基本情報 平成30年度 秋期 問12｜テクノロジ系に関する問題

答えは d です。

USB 3.0 は 「スーパースピード」と呼ばれる転送モードを持ち、5Gbps（毎秒5ギガビット）の高速通信ができるシリアルインタフェース。USB 2.0（480Mbps）の約10倍速で、外付けSSDなどに使われます。

👉 覚え方：USB 3.0＝スーパースピード5Gbps！

ほかの選択肢：a 4対の信号線・1Gbps＝Ethernet 1000BASE-T／b ATAをシリアル化＝SATA／c アイソクロナス＋ブロードキャスト＝IEEE 1394（FireWire）。

なぜこれが正解か

正解は d。USB 3.0（USB-IF、2008年策定）はスーパースピード（SuperSpeed）と呼ばれる5Gbpsのシリアル転送モードを新設したUSB規格。USB 2.0（High Speed、480Mbps）の約10倍高速で、外付けSSD・HDD、4Kカメラ等の大容量・高速転送が必要なデバイスに対応。後方互換性を保ちUSB 2.0/1.1 機器も接続可能。

各選択肢の解説

• a 4対の信号線・1Gbps：1000BASE-T（Gigabit Ethernet、IEEE 802.3ab）の説明。
• b PCと周辺機器のATA仕様シリアル化：SATA（Serial ATA）。HDD/SSD接続インタフェース。
• c アイソクロナス転送＋ブロードキャスト：IEEE 1394（FireWire）。ビデオカメラ等で使われた。
• d スーパースピード5Gbps：USB 3.0 → 正解。

覚え方・ひっかけ注意

USB世代の暗記：USB 1.1（12Mbps）、USB 2.0（480Mbps）、USB 3.0/3.2 Gen 1（5Gbps）、USB 3.1/3.2 Gen 2（10Gbps）、USB 3.2 Gen 2x2（20Gbps）、USB4（20/40Gbps、Thunderbolt 3互換）。コネクタはType-A/B/C で形状も世代別に変化。

USB 規格の進化

物理層の仕様

• USB 2.0：差動信号1ペア（D+/D-）、半二重。
• USB 3.0以降：差動信号2ペア（SS送信、SS受信）+ 2.0用1ペア、全二重。
• エンコーディング：USB 3.0 は8b/10b（オーバーヘッド20%、実効4Gbps）、USB 3.1 Gen 2 は128b/132b（オーバーヘッド3%）。
• コネクタ：Type-A、Type-B、Mini-B、Micro-B、Type-C。Type-Cは上下対称、両対応。

USB Power Delivery（USB PD）

Type-C と組み合わせ最大240W給電可能（USB PD 3.1）。ノートPC、モニタへの給電・充電を標準化。

関連インタフェース

• Thunderbolt：Intel/Apple共同開発。Thunderbolt 3でType-Cに統合、40Gbps。Thunderbolt 4でUSB4とほぼ同等。
• DisplayPort Alt Mode / HDMI Alt Mode：Type-CでDP/HDMI信号を伝送。
• PCIe over Thunderbolt：外付けGPU、SSDで利用。

ホスト・デバイス・OTG

• USB OTG（On-The-Go）：従来「ホスト⇄デバイス」固定だったのを、デバイス側でもホスト機能を持てるよう拡張。スマホへのUSBメモリ接続等で利用。
• USB Type-C：CC（Configuration Channel）で役割を動的決定。

試験での位置づけ

FE「ハードウェア／インタフェース」分野で頻出。USB世代、SATA、HDMI、DisplayPort、Thunderbolt、Bluetooth、Wi-Fi の各規格と仕様の対応は確実な得点源。応用情報・エンベデッドではプロトコルスタック、USB IPコアの組込み実装まで踏み込む。

選択肢の発展補足

bのSATAは最新がSATA 3.2（16Gbps、SATA Express）。M.2スロットではSATAとPCIe（NVMe）の両プロトコル対応で、NVMe SSDが主流化。cのIEEE 1394（FireWire）は2000年代に映像機器で広く使われたが、USB 3.0以降に押されてほぼ消滅。aのGigabit Ethernetは1000BASE-T（CAT5e/6 UTPケーブル、最大100m）、企業内LANのデファクト。10GBASE-T（10Gbps）も普及進行中。