USB や Thunderbolt に関するさまざまな用語が飛び交い、Apple やその他のデバイス メーカーが新しいバージョンを採用しているため、混乱を整理するのが問題になる場合があります。 USB 3、USB 4、Thunderbolt 3、および Thunderbolt 4 について知っておくべきことは次のとおりです。
ほとんどのユーザーにとって、多目的接続には、USB と Thunderbolt という 2 つの一般的なファミリーがあります。どちらにも利点と欠点があり、多くの特徴を共有していますが、2 つのテクノロジー ツリーは大きく異なります。
これ以上読まない場合、主な要点は次のとおりです。「USB-C」という用語自体は、コネクタの物理性を超えて、データ、充電、またはビデオについて何も指定しません。ただし、ご想像のとおり、USB 3、USB 4、Thunderbolt 3、および Thunderbolt 4 の背後には、USB-C コネクタとの関係について多くの詳細があります。
USB、USB 2.0、USB 3.0、USB 3.1、USB 3.2
1996 年に初めてリリースされた USB (ユニバーサル シリアル バス) 標準は、2 つの接続タイプのうち古い方で、IBM、Microsoft、Intel などの企業グループによって作成され、USB Implementers Forum によって維持されています。
USB は、その名前が示すように、複数の異なるデバイス間で機能する標準を作成し、無数のテクノロジーを 1 つに統合することを目的としていました。ケーブルでは、特定の種類のコネクタとケーブル内のワイヤが、特定の規定された方法で使用され、比較的少数の例外を除いて、基本的に全体で同じになります。
この少数の堅牢なコネクタへの依存により、ユーザーはポートの不足を心配したり、コンピュータ上の正しいポートを見つけるのに苦労したり、適切なケーブルを見つけるのに苦労したりすることなく、複数のデバイスを管理することが容易になりました。ほとんどの場合、これには USB Type-A として知られるコネクタがコンピュータに接続されることが関係していましたが、これについては後で説明します。
USB により、データと同時にデバイスに電力を供給できるため、ユーザーがセットアップで管理する必要があるケーブルの数を減らすことができました。
USB は 1.5Mb/s と 12Mb/s のデータ速度で始まりました。「Low Speed」と「Full Speed」のバージョンでは、リリース時に速度が猛烈に速かったのですが、「Full Speed」バージョンは技術的には一部として登場しました。 USB1.1の。ただし、その後のアップデートにより、消費者や企業ユーザーのニーズに合わせて転送速度が向上しました。
2001 年に、USB 2.0 は「ハイ スピード」と呼ばれる第 3 層の速度を搭載して出荷され、帯域幅が USB 1.1 の実装速度の 40 倍である 480Mb/s まで向上しました。
ユーザーにとって重要なことは、USB 2.0 接続が USB 1 のバリアントと下位互換性を持っていたことです。これにより、2 つの異なる規格を使用するデバイスは、データ レートが低くても通信を継続できます。以前のバージョンとの接続の下位互換性の維持は、その後のリリースでも維持されたため、コンピュータ ユーザーは、互換性がないことをそれほど心配することなく、ハードウェアを接続することがはるかに簡単になりました。
青色の要素が付いた USB Type-A コネクタは通常、USB 3.0 サポートを示します。
USB 3.0 は、「SuperSpeed」と呼ばれるギガビット時代になりました。 USB 3.0 は、2011 年に導入されたとき、5Gb/s のデータ速度で始まりました。規格の一部として、互換性を示す青色のプラグとソケットの共通使用など、USB 3.0 に必要なコネクタに小さな変更が加えられました。速度は向上しましたが、最も重要な USB Type-A にはまだ以前のバージョンとの下位互換性がありました。
2014 年の USB 3.1 には 2 つのバージョンがあり、第 1 世代では USB 3.0 の SuperSpeed モードと 5Gbps データ レートが維持され、第 2 世代では「SuperSpeed+」と呼ばれるものが使用され、実効最大データ レートが 2 倍の 10Gbps になりました。同時に、新しいコネクタである USB Type-C が導入されました。これは、USB 3.1 および USB 3.0 の USB Type-A の代替オプションでしたが、実際には次世代まで使用されませんでした。
2017 年に発表された USB 3.2 の導入では、SuperSpeed と SuperSpeed+ のサポートが維持されましたが、最大 10Gbps と 20Gbps での接続を提供するさらに 2 つの転送モードも追加されました。さらに、コネクタを利用する規格の変更により、20Gbps の速度を達成するには USB-C 接続を使用する必要がありました。
問題をさらに混乱させるために、USB インプリメンター フォーラムが介入して、リブランディング演習2019年に。
USB 3.0 と USB 3.1 には、それぞれ USB 3.2 Gen 1 と USB 3.2 Gen 2 という新しい技術名が与えられ、USB 3.2 として知られていたものは USB 3.2 Gen 2x2 になりました。それぞれには、SuperSpeed USB、SuperSpeed USB 10Gbps、および SuperSpeed USB 20Gbps というマーケティング名も付けられました。
USB を使用する最新のハードウェアは主に USB 3.0 と USB 3.1 に依存していますが、USB 3.2 ハードウェアは 2019 年に登場し始め、2020 年にはさらに多くのハードウェアが登場します。
前に述べたように、これらすべてから何かを取り除くと、すべての USB-C はそれ自体、どのような種類の物理コネクタが使用されているかを意味します。他の修飾子を含まない「USB-C」だけでは、充電、データ速度、その他のことについては正確には何も語られません。
サンダーボルト、サンダーボルト2
Apple と Intel のコラボレーションで設計された Thunderbolt は、USB の代替として市場に投入されました。2011年に, しかし、当初は 2009 年に Intel によって Light Peak として紹介され、Mac Pro 上で実行されました。 USB と比較して、Thunderbolt は、PCIe と DisplayPort ハードウェアのデータ レーンを多重化すること、つまりデータとビデオを混合すること、および 2 つのチャネルのそれぞれで 10 Gbps、合計 20 Gbps の高速データ レートを含む、大きな利点を提供することを目指していました。
Thunderbolt のオリジナル バージョンは Mini DisplayPort 接続に依存しており、Mac デバイスのポートは Thunderbolt または Mini DisplayPort として使用できます。
Mini DisplayPort と同じコネクタを使用した Apple の Thunderbolt ケーブル。
Thunderbolt の重要な部分はデバイスをデイジーチェーン接続することであり、オリジナルの Thunderbolt はそのようなチェーンで最大 6 台の互換性のあるデバイスを処理できます。 Thunderbolt はデータ信号とビデオ信号の両方を処理できるため、ディスプレイをチェーンの一部にすることもでき、デイジーチェーンをサポートしていない場合は通常チェーンを終了します。
2 年後、Thunderbolt 2 が導入され、DisplayPort 1.2 がサポートされるようになり、モニター上で 4K 解像度のビデオを処理できるようになりました。 USB と同様、Thunderbolt 2 にも Thunderbolt 1 との下位互換性があります。
Thunderbolt 2 の重要な変更点は、チャネルの処理方法でした。チャネルアグリゲーションを有効にしたことにより、Thunderbolt 2 は 2 つの 10Gbps チャネルを結合し、2 つの 10Gbps チャネルの代わりに最大 20Gbps のデータレートを有効にし、個々の接続の理論上の最大帯域幅を増加させました。
Thunderbolt 3 は、ステップアップかなりの理由で Thunderbolt 2 から削除されました。主な利点は帯域幅が最大 40Gbps に増加したことで、これは 4 つの PCIe 3.0 レーン、8 つの DisplayPort 1.2 レーン、および複数の USB 3.1 レーンに相当します。
この接続により、帯域幅が増加するだけでなく、60Hz で動作する 2 台の 4K ディスプレイまたは 1 台の 5K 解像度ディスプレイを使用することも可能になりました。利用可能な大規模な帯域幅は、eGPU エンクロージャと併用して外部グラフィックス カードを有効にし、接続されたコンピュータのグラフィック処理を向上させるなど、他の方法でも使用できることを意味します。
Apple の Thunderbolt 3 Pro ケーブルは、USB Type-C コネクタと黒色の編組デザインを使用しています。
Thunderbolt 3 では、USB Type-Cコネクタ、Thunderbolt 3 を使用するデバイスには、通常、Type-C コネクタを使用する USB ハードウェアのサポートも含まれています。これらのデバイスは、Thunderbolt 3 のより高速な速度ではなく、使用する USB 標準と同じ速度で動作します。
USB Type-C コネクタを採用することで、Thunderbolt 3 デバイスはその電力供給機能も利用でき、最大 100W の電力をケーブルを通じて他のハードウェアに供給できます。 MacBook ユーザーにとって、これは Thunderbolt 3 ドックを使用するときに便利です。ドックから MacBook Pro までの 1 本のケーブルでノートブックを充電しながら、MacBook 用に別の電源ケーブルを必要とせずに、期待されるすべてのデータ機能を提供できるからです。
しかし、すべての Thunderbolt 3 ケーブルではない等しいです。 Thunderbolt 3 では、短いパッシブ ケーブルは 40 ギガビット/秒の能力がありますが、長いパッシブ ケーブルは 20 ギガビット/秒しか能力がありません。長距離ランでフルスピードを発揮するには、アクティブなケーブルが必要です。また、最大充電電力はメーカーによって異なる場合があります。ここではこれについてはあまり深く掘り下げるつもりはありません。私たちは以前にもそうしました。
下位互換性の伝統を引き継ぎ、Thunderbolt 3 ポートとハードウェアは、アダプターを使用すると、速度は遅くなりますが、Thunderbolt 2 接続で動作します。
USB4
2019 年に、USB IF は、USB4。一見普通のことではないように見えますが、この発表では、次世代の USB 4 は、小さな調整が加えられているものの、実質的には Thunderbolt 3 であることが予期せず明らかになりました。
Thunderbolt 3 と同様に、USB 4 は Type-C コネクタを使用し、最大 40Gbps のスループット、最大 100W の電力供給、4K および 5K ディスプレイのサポート、USB 3.2 および USB 2 との下位互換性を備えています。
USB 4 は引き続き USB Type-C 接続を使用し、Thunderbolt 3 もサポートします。
技術的にはオプションですが、Thunderbolt 3 自体のサポートも含まれています。デバイスは標準をサポートしないように設定できますが、利点を考慮すると、ハードウェア ベンダーがそれを無効にする可能性は低いと思われます。
以前の USB 世代からのさらなるアップグレードとして、USB4 は PCIe トンネリングと DisplayPort 1.4a もサポートしており、より高いスループットを活用できます。ただし、ホストまたはデバイスで PCIe トンネリングがサポートされていない場合、ディスプレイ以外の目的の最大帯域幅は 20Gbps に制限されます。
USB 4 標準は 2019 年に導入されましたが、デバイス ベンダーが新しい USB 標準のサポートを開始するまでには通常の遅れがありました。
Apple は、2020 年 11 月に Apple Silicon ベースの USB 4 を発売し、ハードウェアで USB 4 をサポートした最初のメーカーの 1 つです。MacBook Air、13-MacBook Pro、 そしてマックミニ。その後の Mac リリースでも引き続きこの標準が採用されました。
サンダーボルト 4
2020年に発売された、サンダーボルト 4Thunderbolt 2 から Thunderbolt 3 への移行とは異なり、Thunderbolt 4 が提供する 40Gbps スループットに変更はありませんが、その方法が改善されています。
この規格では、ビデオとデータの最小要件が Thunderbolt 3 認定で求められていたものよりも増加しています。 Thunderbolt 4 デバイスは 1 台の 4K ディスプレイをサポートするのではなく、少なくとも 2 台の 4K ディスプレイまたは 1 台の 8K スクリーンを処理する必要があり、ストレージの PCIe サポートは 16 Gbps から最大 32 Gbps の転送をサポートする必要があります。
Intel の Thunderbolt 4 が Thunderbolt 3、USB 4、USB 3 に比べて優れている点のリスト。
Thunderbolt 4 には、最大 4 つの Thunderbolt 4 ポートを備えたドックのサポートも含まれており、周辺機器とコンピューターの両方がドックに接続されているときにキーボードまたはマウスに触れることによってコンピューターをウェイクアップできるというボーナス機能も含まれています。
ケーブルに懸念がある人のために、Thunderbolt 4 を使用すると、長さ 2 メートルまでのパッシブ ケーブルを使用して 40Gbps 接続を最大限の効率で動作させることができます。セキュリティ面では、最小仕様の一部として必要な物理ダイレクト メモリ アクセス (DMA) 攻撃に対する保護が追加されています。
Apple が自社製品で Thunderbolt を使用し続けているため、一部のハードウェアに Thunderbolt 4 サポートが組み込まれていることは驚くべきことではありません。最初にそうするのは、14インチMacBook Proそして16インチMacBook Pro、続いてマックスタジオ。
Apple のポートサポートの混乱
USB Type-C は複数の規格で使用されているため、Apple のハードウェアが最新の接続をすべてサポートしているように見えるかもしれません。ただし、デバイスのモデルや構成によっては、サポートが大きく異なる場合があります。
たとえば、24 インチ iMac には背面に 4 つの USB Type-C ポートがあり、4 つすべてが USB 3 をサポートしていますが、2 つは Thunderbolt 3 をサポートしています。Thunderbolt 搭載ポートの近くに稲妻のアイコンが付いているので、違いがわかります。ただし、これはこのタイプのすべてのポートにわたって信頼できる指標ではありません。
別の例では、Mac Studio の背面ポートはすべて USB 4 と Thunderbolt 4 をサポートしますが、M1 Max 構成か M1 Ultra 構成かに応じて、前面の 2 つの Type-C ポートは Thunderbolt 4 または USB 3 をサポートします。それらが何であるかを示すマークも付けられていないため、接続を積極的に使用するか、モデルを認識することによってのみわかります。
の導入により、アップルシリコンApple の命名スキームでは、ポートが本質的に「Thunderbolt/USB 4」であると言及されているため、さらに混乱が生じています。 Apple はこれについて文献で適切に説明していませんが、これは USB 4 と Thunderbolt 3 をサポートしていることを意味します。
Apple がポートを Thunderbolt 4 であるとみなした場合、それは実際に Thunderbolt 4 を意味します。機能するには USB 4 が必要であるため、そのようなポートは Thunderbolt 4 と USB 4 の両方の接続を処理できます。
2022 年 4 月の時点で、適切な Thunderbolt 4 ポートを備えた Mac は 3 台のみです。
- Mac スタジオ (2022)
- 14 インチ MacBook Pro (2021)
- 16 インチ MacBook Pro (2021)
「Thunderbolt/USB 4」ポートを備えた 4 つの Mac モデルもあります。これは、USB 4 と Thunderbolt 3 をサポートすることを意味します。
- 24 インチ iMac (2021)
- 13 インチ MacBook Pro (2020)
- MacBook Air (2020)
- Mac mini (2020)
Apple のサポート ページには、網羅的なリストMac モデルで使用されているポートのリスト。特定の Mac にどのようなポートが搭載されているかがわからない場合に読むと便利です。
接続 - USB-A、USB-C、その他
USB ではミニやマイクロなど、さまざまな接続タイプを使用できますが、Apple ユーザーが考慮する必要がある主要な標準バージョンは 3 つだけです。これらは、Type-A、Type-B、および Type-C という単純な命名構造を持っています。
導入以来、Type-A は Mac、PC、または USB ハブに接続されるスリムな長方形のコネクタとして知られており、Type-B は周辺機器またはデバイス側で使用されていました。 Type-B コネクタは拡張コネクタ一覧から別のタイプに切り替えることができますが、Type-A は常に一方の端に残りました。
USB 3.0 の導入は、メインの Type-A および Type-B コネクタに変更を加える機会でもあり、コネクタ内のピンとワイヤが追加されて、さらに多くのデータを転送できるようになりました。 Type-B は背が高くなるように設計を変更しましたが、Type-A は物理的には同じままですが、新しい位置に追加のピンが追加され、それらを使用していないポートやコネクタでも引き続き動作できるため、下位互換性が維持されます。
USB 3.0 接続用であることを消費者に示すために、Apple 以外の機器では Type-A および Type-B のポートとコネクタは通常、ポートに使用される通常の黒と区別するために青に着色されていました。
Lightning、USB Type-C、USB Type-A、および MacBook Pro の Thunderbolt 3 ポート用のケーブル
USB 3.1 以降の世代で動作する Type-C は、コネクタの設計を変更して、より多くの接触点とワイヤ ペアを導入しました。以前の接続では、Type-A と同様に、ある程度の物理的な下位互換性が可能でしたが、Type-C にはその機能がありません。
USB Type-C の設計は、盲目的にケーブルを逆さまに挿入しようとしてケーブルをひっくり返さなければならない場合があるという Type-A の一般ユーザーの悩みを解消します。 Type-C の場合、コネクタはどちらの向きでも機能します。
USB Type-C の仕様には、より高いワット数を活用できる改良された Power Delivery 仕様も含まれています。 Power Delivery では、USB Type-C 接続は最大 100 ワットの電力を供給できるため、MacBook などのハードウェアを充電したり、データ転送にケーブルを使用したりできます。
このリストは、Mac または PC に接続される USB コネクタのみをカバーしており、相手側で使用されているものはカバーしません。以前の世代では、さまざまな種類の Mini USB コネクタと Micro USB コネクタがありましたが、USB 3.0 の導入以来、Micro USB B または Micro-B SuperSpeed を除いて廃止されました。
USB Type-C の導入により、デバイス メーカーは、コンパクトなサイズと相対的な将来性を理由に、Micro USB バリアントの使用から Type-C を支持するようになりました。
コネクタの説明は、コネクタが必ずしも USB 接続に使用される必要はなく、主に USB 接続で使用されることが知られているということを触れずに完了しません。 Type-C の場合、Thunderbolt 3 と Thunderbolt 4 で別の用途が見つかりました。
ケーブルに注意する
USB と Thunderbolt の両方で USB Type-C 接続が使用されているため、デバイスを接続するためのケーブルを入手したい消費者にとって問題が発生しています。消費者は、一方に機能するケーブルがもう一方にも完全に適切であると考えるかもしれませんが、AppleInsiderもっている繰り返し説明した、これは真実ではありません。
まず、一部の Thunderbolt ケーブルは USB 3.1 Type-C ケーブルとして機能しますが、すべての Thunderbolt ケーブルが機能できるわけではありません。逆に、USB 3.1 Type-C ケーブルは Thunderbolt ケーブルとして動作しません。
Thunderbolt 3 および USB 2.0 Type-C Apple 充電ケーブルのコレクション - それぞれに異なるパフォーマンス特性があります。
実際、最新のコントローラーではフェイルバックが可能であり、これにより、Thunderbolt 3 周辺機器が USB 3.2 Type-C ケーブルで低速で機能できるようになりますが、これが使用できるという保証はありません。
次に、新参の Thunderbolt 4 の問題があります。Thunderbolt 4ケーブルの登場。下位互換性のおかげで、Thunderbolt 4 デバイスと Thunderbolt 3 デバイスの接続に使用できます。また、依然として高速な Thunderbolt 3 帯域幅レベルで実行されるため、ほとんどのアプリケーションでは大きな違いは見られません。
ただし、2 つの Thunderbolt 4 ポートを接続している場合は、Thunderbolt 3 ケーブルを使用しても問題ありませんが、実際には Thunderbolt 4 互換バージョンを使用する必要があります。
さらに問題を複雑にしているのは、パッシブ ケーブルとアクティブ ケーブルの問題です。パッシブ Thunderbolt ケーブルは、ほとんどの場合 USB 3.1 Type-C 周辺機器と完全な互換性がありますが、データ速度は低下しますより長い距離で、通常、2 メートルの長さで Thunderbolt 3 のスループットは 20Gbps に半減します。
アクティブ ケーブルには、ケーブルを通過するデータを調整できるトランシーバーが含まれており、同じスループット損失を発生させずにケーブルをより長く配線できるようになります。ただし、このようなアクティブ ケーブルは USB 3.1 Type-C との互換性を提供する可能性が低くなります。
ケーブルによって、通過できる電力の量も異なります。 Thunderbolt 4、Thunderbolt 3、および USB 3.2 では最大 100 W の電力供給が可能ですが、特定のケーブルではそれほど多くの電力を処理できず、最大 15 W に制限される場合があります。
それで — あなたがケーブルを買う、何を買うのかを知ってください。そして、購入後は自分なりの方法を考えてください。ケーブルにラベルを付ける上の図で示したように、何が何をするのか一目では分からないので、特徴がわかります。
Isamu 
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