USBハブ

さて、ここからはパソコンの周辺機器、主に聞いたことのないような(筆者が)物を取り上げていこうとおもう。少しでも役に立てるような情報を書いていこうと思うので、お付き合い願いたい。

まず初めに『USBハブ』からの説明だ。これはご存知の通り、複数のUSB接続を可能にする装置だ。プリンターもそうだが、パソコンにUSBケーブルを繋げる周辺機器がほとんどだ。しかしパソコン自体の端末接続部分はデスクトップな本体に4つついているが、これがノートタイプなら2つしかついていないので、複数使いたいときは中々不便な面もある。

そういった中で、出番がこのハブと言うわけだ。平たく言えば、コンセントを複数つなげることが出来るものを想像してくれれば分かりやすいだろう。

このハブ自体が単体製品として販売していることもあるが、他の周辺機器に内蔵しているといったこともある。例えば液晶ディスプレイの側面に3小口ほどのポートがついていたり、USB接続のキーボードにUSBハブの機能が搭載されているといった具合だ。

製品の筐体は薄型の長方形や正方形が主となっているが、ポートの配置は製品とその用途により様々なものがある。4個が横に長く並んだものや2×2に四角くまとめられたもののほかに、隣接ポートのコネクタ同士の物理的干渉を避ける目的で両サイドに2個ずつや各辺に1個ずつ配置されたものがよく見られている。ハブ本体の側面ではなく上面にポートが並ぶものや、本体から延びたケーブルの先にそれぞれポートを持つことで自由な向きから接続できるものもある。

ポートが16個と多く備えられたものもあるが、基本的に高額となっている。

本体の大きさとしては手のひらに乗る程度のものがほとんどで、持つ運びが便利となっている。

要は、USB版のタコ足配線ということです。ということで、繋げすぎはやはり注意ということになる。確かに理論的には127台まで接続できると言われているが、USBからUSBへのHUB間は6段までという制限がかかっている。さらに、接続する周辺機器によって供給する電源の元が違ってくるので、購入したら使用上の注意事項をよく読まなくてはならない。

プリンターを買い換えたい貴方へ

USBの由来

USBの略をご存知の方はどれだけいるのでしょうか? USBとは『ユニバーサル・シリアル・バス』の略である。最後の『bus』とは、コンピューター内部で回路がデータのやり取りをするための伝送路、つまりはデータを受け渡しを担当する中間所といった所だ。

一番初めのUSB1.0は1996年に登場し、その後は技術の進歩により周辺機器としては最も普及した汎用インターフェイス規格となっている。その後USB2.0の登場により、転送速度が大幅に向上して、従来はIDEやSCSI、イーサネットなど高速転送規格が必要だったハードディスクドライブなどの機器との接続に用いられるようになった。さらにはホストバスアダプタからの周辺機器への電源供給を規定しており、その甲斐もあって周辺機器に留まらず、事務用品や携帯電話、デジタルオーディオプレイヤーなど多様な機器へ電力を供給するためにも使用されるようになった。またデータ通信を一切行なわず、電源供給のみを行いための安価な接続ケーブルも販売されている。

USBはホスト機器と周辺機器を接続する規格であり、ホスト同士・または周辺機器同士の直接接続には非対応で、電源供給が低いといった限界や柔軟性にかける部分もあるが、現在のパーソナルコンピュータ環境では利便性に優れ、周辺機器との接続に最も使用される規格にまでとなるなど、一般家庭にも使われるまでになっている。特に外部記憶デバイスとして扱えるUSB接続のUSBメモリは可搬性の高さからよく利用されている。

ハブ

ここで使われている『ハブ』とは、スター方物理とポロ時を取るネットワークにおいて中心に位置する集線装置の事を指している。名前の由来は『車輪の中心』と、自動車などに必要不可欠な部品からきている。

ハブの機能としては以下のようなものとなっている。

リタイミング機能
伝送信号は伝送中にケーブル内で元帥・波形のゆがみ・ジッタの増加など様々な影響を受けるため、伝送過程において電気信号としての品質を保つため、受信した電気信号を復元する機能のことを意味している。
ブリアンブル再生機能
通信流のフレームには『ブリアンブル』と呼ばれる7バイトの1と0の接続が先頭に負荷されケーブル内を流れているが、このブリアンブルも伝送過程において、ビットロスなどの現象が発生する場合がある。子のブリアンブルを元の状態に戻す機能を『ブリアンブル再生機能』と呼んでいる

技術的なもの

上記のシステムをひとつにまとめたものが当商品だが、USBハブの仕様としては、USB本体の規格の一部として規定されている。

製品自体の機能としてはホストコントローラとデバイスの間に入って動作する重要な役割を担っており、以下のようなものがある。

  • デバイスの接続検出
  • デバイスの通信速度検出
  • デバイスへの電源供給とその管理
  • 信号の分配
  • 通信速度変換 (USB 2.0)

となっている。

USBハブ自身が持つ下流のポートに対して電源の供給をON/OFFできるものがあり、ホスト側から指令することも出来るタイプもある。USBハブがこの機能を持つかどうかをホストに通知するプロトコルも仕様で定められているが、現実問題として、この機能を持つと報告するものの外部の電気会が省かれているためONになったままという仕様違反のハブが数多く見られているのもまた事実である。

使用上はUSBハブが持っている下流のポート数は255個となっているが、実際の実装数は7個までが上限となり、4個以下のものが極めて多くなっている。これらの理由としては、バスパワー度動作時のVBUSの仕様に由来していると考えられている。バスパワー度動作時は上流から最大500mA取り出すこことができるようになっているが、下流ポート1個に突き少なくとも100mA供給する能力が必要とされるためこれを4個つける時計400mAとなり、ハブ自身が使う電力合わせるとどうしても4個となってしまうのだ。

このため5個以上の下流ポートを持つハブは必ずセルフパワードでなければならない。実装で下流ポートが7個が上限となっていると上記に書いたと思うが、その理由としてはUSBハブとホストの間でやり取りされるデータの長さに由来しているものと思われている。データの中には下流ポート1個につき1ビットの可変長データがあり、7個までは1バイトで収まるものの8個以上では2バイト以上になってしまう。正しく実装されていない、すなわちこのデータが1バイトしかないと決め打ちされているハブドライブの存在の可能性を恐れて現実の必要性も考慮し実装されなかったものと考えられている。

USB2.0規格に対応したUSBハブは。USB2.0において導入されたHigh Speed転送のための速度変換機能を持っている。上流とHigh Speedで接続され、下流ポートにFull SpeedあるいはLow Speedで通信しているデバイスを持つ場合において、Full/Low Speed通信をUSBハブ内で一旦バッファリングしてから、改めてHigh Speedで送信する機能である。この変換を実行する部分を『Transaction Translator』、通称『TT』と呼ばれている。このTTをハブ全体で1つだけ持つハブと、複数あるハブの2種類がある。前者は『Single TT』、後者は『Multiple TT』と呼ばれている。この2つはハブからホストに通知されるディスクリプタで判別することも出来る

USBハブはそれ自体が1つのUSBデバイスとなっており、USBアドレスを持っている。従ってハブについてもドライバが必要であるが、うsbに対応したシステムでは、ほとんどの場合、ハブのドライバを備えているため、利用者が意識する必要はほとんどない。

USBホストコントローラは、ルートハブと呼ばれるハブ相当の回路を内蔵し、通常複数のポートを取り出せるようになっている。

 

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