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ユニバーサルシリアルバス（USB）は、 USBインプリメンターズフォーラム（USB-IF）によって開発された、多くの種類の電子機器間のデジタルデータ伝送と電力供給のための業界標準です。特に、パーソナルコンピュータなどのホストと周辺機器（ディスプレイ、キーボード、大容量記憶装置など）の間、およびホストのポート数を増やす中間ハブとの間のアーキテクチャ、物理インターフェース、および通信プロトコルを規定しています。 [ 2 ]
1996年に導入されたUSBは、当初、シリアルポート、パラレルポート、ゲームポート、Apple Desktop Bus（ADB）ポートなどのさまざまなインターフェースを置き換えて、周辺機器とコンピュータの接続を標準化するために設計されました。[ 3 ]初期のUSBバージョンは、キーボード、マウス、カメラ、プリンタ、スキャナ、フラッシュドライブ、スマートフォン、ゲーム機など、幅広いデバイスで一般的になりました。[ 4 ]その後、USBはコンピュータ、モバイルデバイス、周辺機器、電源、その他さまざまな小型電子機器のほぼすべての一般的なポートを置き換える標準へと進化しました。
最新規格では、USB-Cコネクタは、電源（最大240W ）、ディスプレイ（DisplayPort、HDMIなど）、その他多くの用途で使用される様々な種類のコネクタ、および従来のすべてのUSBコネクタを置き換えるものです。
2024年現在、USB は、 USB 1.x、USB 2.0、USB 3.x、USB4の 4 世代の仕様で構成されています。USB4 仕様は、「複数のプロトコルを単一の物理インターフェイスに組み合わせるように設計された接続指向トンネル アーキテクチャにより、USB4 ファブリックの全体的な速度とパフォーマンスを動的に共有できるように」して、データ転送と電力供給機能を強化しています。[ 2 ]特に、USB4 はThunderbolt 3プロトコル、すなわちPCI Express (PCIe、ロード/ストア インターフェイス) とDisplayPort (ディスプレイ インターフェイス) のトンネルをサポートしています。USB4 はホスト間インターフェイスも追加しています。[ 2 ]
各仕様のサブバージョンは、USB 1.0/1.1 の1.5 および 12 Mbit/sの半二重からUSB4 2.0の80 Gbit/sの全二重まで、さまざまな信号レートをサポートしています。 [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 2 ] USB は周辺機器にも電力を供給します。この規格の最新バージョンでは、 2021 年にUSB Power Delivery (USB-PD) Rev. 3.1 V1.1 で定義されているように、バッテリー充電や最大 240 ワットを必要とする機器への電力供給制限が拡張されています。[ 8 ]長年にわたり、USB(-PD) は携帯電話などの多くのモバイル機器の標準電源および充電フォーマットとして採用され、独自の充電器の必要性を減らしてきました。[ 9 ]
USBは、周辺機器とパーソナルコンピュータの接続を標準化し、データの交換と電力供給の両方を行うために設計されました。シリアルポートやパラレルポートなどのインターフェースをほぼ完全に置き換え、さまざまなデバイスで一般的になっています。USB経由で接続される周辺機器には、コンピュータのキーボードとマウス、ビデオカメラ、プリンタ、ポータブルメディアプレーヤー、モバイル（ポータブル）デジタル電話、ディスクドライブ、ネットワークアダプタなどがあります。[ 10 ]
USBコネクタは、携帯機器の充電ケーブルとして他のタイプのものに取って代わりつつあります。[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]
USBコネクタのインターフェースは、ホスト、ハブ、周辺機器に見られるさまざまな従来のType-A（制御ホスト）およびType-B（接続デバイス）コネクタと、USB4で唯一適用可能なコネクタとして多くの従来のコネクタに取って代わる最新のType-C（USB-C）コネクタの3種類に分類されます。
Type-A および Type-B コネクタには、標準、ミニ、マイクロのサイズがありました。標準フォーマットは最大で、主にデスクトップや大型周辺機器に使用されました。Mini-USB コネクタ (Mini-A、Mini-B、Mini-AB) はモバイルデバイス向けに導入されました。しかし、それらはすぐに薄型の Micro-USB コネクタ (Micro-A、Micro-B、Micro-AB) に置き換えられました。USB-C としても知られる Type-C コネクタは、USB 専用ではなく、USB の現在の唯一の標準であり、USB4 に必須であり、最新の DisplayPort や Thunderbolt などの他の標準にも必須です。リバーシブルで、USB を含むさまざまな機能とプロトコルをサポートできます。ハードウェアの種類 (ホスト、周辺機器、ハブ) に応じて、必須のものもあればオプションのものもあります。[ 14 ] [ 15 ]
USB 仕様は下位互換性を提供しますが、通常は信号速度、最大電力、その他の機能が低下します。USB 1.1 仕様は USB 1.0 を置き換えます。USB 2.0 仕様は USB 1.0/1.1 と下位互換性があります。USB 3.2 仕様は USB 3.1 (および USB 3.0) を置き換え、USB 2.0 仕様を含みます。USB4 は USB 3.2 を「機能的に置き換え」、USB 2.0 バスを並行して動作させます。[ 5 ] [ 6 ] [ 16 ] [ 2 ]
USB 3.0 仕様では、 SuperSpeed (別名SuperSpeed USB、SS として販売)と呼ばれる新しいアーキテクチャとプロトコルが定義されました。これには、新しい信号符号化方式 (8b/10b シンボル、5 Gbit/s、後にGen 1とも呼ばれる) 用の新しいレーンが含まれており、物理的に 5 本の追加のワイヤとピンを必要とする全二重データ転送を提供します。一方、USB 2.0 のアーキテクチャとプロトコルは維持され、USB 2.0 の下位互換性のために元の 4 本のピン/ワイヤが残され、合計 9 本のワイヤ (コネクタ インターフェースに 9 または 10 本のピンがあり、ID ピンは配線されていません) となります。
USB 3.1 仕様では、 SuperSpeedアーキテクチャとプロトコル ( SuperSpeed USB )を維持しつつ、SuperSpeedPlusアーキテクチャとプロトコル (別名SuperSpeedPlus USB ) を追加した拡張 SuperSpeed システムが導入され、新しいコーディング スキーム (128b/132b シンボル、10 Gbit/s、別名Gen 2 ) が追加されました。これはしばらくの間SuperSpeed+ ( SS+ ) として販売されていました。
USB 3.2 仕様[ 17 ]では、他の機能強化に加えて、Enhanced SuperSpeed Systemに 2 つ目のレーンが追加され、 SuperSpeedPlus USBシステム部分がGen 1×2、Gen 2×1、 Gen 2×2 の動作モードを実装するようになりました。しかし、システムのSuperSpeed USB部分は、依然として 1 レーンのGen 1×1動作モードを実装しています。そのため、2 レーン動作、つまりUSB 3.2 Gen 1× 2 (10 Gbit/s) とGen 2× 2 (20 Gbit/s) は、Full-Featured USB-C でのみ可能です。2023 年現在、これらはあまり実装されていませんが、Intel は第 11 世代 SoC プロセッサ モデルにこれらを含め始めましたが、Apple は提供していません。一方、USB 3.2 Gen 1(×1) (5 Gbit/s) とGen 2(×1) (10 Gbit/s) は、ここ数年かなり一般的です。
USB接続は、レセプタクルとプラグの2つのコネクタを使用して行われます。写真にはレセプタクルのみが表示されています。
ユニバーサルシリアルバスは、従来存在していた標準またはアドホックな独自インターフェースと比較して、パーソナルコンピュータと携帯電話、コンピュータアクセサリ、モニターなどの周辺機器との間のインターフェースを簡素化および改善するために開発されました。[ 19 ]
コンピューターユーザーの視点から見ると、USBインターフェースはいくつかの点で使いやすさを向上させます。
USB規格は、ハードウェアメーカーやソフトウェア開発者にとって、特に実装の容易さという点で、多くの利点をもたらします。
他のすべての規格と同様に、USBにも設計上の複数の制約がある。
製品開発者にとって、USBを使用するには複雑なプロトコルの実装が必要であり、周辺機器に「インテリジェント」なコントローラを搭載する必要がある。一般販売を目的としたUSBデバイスの開発者は、通常USB IDを取得する必要があり、そのためにはUSBインプリメンターズフォーラム（USB-IF）に料金を支払う必要がある。USB仕様を使用する製品の開発者は、USB-IFと契約を締結する必要がある。製品にUSBロゴを使用するには、年会費と組織への会員資格が必要となる。[ 19 ]
1995年に、 Compaq、DEC、IBM、Intel、Microsoft、NEC、Nortelの7社がUSBの開発を開始しました。[ 23 ] 目標は、PC背面の多数のコネクタを置き換え、既存のインターフェースの使いやすさの問題を解決し、USBに接続されたすべてのデバイスのソフトウェア構成を簡素化し、外部デバイスのデータ転送速度を向上させ、プラグアンドプレイ機能を可能にすることで、外部デバイスをPCに接続することを根本的に容易にすることでした。[ 24 ] 1979年のAtari SIOシリアルバス、8ビットAtariコンピュータ、1980年のIEEE-488派生のCommodoreバス、およびHewlett PackardのHP-ILバスの概念が、このアプローチの先駆けとなりました。[ 25 ] [ 26 ] Apple が主導し、Sony、Panasonic (Matsushita)、LG、Toshiba、Hitachi、Cannon、Philips Electronics、Compaq、Thomson、Texas Instruments を含むコンソーシアムは、1986 年以降、IEEE 1394 Firewire 規格および特許プールとして、この概念をさらに発展させた。[ 27 ]元々は Atari、その後 Commodore に所属し、Atari SIO 共通バスの設計者であったJoseph C. Decuir は、Microsoft の USB プロジェクトに取り組み、関連する米国特許の 1 つを取得した。[ 28 ] SIO は、特許トロールから USB を守る際に先行技術として引用された。[ 29 ] Ajay Bhattと彼のチーム[注 1 ]は Intel でこの規格に取り組んだ。[ 30 ] [ 31 ] USB をサポートする最初の集積回路は、1995 年に Intel によって製造された。[ 32 ]
1996 年 1 月にリリースされた USB 1.0 では、1.5 Mbit/s (低帯域幅または低速) と 12 Mbit/s (フルスピード) の信号レートが規定されていました。[ 33 ] タイミングと電力の制限により、延長ケーブルは許可されていませんでした。1998年 8 月に USB 1.1 がリリースされるまで、USB デバイスが市場に出回ることはほとんどありませんでした。USB 1.1 は、広く採用された最初の改訂版であり、Microsoft が「レガシーフリー PC」と呼んだものにつながりました。[ 34 ] [ 35 ] [ 36 ]
USB 1.0も1.1も、標準のタイプAまたはタイプBよりも小さいコネクタの設計については規定していませんでした。小型化されたタイプBコネクタの設計は多くの周辺機器に見られましたが、小型コネクタを備えた周辺機器をテザー接続（つまり、周辺機器側にプラグやレセプタクルがない）であるかのように扱うことで、USB 1.x規格への準拠が妨げられました。USB 2.0（リビジョン1.01）で小型のタイプAコネクタが導入されるまで、小型のタイプAコネクタは知られていませんでした 。
USB 2.0は2000年4月にリリースされ、USB 1.xのフルスピード信号速度12 Mbit/s（理論上の最大データスループット1.2 MByte/s ）に加えて、ハイスピードまたはハイバンド幅と呼ばれる、より高い最大信号速度480 Mbit/s（理論上の最大データスループット53 MByte/s [ 37 ]）が追加されました。[ 38 ]
USB 2.0の様々な改良点には以下が含まれます。
USB仕様の変更は、エンジニアリング変更通知（ECN）を通じて行われてきました。これらのECNの中で最も重要なものは、 USB.orgから入手できるUSB 2.0仕様パッケージに含まれています。[ 41 ]
USB 3.0 仕様は 2008 年 11 月 12 日にリリースされ、その管理は USB 3.0 プロモーター グループから USB 実装者フォーラム (USB-IF) に移管され、2008 年 11 月 17 日に SuperSpeed USB 開発者会議で発表されました。[ 43 ]
USB 3.0では、 SuperSpeed と呼ばれる新しいアーキテクチャとプロトコルが追加され、それに対応する下位互換性のあるプラグ、レセプタクル、ケーブルが提供されます。SuperSpeedプラグとレセプタクルは、独自のロゴと、標準フォーマットのレセプタクルに青色のインサートが施されていることで識別できます。
SuperSpeedアーキテクチャは、既存の3つの動作モードに加えて、5.0 Gbit/sの速度での動作モードを提供します。その効率は、物理シンボルエンコーディングやリンクレベルのオーバーヘッドなど、多くの要因に依存します。8b /10bエンコーディング で5 Gbit/sのシグナリングレートでは、各バイトの送信に10ビットが必要なので、生のスループットは500 MB/sです。フロー制御、パケットフレーミング、プロトコルオーバーヘッドを考慮すると、アプリケーションに送信する生のスループットの約3分の2、つまり330 MB/sが現実的です。 [ 44 ]： 4-19 SuperSpeedのアーキテクチャは全二重です。以前のすべての実装、USB 1.0-2.0は、ホストによって調停される半二重です。[ 45 ]
低電力および高電力デバイスはこの規格で引き続き動作しますが、SuperSpeedを実装するデバイスは、150mA刻みで 150mAから900mAまでの電流増加を提供できます。[ 44 ]： 9-9
USB 3.0では、USB Attached SCSI Protocol（UASP）も導入され、これは一般的にBOT（Bulk-Only-Transfer）プロトコルよりも高速な転送速度を実現します。
USB 3.1仕様は、[ 5 ] 2013 年 7 月にリリースされました。まず、USB 3.0 のSuperSpeedアーキテクチャとプロトコルを維持し、動作モードは新たにUSB 3.1 Gen 1と名付けられました(以前はUSB 3.0と呼ばれ、USB 3.2 仕様で最終的にUSB 3.2 Gen 1x1と名付けられ、後に2023 年にUSB 5Gbpsとして販売されました) [ 46 ] [ 47 ] [ 48 ]。次に、 USB 3.1 Gen 2と呼ばれる第 2 の動作モードを備えた、明確に新しいSuperSpeedPlusアーキテクチャとプロトコルが導入されました。これにより最大信号伝送速度が 10 Gbit/s に倍増し (後に最終的にUSB 3.2 Gen 2x1と命名され、2023 年以降はUSB 10Gbpsとして販売)、同時に、方式を128b/132bに変更することでライン エンコーディングのオーバーヘッドをわずか 3% に削減しますが、フロー制御、パケット フレーミング、プロトコル オーバーヘッドは依然として実際のデータ レートに大きな影響を与えます。[ 46 ] [ 49 ]
2017 年 9 月にリリースされたUSB 3.2仕様[ 17 ]は、既存のSuperSpeedおよびSuperSpeedPlusアーキテクチャとプロトコル、およびそれぞれの動作モードを維持しつつ、合計信号レートがそれぞれ 10 および 20 Gbit/s (生データレートはそれぞれ 1212 および 2424 MB/s) の2 つのSuperSpeedPlus動作モード ( USB 3.2 Gen 1× 2およびUSB 3.2 Gen 2×2 )を追加しています。帯域幅の増加は、すべての Full-Featured USB-C Fabric (関連するすべてのデバイス、ハブ、ケーブル、およびホスト) に含まれる追加のワイヤを介した 2 レーン動作の結果です。[ 50 ]
USB 3.2 仕様から、USB-IF はマーケティングに関連した新しい命名規則を導入しました。[ 51 ]さまざまな動作モードのブランディングを企業が容易に行えるように、USB-IF は 5、10、20 Gbit/s の機能をそれぞれSuperSpeed USB 5Gbps、SuperSpeed USB 10Gbps、SuperSpeed USB 20Gbpsとブランディングすることを推奨しました。[ 52 ]
2023年に再び置き換えられ、[ 53 ]「SuperSpeed」が削除され、USB 5Gbps、USB 10Gbps、USB 20Gbpsになりました。新しいパッケージとポートのロゴが付けられました。[ 54 ]
USB4仕様（バージョン1.0）は2019年8月29日にリリースされました。これはThunderbolt 3プロトコルに基づいており、 USB-C上で20および40 Gbit/sの信号レートを定義し、 USB 3.2、USB 2.0、PCIe 、およびDisplayPortプロトコルのトンネリングを可能にします。Thunderbolt 3互換性はUSB4ホスト/デバイスではオプションです。[ 55 ]
USB4バージョン2.0（2022年9月1日発表）では、新しい物理層とより高い信号伝送速度が追加されました。双方向で最大80Gbps、ビデオを多用する用途向けに120/40Gbps（ホスト→デバイス／デバイス→ホスト）をサポートする非対称モードが実現されています。これはPAM3信号方式と、多くの場合既存のパッシブ「40Gbps」USB-Cケーブルを使用して実現されます。また、80Gbpsのアクティブケーブルという新しいカテゴリも定義されています。バージョン 2.0 では、 DisplayPort 2.1およびPCIe 4.0に合わせてトンネリングを更新し、USB4 1.0、USB 3.2/2.0、および Thunderbolt 3 との下位互換性を維持しています。[ 56 ] [ 57 ] 2023 年以降、USB-IF は、マーケティングおよび認証リストで「USB4 v1/v2」に代わり、信号速度を反映した消費者向け製品名 (例: USB 40Gbps、USB 80Gbps ) を推奨しています。[ 58 ]
以前の命名規則が紛らわしかったため、USB-IFはそれを再び変更することにしました。2022年9月2日現在、マーケティング名は「USB x Gbps」という構文に従います。ここで、xはギガビット/秒単位の信号レートです。[ 59 ]更新された名前とロゴの概要は、隣の表で確認できます。
USB 3.2 Gen 2×2とUSB4 Gen 2×2（またはUSB 3.2 Gen 2×1とUSB4 Gen 2×1）の動作モードは 互換性がなく、相互に交換することはできません。参加するすべてのコントローラは同じモードで動作する必要があります。
USB システムは、1 つ以上のダウンストリーム フェイシング ポート (DFP) を備えたホスト[ 60 ]と、階層スター トポロジーを形成する複数の周辺機器で構成されます。追加のUSB ハブを含めることで、最大 5 階層まで構成できます。USB ホストには、それぞれ 1 つ以上のポートを備えた複数のコントローラを搭載できます。1 つのホスト コントローラには、最大 127 台のデバイスを接続できます。[ 61 ] [ 44 ] : 8 ～ 29 台のUSB デバイスがハブを介して直列に接続されます。ホスト コントローラに組み込まれているハブは、ルート ハブと呼ばれます。
USBデバイスは、デバイス機能と呼ばれる複数の論理サブデバイスで構成される場合があります。複合デバイスは、例えば、内蔵マイク（オーディオデバイス機能）を備えたウェブカメラ（ビデオデバイス機能）のように、複数の機能を提供することができます。これとは別の方法として、ホストが各論理デバイスに固有のアドレスを割り当て、すべての論理デバイスが物理的なUSBケーブルに接続される内蔵ハブに接続される複合デバイスがあります。
USBデバイスの通信はパイプ（論理チャネル）に基づいています。パイプはホストコントローラをデバイス内の論理エンティティ（エンドポイントと呼ばれる）に接続します。パイプはエンドポイントに対応するため、これらの用語は時として同義語として使われます。各USBデバイスは最大32個のエンドポイント（入力16個、出力16個）を持つことができますが、これほど多くのエンドポイントを持つことは稀です。エンドポイントは初期化時（物理的な接続後の列挙と呼ばれる期間）にデバイスによって定義され、番号が付けられるため、比較的永続的です。一方、パイプは開閉することができます。
パイプには、ストリームパイプとメッセージパイプの2種類があります。
ホストがデータ転送を開始すると、(device_address, endpoint_number)のタプルで指定されたエンドポイントを含む TOKEN パケットを送信します。転送がホストからエンドポイントへの場合、ホストは目的のデバイス アドレスとエンドポイント ナンバーを含む OUT パケット (TOKEN パケットの特殊化) を送信します。データ転送がデバイスからホストへの場合、ホストは代わりに IN パケットを送信します。宛先エンドポイントが、製造元が指定した方向が TOKEN パケットと一致しない単方向エンドポイント (たとえば、製造元が指定した方向が IN であるのに対し、TOKEN パケットが OUT パケットである場合) の場合、TOKEN パケットは無視されます。それ以外の場合は、TOKEN パケットは受け入れられ、データ トランザクションを開始できます。一方、双方向エンドポイントは、IN パケットと OUT パケットの両方を受け入れます。
エンドポイントはインターフェースごとにグループ化され、各インターフェースは単一のデバイス機能に関連付けられます。ただし、エンドポイント0は例外で、デバイス構成に使用され、どのインターフェースにも関連付けられていません。独立して制御されるインターフェースで構成される単一のデバイス機能は、複合デバイスと呼ばれます。ホストは機能にのみデバイスアドレスを割り当てるため、複合デバイスには単一のデバイスアドレスしか存在しません。
USBデバイスが初めてUSBホストに接続されると、USBデバイスの列挙処理が開始されます。列挙は、USBデバイスにリセット信号を送信することによって開始されます。USBデバイスの信号レートは、リセット信号送信中に決定されます。リセット後、ホストはUSBデバイスの情報を読み取り、デバイスに固有の7ビットアドレスを割り当てます。ホストがデバイスをサポートしている場合、デバイスとの通信に必要なデバイスドライバがロードされ、デバイスは構成済み状態に設定されます。USBホストが再起動されると、列挙処理は接続されているすべてのデバイスに対して繰り返されます。
ホストコントローラはデバイスへのトラフィックの流れを制御するため、ホストコントローラからの明示的な要求がない限り、USBデバイスはバス上でデータを転送できません。USB 2.0では、ホストコントローラは通常ラウンドロビン方式でバス上のトラフィックをポーリングします。各USBポートのスループットは、USBポート自体の速度、またはポートに接続されているUSBデバイスの速度のうち、遅い方の速度によって決まります。
高速USB 2.0ハブには、高速USB 2.0バスと標準速度および低速バスとの間で変換を行うトランザクショントランスレータと呼ばれるデバイスが内蔵されています。トランスレータは、ハブごと、またはポートごとに1つ搭載されている場合があります。
USB 3.0ホストにはそれぞれ2つの独立したコントローラが搭載されているため、USB 3.0デバイスは、そのホストに接続されているUSB 2.0以前のデバイスに関係なく 、USB 3.0の信号レートで送受信を行います。以前のデバイスの動作信号レートは、従来どおりに設定されます。
USBデバイスの機能は、USBホストに送信されるクラスコードによって定義されます。これにより、ホストはデバイス用のソフトウェアモジュールをロードし、異なるメーカーの新しいデバイスをサポートできるようになります。
デバイスクラスには以下が含まれます: [ 63 ]
USBマスストレージデバイスクラス（MSCまたはUMS）は、ストレージデバイスへの接続を標準化する規格です。当初は磁気ドライブや光ディスクドライブ向けに設計されましたが、フラッシュドライブやSDカードリーダーにも対応するようになりました。書き込みロックされたSDカードをUSBアダプタで起動できる機能は、起動メディアの完全性と破損しない状態を維持する上で特に有利です。
2005年初頭以降、ほとんどのパーソナルコンピュータはUSBマスストレージデバイスから起動できるようになったが、USBはコンピュータの内部ストレージの主要バスとして設計されたものではない。しかし、USBにはホットスワップが可能という利点があり、様々な種類のドライブを含むモバイル周辺機器にとって有用である。
複数のメーカーが、外付けポータブルUSBハードディスクドライブ、またはディスクドライブ用の空の筐体を提供しています。これらの製品は、内蔵ドライブと同等の性能を発揮しますが、接続可能なUSBデバイスの数と種類、およびUSBインターフェースの上限によって制限されます。外付けドライブの接続規格としては、eSATA、ExpressCard、FireWire（IEEE 1394）、そして最近ではThunderboltなどがあります。
USBマスストレージデバイスのもう1つの用途は、ホストコンピュータにインストールする必要なく、ソフトウェアアプリケーション（WebブラウザやVoIPクライアントなど）をポータブルに実行することです。[ 67 ] [ 68 ]
メディア転送プロトコル（MTP）は、USBマスストレージよりも高レベルのアクセスをデバイスのファイルシステムに対して提供するためにMicrosoftによって設計されました。ディスクブロックではなくファイルレベルでのアクセスが可能です。また、オプションでDRM機能も備えています。MTPはポータブルメディアプレーヤーでの使用を想定して設計されましたが、その後、Android 4.1 Jelly Bean以降のAndroidオペレーティングシステムおよびWindows Phone 8（Windows Phone 7デバイスではMTPの進化形であるZuneプロトコルが使用されていました）の主要なストレージアクセスプロトコルとして採用されました。その主な理由は、MTPはUMSのようにストレージデバイスへの排他的アクセスを必要としないため、コンピュータに接続されている間にAndroidプログラムがストレージを要求した場合に発生する可能性のある問題を軽減できるからです。主な欠点は、MTPがWindowsオペレーティングシステム以外ではあまりサポートされていないことです。
USB マウスやキーボードは、小型の USB-to-PS/2 アダプタを使用すれば、PS/2 ポートを備えた古いコンピュータでも通常使用できます。デュアル プロトコルをサポートするマウスやキーボードの場合は、ロジック回路を含まないパッシブ アダプタを使用できます。キーボードやマウスのUSB ハードウェアは、USB ポートまたは PS/2 ポートのどちらに接続されているかを検出し、適切なプロトコルを使用して通信するように設計されています。[ 69 ] USB キーボードとマウス (通常はそれぞれ 1 つずつ) を PS/2 ポートに接続するアクティブ コンバータも存在します。[ 70 ]
デバイスファームウェアアップグレード（DFU）は、 USB デバイスのファームウェアをメーカーが提供する改良版にアップグレードするための汎用的なメカニズムであり、ファームウェアのバグ修正を適用する方法などを提供します。ファームウェアのアップグレード操作中、USB デバイスは動作モードを変更し、実質的にPROMプログラマになります。あらゆる種類の USB デバイスは、公式の DFU 仕様に従うことでこの機能を実装できます。そうすることで、DFU 互換のホストツールを使用してデバイスを更新できます。[ 66 ] [ 71 ] [ 72 ]
DFUは、USBブートローダー機能を内蔵したマイクロコントローラにおいて、フラッシュメモリのプログラミングプロトコルとして使用されることがある。 [ 73 ]
USBデバイスワーキンググループはオーディオストリーミングの仕様を策定し、マイク、スピーカー、ヘッドセット、電話、楽器などのオーディオクラスの用途向けに特定の標準が開発され実装されました。ワーキンググループは、オーディオデバイス仕様の4つのバージョンを公開しています。[ 75 ] [ 76 ] [ 77 ] USB Audio 1.0、2.0、3.0、4.0は、「USBオーディオクラス」(UAC) [ 78 ]または「オーディオデバイスクラス」(ADC) [ 79 ]と呼ばれています。
UAC 3.0 は主に携帯機器向けの改善を導入しており、データのバースト送信による消費電力の削減や、より頻繁に低電力モードを維持すること、デバイスのさまざまなコンポーネントに電力ドメインを設定し、使用していないときにシャットダウンできるようにすることなどが含まれます。[ 80 ]
UAC 2.0 では、高速 USB (フル スピードに加えて) のサポートが導入され、マルチ チャンネル インターフェイスの帯域幅の拡大、より高いサンプル レート[ 81 ] 、固有のレイテンシーの低減[ 82 ] [ 78 ]、同期モードと適応モードでのタイミング分解能の 8 倍の向上[ 78 ]が可能になりました。UAC2では、クロック ドメインの概念も導入され、どの入力および出力端末が同じソースからクロックを取得しているかについての情報がホストに提供されるほか、DSDなどのオーディオ エンコーディング、オーディオ エフェクト、チャンネル クラスタリング、ユーザー コントロール、デバイス記述のサポートも改善されました。[ 78 ] [ 83 ]
UAC 1.0 デバイスは、クロスプラットフォームのドライバ不要の互換性のため、依然として一般的です。[ 81 ]また、Microsoftが UAC 2.0 の公開から 10 年以上も実装せず、2017 年 3 月 20 日に Creators Update を通じてWindows 10にようやくサポートを追加したことも一因です。 [ 84 ] [ 85 ] [ 83 ] UAC 2.0 はmacOS、iOS、Linuxでもサポートされていますが、[ 78 ] Android はUAC 1.0 仕様のサブセットのみを実装しています。[ 86 ]
USBは3つの等時性（固定帯域幅）同期タイプを提供しており、[ 87 ]これらはすべてオーディオ機器で使用されています。[ 88 ]
USB の仕様では当初、非同期モードは「低価格スピーカー」で、適応モードは「ハイエンドデジタルスピーカー」で使用されると説明されていましたが、[ 92 ]ハイファイの世界では逆の認識があり、非同期モードは機能として宣伝され、適応/同期モードは評判が悪いです。[ 93 ] [ 94 ] [ 86 ]実際には、エンジニアリングの品質とアプリケーションに応じて、すべてのタイプが高品質または低品質になる可能性があります。[ 90 ] [ 78 ] [ 95 ]非同期には、コンピュータのクロックに縛られないという利点がありますが、複数のソースを組み合わせるときにサンプルレート変換が必要になるという欠点があります。
USB委員会が規定するコネクタは、USBの多くの基本目標をサポートし、コンピュータ業界で使用されてきた多くのコネクタから得られた教訓を反映しています。ホストまたはデバイスに取り付けられるメスのコネクタはレセプタクルと呼ばれ、ケーブルに取り付けられるオスのコネクタはプラグと呼ばれます。[ 44 ]： 2-5-2-6公式のUSB仕様文書では、プラグを表す用語としてオス、レセプタクルを表す用語としてメスという用語も定期的に定義されています。 [ 96 ]
この設計は、USBプラグをレセプタクルに誤って挿入することを困難にすることを目的としています。USB仕様では、ケーブルプラグとレセプタクルにマークを付けて、ユーザーが正しい向きを認識できるようにすることが求められています。[ 44 ]ただし、USB-Cプラグはリバーシブルです。USBケーブルと小型USBデバイスは、一部のコネクタで使用されているネジ、クリップ、またはサムターンを使用せずに、レセプタクルのグリップ力によって所定の位置に保持されます。
AコネクタとBコネクタの区別は、USB に固有の方向性を強制するためでした。単一のホストには Type-A レセプタクルがあり、各周辺機器には単一の Type-B レセプタクルがあります。ハブは、複数の下流向きの Type-A レセプタクルを提供し、単一の Type-B レセプタクル (または Type-A プラグ付きの専用ケーブル) を介してホストに接続します。ハブは、ホストに直接接続することも、1 つ以上の追加ハブを介して接続することもできます。Type-C より前は、USB On-The-Go では、スマートフォンなどのデバイスがホストまたは周辺機器のどちらかの役割を担うことができ、Type-A プラグと Type-B プラグの両方を受け入れる単一の Type-AB レセプタクル (Micro-AB、2014 年に廃止、または Mini-AB、2007 年に廃止[ 97 ] ) を備えていました。
USBコネクタの種類は、仕様の進展に伴って増加しました。当初のUSB仕様では、Standard-AとStandard-Bのプラグとレセプタクルが詳細に規定されていました。これらは当初、単にType-AとType-Bと呼ばれていましたが、 Miniコネクタや後のMicroコネクタと区別するために、 Standardという名称に変更されました。Standardプラグのデータ接点は、電源接点や接地接点に比べて奥まった位置にあるため、より繊細なデータ通信回路が接続される前にデバイスが安全に電気的に接続され、損傷を防ぎます。一部のデバイスは、データ接続の有無によって異なるモードで動作します。シンプルな電源にはデータ接続は含まれておらず、代わりにデータ接点を短絡させますが、対応USBデバイスであれば標準USBケーブルを介して充電または動作させることができます。充電ケーブルは電源接続を提供しますが、データ接続は提供しません。ただし、規格では少なくともUSB 2.0のデータ接続機能が求められています。非標準の充電専用ケーブルでは、デバイス側でデータ線が短絡されています。そうしないと、デバイスが充電器を不適切として拒否する可能性があります。
USB 1.1規格では、標準ケーブルの最大長は、デバイスがフルスピード（12 Mbit/s）で動作する場合5メートル（16フィート5インチ）、デバイスが低速（1.5 Mbit/s）で動作する場合3メートル（9フィート10インチ）と規定されています。[ 98 ] [ 99 ] [ 100 ]
USB 2.0では、高速（480 Mbit/s）で動作するデバイスの場合、 最大ケーブル長は5メートル（16フィート5インチ）まで対応しています。[ 100 ]
USB 3.0規格では、ケーブルの最大長は直接規定されておらず、すべてのケーブルが電気的仕様を満たすことのみを要求しています。AWG 26の銅線を使用したケーブルの場合、実用 的な最大長は3メートル（9フィート10インチ）です。[ 101 ]
2台のコンピュータ（ホスト）はUSB-Cケーブルで簡単に接続できますが、Type-Cが登場する以前は、一般的なUSBケーブルではホスト同士を接続できませんでした。USBブリッジケーブル、またはデータ転送ケーブルと呼ばれるものが市販されており、PC同士を直接接続できます。ブリッジケーブルは実際には電子機器であり、接続された各ホストからはUSB周辺機器として認識され、コンピュータ間のピアツーピア通信を可能にします。このようなUSBブリッジケーブルは、USBポートを介して2台のコンピュータ間でファイルを転送するために使用されます。
マイクロソフトがWindows Easy Transferとして普及させたこのユーティリティは、専用のUSBブリッジケーブルを使用して、以前のバージョンのWindowsを実行しているコンピューターから新しいバージョンのWindowsを実行しているコンピューターに個人ファイルや設定を転送するものでした。Windows Easy Transferソフトウェアの使用に関して言えば、このブリッジケーブルはEasy Transferケーブルと呼ばれることもあります。
多くのUSBブリッジ／データ転送ケーブルは依然としてUSB 2.0規格ですが、USB 3.0規格の転送ケーブルもいくつか存在します。USB 3.0はUSB 2.0の10倍の速度ですが、USB 3.0転送ケーブルは設計上、速度が2～3倍程度にとどまります。
USB 3.0規格では、2台のPCを接続するための電源供給機能のないA-to-Aクロスオーバーケーブルが導入されました。これらはデータ転送用ではなく、診断用途を目的としています。
USB 3.1 仕様で導入された USB デュアルロールデバイス機能により、USB ブリッジケーブルの重要性は低下しました。最新の仕様では、USB は Type-C ケーブルでシステムを直接接続するほとんどのシナリオをサポートしています。ただし、この機能が動作するためには、接続されたシステムがロール切り替えをサポートしている必要があります。デュアルロール機能には、システム内に2 つのコントローラとロールコントローラが必要です。これはタブレットやスマートフォンなどのモバイルプラットフォームでは当然のことですが、デスクトップ PC やノートパソコンではデュアルロールをサポートしていないことがよくあります。[ 102 ]
USBホストおよびハブのレセプタクルは、V_BUSピンを介して、上流のUSBデバイスに公称5V DCの電力を供給します。
このセクションでは、USB Power Delivery （USB-PD）が登場する以前のUSBの電力分配モデルについて説明します。BCまたはPDを使用しないデバイスでは、USBはType-AおよびType-Bコネクタを介して最大4.5W 、USB-Cを介して最大15Wの電力を供給します。PD以前のUSB電源はすべて5V で供給されます。
デバイスに電力を供給するホストにとって、USBにはユニットロードという概念があります。どのデバイスも1ユニットの電力を消費することができ、デバイスは段階的に電力供給量を増やすよう要求できます。ホストは要求された電力を供給する必要はなく、デバイスは合意された電力以上の電力を消費することはできません。
低消費電力デバイスは、1ユニット以下の電力しか消費できません。すべてのデバイスは、設定されていない状態では低消費電力デバイスとして動作する必要があります。USB 2.0までのUSBデバイスの場合、ユニット負荷は100mA （または 500mW）ですが、USB 3.0ではユニット負荷は150mA （750mW ）と定義されています。フル機能のUSB-Cは、ユニット負荷250mA（または1250mW ） の低消費電力デバイスをサポートできます。
高出力デバイス、例えば一般的な2.5インチハードディスクドライブなどは、1ユニット以上の電力を消費する可能性があります。USB 2.0までは、ホストまたはハブが 各デバイスに最大2.5Wを100mAずつ5段階で供給でき ます。SuperSpeedデバイス（USB 3.x）では、ホストまたはハブが最大4.5Wを 150mAずつ6段階で供給できます。USB-Cは、より大きなユニット負荷（ 250mA、最大7.5W ） でのUSB 3.xのデュアルレーン動作を可能にします。 [ 103 ]また、USB-CはUSB BCの代替としてType-C Currentも可能にし、データ接続を必要とせずに簡単に電力供給の有無を通知します。[ 104 ]
バッテリー充電モードを認識するために、専用充電ポートはD+端子とD−端子の間に200Ω以下の抵抗を設定します 。D+端子とD−端子間の抵抗が200Ω未満で短絡またはほぼ短絡しているデータレーンは、 充電速度が無制限の専用充電ポート（DCP）を示します。[ 105 ] [ 106 ]
標準的なUSBに加えて、1990年代に開発されたPoweredUSBと呼ばれる独自の高出力システムがあり、主にレジなどのPOS端末で使用されている。
USB信号は、特性インピーダンスが90Ω ±15%のツイストペアデータワイヤ上で差動信号を使用して送信されます。[ 107 ] USB 2.0以前の仕様では、1ペアを半二重（HDx）で定義しています。USB 3.0以降の仕様では、USB 2.0互換性のために1ペア、データ転送用に2ペアまたは4ペアを定義しています。シングルレーン（×1 ）バリアントで全二重（FDx）を実現する2ペアのデータワイヤには、少なくともSuperSpeed（SS）コネクタが必要です。2レーン（ ×2 ）バリアントで全二重を実現する4ペアには、USB-Cコネクタが必要です。
USB4 Gen 4 では 4 対すべてを使用する必要がありますが、非対称ペア構成も可能です。[ 108 ]この場合、1 つのデータワイヤペアがアップストリームデータに使用され、残りの 3 対がダウンストリームデータに使用されるか、その逆になります。USB4 Gen 4 は3 レベルのパルス振幅変調を使用し、送信される 1ボーごとに1トリットの情報を提供します。12.8 GHzの送信周波数は 25.6 GBdの送信速度に相当し[ 109 ]、11 ビットから 7 トリットへの変換により、理論上の最大送信速度は 40.2 Gbit/s をわずかに超えます。[ 110 ]
USB接続は常に、ホストまたはハブのダウンストリームポート（DFP）であるA端と、周辺機器またはハブのアップストリームポート（UFP）であるB端との間で行われます。従来、ホストにはType-Aポートのみ、周辺機器にはType-Bポートのみがあり、互換性のあるケーブルにはType-AプラグとType-Bプラグがそれぞれ1つずつ付いていたことから、このことは明確でした。
USB-C（Type-C）は、従来のType-AおよびType-Bコネクタをすべて置き換える単一のコネクタです。そのため、両側にUSB Type-Cポートが搭載されている場合、通常はデバイスの種類によってどちらがDFP（デバイス側）でどちらがUFP（ユーザー側）かが決まります。最新のスマートフォンなど、一部のデバイスは両方の役割を果たすことができます。したがって、接続されたデバイス間でどちらがホストでどちらが周辺機器かをネゴシエートします。
USB通信では、データはパケットとして送信されます。最初に、すべてのパケットはホストからルートハブ、場合によっては複数のハブを経由してデバイスに送信されます。これらのパケットの中には、デバイスに応答パケットを送信するように指示するものもあります。
USBの基本的なトランザクションは次のとおりです。
USBインプリメンターズフォーラムは、2015年7月29日にUSBプロトコルに基づいたメディアアグノスティックUSB（MA-USB）v.1.0無線通信規格を発表しました。ワイヤレスUSBはケーブル代替技術であり、最大480 Mbit/sのデータレートを実現するために超広帯域無線技術 を使用しています。[ 111 ]
USB-IFは、MA-USB仕様の初期基盤としてWiGig Serial Extension v1.2仕様を使用し、SuperSpeed USB（3.0および3.1）およびHi-Speed USB（USB 2.0）に準拠しています。MA-USBを使用するデバイスは、製品が認証プログラムの要件を満たしている場合、「Powered by MA-USB」というブランド名が付けられます。[ 112 ]
InterChip USBは、通常のUSBにある従来のトランシーバーを排除したチップ間通信方式です。HSICの物理層は、USB 2.0と比較して消費電力が約50%少なく、基板面積が75%少なくなっています 。[ 113 ]これはSPIやI2Cの代替規格です。
USB-C（正式名称はUSB Type-C）は、新しいコネクタといくつかの新しい接続機能を定義する規格です。その中でも特に注目すべきはオルタネートモードのサポートで、これによりUSB-Cコネクタとケーブルを介して他のプロトコルを伝送することが可能になります。これは一般的にDisplayPortやHDMIプロトコルをサポートするために使用され、コンピューターモニターやテレビなどのディスプレイをUSB-C経由で接続することを可能にします。
他のすべてのコネクタは、USB 3.2 の 2 レーン動作 (Gen 1×2 および Gen 2×2) には対応していませんが、1 レーン動作 (Gen 1×1 および Gen 2×1) には使用できます。[ 114 ]
DisplayLinkは、USB経由で複数のディスプレイをコンピュータに接続できる技術です。2006年頃に登場し、USB-Cのオルタネートモードが登場する以前は、USB経由でディスプレイを接続する唯一の方法でした。これは独自の技術であり、USBインプリメンターズフォーラムによって標準化されておらず、通常はコンピュータに別途デバイスドライバが必要です。
当初、USBはFireWire（ IEEE 1394 ）技術を補完するものと考えられていました。FireWireは、ディスクドライブ、オーディオインターフェース、ビデオ機器などの周辺機器を効率的に相互接続するための高帯域幅シリアルバスとして設計されていました。初期設計段階では、USBははるかに低いデータレートで動作し、より簡素なハードウェアを使用していました。キーボードやポインティングデバイスなどの小型周辺機器に適していました。
FireWireとUSBの最も重要な技術的な違いは以下のとおりです。
これらの違いやその他の違いは、2 つのバスの設計目標の違いを反映しています。USB はシンプルさと低コストを目指して設計されましたが、FireWire は特にオーディオやビデオなどの時間制約のあるアプリケーションでのパフォーマンスを重視して設計されました。理論上の最大信号レートは似ていますが、FireWire 400 は実際の使用では USB 2.0 ハイバンド幅よりも高速です[ 115 ]。特に外付けハードドライブなどの高帯域幅の使用ではそうです。[ 116 ] [ 117 ] [ 118 ] [ 119 ]新しい FireWire 800 規格は、理論的にも実際的にも FireWire 400 の 2 倍の速度で、USB 2.0 ハイバンド幅よりも高速です。[ 120 ]しかし、FireWire の速度上の利点は、ダイレクトメモリアクセス(DMA)などの低レベルの技術に依存しており、それがDMA 攻撃などのセキュリティ上の脆弱性を生み出す機会となっています。
USBとFireWireを実装するために使用されるチップセットとドライバは、仕様で規定された帯域幅が実際にどれだけ実現されるか、また周辺機器との互換性に決定的な影響を与える。[ 121 ]
IEEE 802.3af、802.3at、および802.3bt Power over Ethernet (PoE) 規格は、給電式USBよりも高度な電力ネゴシエーション方式を規定しています。これらの規格は48V DCで動作し 、最大100メートルのケーブルを通してより多くの電力（ 802.3afでは最大12.95W 、802.3at（PoE+とも呼ばれる）では最大25.5W 、802.3bt（4PPoEとも呼ばれる）では最大71W ）を供給できます。これは、最大ケーブル長5メートルで2.5Wしか供給できないUSB 2.0と比較して大きな利点です。このため、PoEはVoIP電話、セキュリティカメラ、無線アクセスポイント、および建物内のその他のネットワーク機器で広く利用されています。ただし、距離が短く、電力需要が低い場合は、USBの方がPoEよりも安価です。
イーサネット規格では、ネットワーク機器（コンピュータ、電話など）とネットワークケーブル間の電気的絶縁が、60秒間、最大 1500V ACまたは2250V DCまで必要となります。[ 122 ] USBはホストコンピュータに密接に関連する周辺機器向けに設計されているため、このような要件はありません。実際、周辺機器とホストのグランドを接続します。これにより、イーサネットは、特定の障害条件下で危険な電圧が発生する可能性のある外部配線に接続されたケーブルモデムやDSLモデムなどの周辺機器に対して、USBよりも大きな安全上の利点があります。[ 123 ] [ 124 ]
MIDI デバイス用のUSBデバイス クラス定義は、 USB を介してミュージック インストゥルメント デジタル インターフェイス ( MIDI ) 音楽データを送信します。[ 125 ] MIDI 機能は拡張され、最大 16 本の仮想 MIDI ケーブルを同時に使用でき、それぞれのケーブルは通常の MIDI 16 チャンネルとクロックを伝送できます。
USBは、低価格で物理的に近接したデバイスにおいては競争力があります。しかし、ケーブルが長くなる可能性のあるハイエンドデバイスにおいては、Power over Ethernet（PoE）やMIDIプラグ規格の方が優位性があります。USBは、両方のトランシーバーのグランド基準を接続するため、機器間でグランドループの問題を引き起こす可能性があります。一方、MIDIプラグ規格とイーサネットは、500V以上の絶縁を内蔵しています。
eSATAコネクタは、外付けハードドライブやSSDへの接続を目的とした、より堅牢なSATAコネクタです。eSATAの転送速度（最大6Gbps）は、USB 3.0（最大5Gbps）やUSB 3.1（最大10Gbps） と同等です。eSATAで接続されたデバイスは、通常のSATAデバイスとして認識されるため、内蔵ドライブと同等のパフォーマンスと互換性を発揮します。
eSATA は外部デバイスに電源を供給しません。これは USB と比較するとますます不利になっています。USB 3.0 の 4.5 W は外部ハードドライブに電力を供給するには不十分な場合もありますが、技術は進歩しており、外部ドライブは徐々に少ない電力で動作するため、eSATA の利点は減少しています。eSATAp ( Power over eSATA、別名 ESATA/USB) は、新しい下位互換性のあるコネクタを使用して接続されたデバイスに電力を供給する、2009 年に導入されたコネクタです。ノートブックでは、eSATAp は通常 2.5 インチ HDD/SSD に電力を供給するために 5 V のみを供給します。デスクトップ ワークステーションでは、 3.5 インチ HDD/SSD や 5.25 インチ光学ドライブなどのより大きなデバイスに電力を供給するために、さらに 12 V を供給できます。
eSATApサポートは、マザーボードのSATA、電源、USBリソースを接続するブラケットの形でデスクトップマシンに追加できます。
eSATAはUSBと同様にホットプラグに対応していますが、OSのドライバやデバイスのファームウェアによって制限される場合があります。
Thunderboltは、 PCI ExpressとDisplayPortを組み合わせた新しいシリアルデータインターフェースです。オリジナルのThunderbolt実装では、それぞれ10 Gbit/sの転送速度を持つ2つのチャネルがあり、合計で20 Gbit/sの単方向帯域幅を実現しています 。[ 126 ]
Thunderbolt 2 はリンクアグリゲーションを使用して、2 つの 10 Gbit/s チャネルを 1 つの双方向 20 Gbit/s チャネルに結合します。[ 127 ]
Thunderbolt 3とThunderbolt 4はUSB-Cを使用します。[ 128 ] [ 129 ] [ 130 ] Thunderbolt 3 には、2 つの物理的な 20 Gbit/s 双方向チャネルがあり、これらが集約されて単一の論理 40 Gbit/s 双方向チャネルとして認識されます。Thunderbolt 3 コントローラは、USB デバイスとの互換性を提供するために USB 3.1 Gen 2 コントローラを組み込むことができます。また、DisplayPort オルタネート モードと DisplayPort over USB4 Fabric も提供できるため、Thunderbolt 3 ポートの機能は USB 3.1 Gen 2 ポートの機能の上位セットとなります。
DisplayPort Alternate Mode 2.0: USB4 (USB-C が必要) では、ハブが USB-C Alternate Mode を介して DisplayPort 2.0 をサポートする必要があります。DisplayPort 2.0 は、 HDR10 カラーで 60 Hz の 8K 解像度をサポートできます。[ 131 ] DisplayPort 2.0 は最大 80 Gbit/s を使用できます。これは USB データで使用できる量の 2 倍です。これは、すべてのデータを一方向 (モニターへ) に送信するため、8 本のデータワイヤすべてを一度に使用できるためです。[ 131 ]
仕様がロイヤリティフリーとなり、Thunderbolt プロトコルの管理権が Intel から USB Implementers Forum に移管された後、Thunderbolt 3 は USB4 仕様に効果的に実装され、USB4 製品では Thunderbolt 3 との互換性はオプションだが推奨されている。[ 132 ]
USBデータ信号を他の通信規格と相互に変換する様々なプロトコルコンバータが市販されている。
USB規格はプラグアンドプレイ方式であるため、ホストコンピュータは悪意のあるソフトウェアを含むUSBデバイスに対して脆弱です。フラッシュドライブのように見えるデバイスを作成し、接続するとキーボードをシミュレートして悪意のあるコマンドを入力することが可能です。たとえば、Microsoft Windowsを実行しているコンピュータでは、デバイスは一定時間待機した後、PowerShellを開いてマルウェアスクリプトをダウンロードすることができます。この攻撃はBadUSB攻撃と呼ばれます。[ 133 ] [ 134 ]
別の悪質なデバイスはUSBキラーで、データラインに高電圧パルスを送り込み、接続されている機器を破壊または損傷します。[ 135 ] [ 136 ] [ 137 ]
Windows XPより前のバージョンのMicrosoft Windowsでは、WindowsはAutoRunを介して特定のデバイス上でスクリプト（存在する場合）を自動的に実行していました。そのデバイスの一つがUSBマスストレージデバイスで、悪意のあるソフトウェアが含まれている可能性があります。[ 138 ]
USBコントローラーをハッキングすることで、システムを完全に制御することが可能です。[ 139 ]
ストリーミングの遅延が重要なアプリケーションでは、UAC2 は UAC1 に比べて最大 8 倍の遅延削減を実現します。... 各クロック方式には長所と短所があり、最適なアプリケーションがあります。
-2 は、USB デバイス クラス定義オーディオ デバイス、リリース 2.0 を指します。
すべてのオペレーティングシステム (Win、OSX、Linux) は、USB オーディオ クラス 1 をネイティブにサポートしています。つまり、ドライバーをインストールする必要はなく、プラグアンドプレイです。
フルスピードUSBは、2msというはるかに高い固有レイテンシーを持つことに注意してください。
クラス2サポートにより、PCM 24ビット/384kHzやDSD（DoP）からDSD256までの、はるかに高いサンプルレートが可能になります。
Audio 2.0 デバイスのネイティブ サポートが、インボックス クラス ドライバーで利用可能になりました。これは、すべての機能が有効になっていない初期バージョンのドライバーです。
同期サブモードは、ホストと周辺機器の両方がUSBクロックに依存するため、オーディオでは一般的に使用されません。
は、USBパケットデータからオーディオクロックを復元するTI独自のシステムであるSpActアーキテクチャを採用しています。
初期の USB リプレイ インターフェイスは同期モードを使用していたが、復元されたクロックの品質が低い (結果としてリプレイの品質も低い) という評判がついた。これは主に、このアプローチの本質的な欠点ではなく、クロック実装の不備によるものであった。
ケーブル内にクロックラインがないことでケーブルが細くなり、これは利点となる。しかし、送受信端の水晶発振器がどれほど優れていても、両者の間には常に何らかの差が生じるだろう…。
同期USB DACは3つの中で最も品質が低い... 適応型... DACには連続的で正確なマスタークロックがないため、オーディオストリームにジッターが発生します。非同期型 – これは実装が最も複雑ですが、他のタイプに比べて大幅に改善されています。
同期はジッターが大きいため、高品質のDACでは使用されません。非同期の方がこれらのモードの中では優れています。
一部のメーカーは、非同期USB転送がアダプティブUSB転送よりも優れているため、非同期ソリューションを信じなければならないと思わせるかもしれません。これは、フォークを左手で「持たなければならない」と言うのと同じくらい真実ではありません。実際、やり方を知っていれば、どちらの手でも食べられます。問題は、優れたエンジニアリングの実践にあります。