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USBチートシート（2022年版）

9時間前原文(fabiensanglard.net)

概要

USB規格の世代と速度、ケーブル構造、コネクタ種類、および充電性能を簡潔に解説。
混乱しやすいGen名やレーン数の違いも整理。
Type-A/B/Cのピン構成や用途も明確化。
実効転送速度や最大電力供給も一覧で提示。
USBの進化を時系列でまとめ、実用面でのポイントを強調。

USBチートシート：規格・速度・ケーブル・コネクタまとめ

  • USBの主な規格名と別名、信号速度、実効速度、ケーブル長の比較

    • USB 1.1（Full Speed）：12Mbps、1.5MiB/s、4本線、4m
    • USB 2.0（Hi-Speed）：480Mbps、60MiB/s、4本線、4m
    • USB 3.0/3.1/3.2（SuperSpeed USB 5Gbps）：5Gbps、625MiB/s、8本線、3m
    • USB 3.1/3.2（SuperSpeedPlus USB 10Gbps）：10Gbps、1250MiB/s、8本線、2m
    • USB 3.2 Gen 2x2（SuperSpeedPlus USB 20Gbps）：20Gbps、2500MiB/s、12本線、1m
    • USB4 Gen 2x2/Gen 3x2：20Gbps/40Gbps、2500/5000MiB/s、12本線、0.8m

  • Gen名の命名法則とレーン数・実効速度

    • Gen A x B：A＝世代、B＝レーン数
      • USB 3.2 Gen 1x1：5Gbps（1レーン）、500MiB/s（理論値）、400MiB/s（実効値）
      • USB 3.2 Gen 2x2：20Gbps（2レーン）、2,424MiB/s（理論値）、1,600MiB/s（実効値）
      • USB4 Gen 3x2：40Gbps（2レーン）、4,848MiB/s（理論値）、2,700MiB/s（実効値）
    • エンコーディング方式によるオーバーヘッド
      • 8b/10b：20%
      • 128b/132b：3%

  • ケーブルの内部配線とレーン構造

    • 4本線：PWR、GND、D+、D-、1レーン（半二重）
    • 8本線：PWR、GND、D+、D-、RX+、RX-、TX+、TX-、2レーン（全二重）
    • 12本線：PWR、GND、D+、D-、RX1+/RX1-、RX2+/RX2-、TX1+/TX1-、TX2+/TX2-、4レーン（2up/2down）

  • コネクタの種類と対応線数

    • USB-A/B：4本線 or 8本線
    • USB Type-C：12本線のみ、2レーン以上に対応
      • CC1/CC2：DFP/UFP検出、電力交渉、Altモード切替
      • SBU1/SBU2：DisplayPort AUX、HPD用

  • 充電仕様と最大電力供給

    • USB 2.0：5V 500mA 2.5W
    • USB 3.0/3.1：5V 900mA 4.5W
    • USB BC 1.2：5V 1.5A 7.5W
    • USB-C（非PD）：5V 3A 15W
    • USB-C PD 1/2：20V 5A 100W
    • USB-C PD 3.1（EPR）：48V 5A 240W

  • USB規格のリリース年表

    • USB 1.0：1996年1月
    • USB 1.1：1998年9月
    • USB 2.0：2000年4月
    • USB 3.0：2008年11月
    • USB 3.1：2013年7月
    • USB 3.2：2017年9月
    • USB4：2019年8月

USBレーン・エンコーディング・実効速度解説

  • 複数レーン対応のUSBは送信側でストライピング、受信側でボンディングを使用
  • エンコーディングオーバーヘッドにより、カタログ値より実効速度が低下
  • 4本線＝1レーン、8本線＝2レーン、12本線＝4レーンの構成
  • Type-Cのみが2レーン以上に対応し、高速転送や多機能拡張が可能

まとめ：USB選定・活用のポイント

  • 規格名・Gen名・レーン数を正確に把握し、実効速度を確認することが重要
  • Type-Cケーブルの選定ではレーン数と電力供給能力に注意
  • エンコーディング方式や実際の転送速度も考慮する必要
  • 充電用途ではPD対応や最大電力の違いを確認
  • コネクタ形状・内部構造を理解し、用途に合ったケーブル・デバイス選定が不可欠

Hackerたちの意見

いいシートだね。追加したいことがあるんだけど： - タイプCコネクタのオスとメスのクロスオーバー名とピン配置 - 実際の電圧、変調、信号方式（USB4v2はPAM3 11b/7tエンコーディングを使ってる） - PDの世代とプロファイル
└
… あと、Quickchargeみたいな独自の電圧方式もあるよね。
実際、USB 3.2の名前は好きなんだ。Genは速度で、「by」は幅を表してる。これでPCIeの命名と大体同じくらいになるけど、誰も文句言わないしね。ただ、USB 3、USB 3.1、USB 3.2が同じものってのは気に入らない。営業の人たちが、チップが3.1か3.2に対応してるって言っても、5-20Gbpsのどれかってことが分かってないのが理想じゃない。
└
PCI-Eは最初から同じ規格を使ってるよね：1.0、2.0、3.0とか。USBは何度も変わって、ほとんどの人にとって混乱を招いてる。3.0だったものが今は3.0じゃないし、3.1も変わってる。今の命名規則を使う理由はないと思うけど、なぜかそれを続けてるんだよね。
└
それに、販売員だけじゃなくて、Windowsもマザーボードがどれだけの性能を持ってるか全然教えてくれないし、デバイスを接続しても、合意した速度を教えてくれないんだよね。
素晴らしい記事だね。もし一つだけ訂正できるとしたら、SBU（USB 3.0プロモーターグループによって指定された）は「セカンダリバス」ではなく「サイドバンド使用」を意味するってことかな。一部のデバイスではUARTを運ぶために使われてたり、他のデバイスでは音声用だったりする。
└
彼らのメールアドレスはヘッダーの「お問い合わせ」リンクの下にあるよ :)
一度聞いたことがあるんだけど、USBの命名は意図的に誤解を招くようにしてるらしいよ。そうすれば、ベンダーは在庫の古い世代のアクセサリーを売り続けられるから。USB-IFは古いものをリブランドして、今風に聞こえるようにしてるんだって。以下のような命名を想像してみて： USB 3.0 / USB 3.1 Gen 1 / USB 3.2 Gen 1 -> USB 3 5Gbps USB 3.1 / USB 3.1 Gen 2 / USB 3.2 Gen 2 -> USB 3 10Gbps USB 3.2 Gen 2x2 -> USB 3 20Gbps これの方がずっと分かりやすいと思う。USB 4はやっと正しい方向に進んでるんじゃないかな。
└
このやり方は、あなたが言う通りかなり露骨だと思う。HDMIフォーラムがHDMI 2.0をHDMI 2.1に統合したのと同じことだし。新しい2.1の機能をオプションにしたから、メーカーは2.1の機能を実際にはサポートしてなくても、自分たちの2.0デバイスを2.1って呼べるようになったんだ。AMDも最近似たようなことをやってて、半分は古い世代のリブランドの「新しい」モバイルプロセッサを出してる。
└
それか、こういうことかもね：5 Gbps → USB 3、10 Gbps → USB 3.1、20 Gbps → USB 3.2。数字が大きいほど良いってこと。
└
> USB 4はついに正しい方向に進んでると思う。 USB 4は実際にはもっと悪い方向に進んでるよ。USB 4 = Thunderbolt 4、でもすべてがオプションなんだ。例えば、USB 4はDP Altモードをサポートしないかもしれないけど、Thunderbolt 4は常にサポートする。
└
最近買ったUSBハブがあって、すごくいいマークが付いてるんだ。まさに君が言う通りの感じ :) USB4でホストに接続してて、ポートには以下のマークがあるよ： - 電源入力/USB 10Gbps - USB 10Gbps - USB 10Gbps - 8K HDMI これには今のところ満足してるよ。
脱線だけど、著者が素晴らしい投稿をしてるから、ぜひおすすめしたい： https://fabiensanglard.net/mjolnir/index.html 数年前に一度読んで、それ以来時々戻ってきてる。今のPC（10年以上使ってる）がそろそろ静かに死んでくれたら、やっと小さくてコンパクトなものを作れるのにって思ってる。
└
まあ、事故は起こるもんだよね。カーペットにつまずいて、その古いPCがゴミ箱に落ちちゃったりとか。
なんでMacBookがUSB4/Thunderbolt 4/5をサポートしてるのに、USB 3.2 Gen 2x2はサポートしてないのか、未だにわからない。高い外付けディスクだと20-40Gb/sの速度が出るけど、安くて一般的なやつは20Gb/sって書いてあっても、実際は10Gb/sしか出ないんだよね。
└
MacBookは主にThunderboltをサポートしていて、USBはTBの仕様に書かれている必要がある場合だけ使われるって感じかな。TBが3.2x2x2を<=5のTB仕様の一部として定義してないと思うし。
個人的には、USB 3.0が最後のまともな名前のバージョンだったと思う。でも、イーサネットに詳しいなら、バリエーションが増えるのは意外じゃないよね。
関連情報。ほかに？ USBチートシート - https://news.ycombinator.com/item?id=31271038 - 2022年5月（168件のコメント）
2050年の短距離データ通信がどうなるかは分からないけど、USBって呼ばれることだけは確かだね。
└
USB-G 4.6 SuperSpeed Plusだけど、ケーブルは結局ランダムな電子機器の充電用にしか使われなくて、半分の時間はそれすらうまくいかないんだよね。
└
2030年にどんな技術が使われるかは分からないけど、2040年にはUSBのフラッシュメモリや石が使われるだろうね。
USBの種類の違いを見分けるのにいい方法だね。