは、アップル独自のコネクタが採用されている。iPhone 4Sまでの機器の場合は、幅広の「Dockコネクタ」が利用されており、iPhone 5からは「Lightningコネクタ」という新タイプのコネクタが導入された。

また、デジタルカメラの場合は、miniUSBと同じくらいのサイズの独自コネクタが利用されている場合がある。この場合、miniUSBコネクタは挿さらないので注意が必要だ。

Dockコネクタ 右側がiPhone 4Sまで使われていた「Dockコネクタ」。

Lightningコネクタ 右側はiPhone 5以降で利用されている「Lightningコネクタ」。

USBコネクタには表裏がある

「USBコネクタをハブなどに接続しようとしたがうまく挿さらなかった」という経験はだれしもあるだろう。実はUSBコネクタには向きがある。USBで最も一般的な「スタンダードA」のコネクタは、正面から見ると長方形をしているが、実は表と裏がある。挿すことができる向きはしっかり決まっており、逆にすると挿さらないのだ。

しかし、最近では表裏があるのは面倒であるという意見が増えてきたため、表裏どちらでも装着できるように改良する動きが出てきた。バッファロー「どっちもUSB」シリーズや、エレコム「U2D-E」シリーズなどの製品は、ケーブルが表裏どちらの向きでも挿せるように改良が施されている。

これらの周辺機器メーカーが独自に発売している両面使用可能なコネクタは、まだ一般的ではない。これに対し、2013年12月には、USB 3.0規格を策定している米USB 3.0 Promoter Groupが、表裏を気にせず装着できるUSBコネクタ規格「Type-C」を提唱しており、実際の製品への搭載が期待されている。

高速なUSB 3.1、表裏を気にせず使えるType-Cが実際の製品に搭載されるのは、もう少し先になりそうだが、USBはいまもなお進化を続けている。ぜひ中身を理解したうえで使いこなしてほしい。

どっちもUSBシリーズ「どっちもUSBシリーズ」などのUSBコネクタは、裏表を気にせずにどちらの向きでも挿せるようになっている。

テキスト/芝田隆広

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