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USB 3.0を使う

USB 3.0インターフェースカードを使いたく購入。

購入した理由は2つ、手持ちの外部ストレージがUSB 3.0規格なのに、USB 2.0規格の転送速度で使っていること。 バスパワード駆動によるDDコンバータ(USB 2.0規格)にクリーン(低ノイズ)、かつ余裕を持った電源供給をしたいことである。

ちょっと規格を調べてみた。
・USB規格は1996年に策定されてから、何度か拡張されており、これらは1.1から3.0まで上位互換であり、下位規格品と上位規格品を接続しても正しく動作するとのことである。
・従来のUSB 1.1やUSB 2.0対応の標準A端子、標準B端子、ミニB端子との後方互換性も確保されている。
・電源をUSBケーブルで供給するバスパワードによる駆動は、供給電圧5V、最大電流はハイパワーデバイスで500mA (USB2.0)から900mA (USB3.0)に容量アップしている。
・最大データ転送速度が480M bps(USB 2.0規格)から5G bps(USB 3.0規格)となり、理論値では10倍以上となった。
・ピンの数が従来と比べて標準では5本増えて計9本となり、オプション対応では計10本となるが、ピン形状が工夫され物理的な互換性も確保されている。
・最大伝送距離は5m(USB 2.0規格)に対し、3m(USB 3.0規格)短くなっているので注意が必要である。
・放射電磁雑音対策のために、信号ケーブルにはシールド付きの物を使用するが、規格である3mの伝送距離を満たしたものは直径6mmあるそうだ。伝送距離を1m程度にして、伝送損失が許される範囲の規格で細い信号ケーブルも売られている。

各社の製品を比較してみた。
・USB 3.0インターフェースカードのホストコントローラーは、すべての製品がNECのμPD720200である。
・USBポートもほとんどが2つで、各ポートから最大900mAの電源供給が可能である。(もちろん内蔵電源から直接カードの電源コネクターに接続した場合のみ)これはK’sがいつも不安に思っている「USBバスパワードの電源供給は、基板の細いパターンから取っているのに最大電流500mAは大丈夫だろうか?」が解決できているので気持ち良い!
・カードを挿すスロットも各社PCI Expressであり、カタログスペック上はどれも同じである。

購入する際の決め手は?
①高精度な日本製プリント基板を採用しており、各ピンの配線をまったく同じ長さにして伝送遅延をなくす等長配線や、入力側と出力側のインピーダンスの整合性を確保するインピーダンスコントロールによって、回路上で発生する電気信号の反射や損失を防いでいる。
②USB3.0とUSB2.0の各ライン上に、USBデバイスからの輻射ノイズを抑制するEMIフィルタを実装している。  
③開発設計から実装・検査・梱包まで、一貫した国内生産を実施している。
この3つで国産のR社のインターフェースカードに決めた。

使用結果は?
USB 3.0のインターフェースカードを増設する場合は、増設バスの帯域幅もそれに見合ったものが必要となり、さもなくば増設バスがボトルネックとなるとのこと。
マザーボードはIntelの最新の物、期待して装着した。PCI Expressスロットのリンクスピードを確認できるユーティリティで計測した結果、リンクスピードは2.5G Tps(ギガトランザクション毎秒)、したがってスロットは PCI Express 2.0 Gen 1と判明。
高速リンクスピード5G Tpsを実現するには、PCI Express 2.0 Gen 2でないとダメなので、ちょっと残念。
160GBのWAVEデータを転送してみたが、体感スピードはUSB 2.0規格と比べて1/3程度であった。
バスパワード駆動によるDDコンバータは、気のせいか安定感のあるサウンドが聴けた。余裕を持った電源供給がきいているようだ。

4千円台の出費で、USB 3.0の効果のほか、楽しく勉強することができた。

※ 9月18日に単位間違いのため修正しました。