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基本情報技術者 2017年 春期 午前(科目A)10


問題文

USB3.0の説明として、適切なものはどれか。

選択肢

1クロックで2ビットの情報を伝送する4対の信号線を使用し、最大1Gビット/秒のスループットをもつインタフェースである。
PCと周辺機器とを接続するATA仕様をシリアル化したものである。
音声、映像などに適したアイソクロナス転送を採用しており、ブロードキャスト転送モードをもつシリアルインタフェースである。
スーパースピードと呼ばれる5Gビット/秒のデータ転送モードをもつシリアルインタフェースである。(正解)

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USB3.0のスーパースピード伝送【午前解説】

正解の理由

正解は です。USB3.0は「SuperSpeed USB(スーパースピード)」として定義され、転送速度は理論値で最大5 Gbit/sです。物理的にはUSB2.0の4本ピンに加え、送受信用の差動ペアを追加して高速シリアル通信を実現し、ホストとデバイス間のシリアルインタフェースとして規格化されています。

解法ステップ

  1. 問題文からキーワードを抽出:「USB3.0」「5Gビット/秒」「スーパースピード」「シリアルインタフェース」。
  2. 各選択肢をキーワードと照合:一致するものが正解候補。
  3. 他選択肢の用語(ATA、ブロードキャスト、伝送ペア数など)がUSBの定義と合致しないか確認して除外。
  4. 最終的に「スーパースピード=5 Gbit/s」を明記しているエを選択。

選択肢別の誤答解説

  • ア: 「1クロックで2ビットの情報を伝送する4対の信号線」「最大1Gビット/秒」── これはUSB3.0の説明ではない。記述がPCIeやEthernetの記述とも整合せず、速度も誤り。USB3.0は5 Gbit/sをうたいます。
  • イ: 「PCと周辺機器を接続するATA仕様をシリアル化」── これはSATA(Serial ATA)の説明に近く、USBではありません。ATAのシリアル化はストレージ用規格の流れです。
  • ウ: 「アイソクロナス転送を採用し、ブロードキャスト転送モードをもつ」── USBはアイソクロナス転送をサポートしますが、ブロードキャスト転送モード(同時に多数へ同一データを送る機構)はUSBの特徴ではなく誤りです。
  • エ: 「スーパースピードと呼ばれる5Gビット/秒のデータ転送モードをもつシリアルインタフェース」── 正しい。USB3.0はSuperSpeed(5 Gbit/s)の規格であり、これが最も適切な説明です。

よくある誤解

  • 「USB3.0は必ずアイソクロナス転送を使う」と誤解する人がいますが、USBはアイソクロナスやバルクなど複数の転送モードをサポートしており、用途に応じて使い分けられます。
  • 「USB3.0=SATAやATAのシリアル化」と混同しがちですが、SATAはATA(パラレルATA)をシリアル化したストレージ向け規格であり、USB3.0とは用途とプロトコルが異なります。
  • 「5Gbit/sは常に得られる速度」と期待するのも誤りで、実効速度はオーバーヘッドやケーブル品質、デバイス性能で低下します。

補足コラム

USB3.0(SuperSpeed USB)は従来のUSB2.0互換性を保ちつつ、高速化のために物理レイヤで差動ペアを追加しました。コネクタによってピン配置は異なりますが、Type-AのUSB3.0は9ピンを持ちます。実効スループットはプロトコルオーバーヘッドやケーブル品質、デバイスのI/O性能により理論値より低下します。また、その後の世代としてUSB3.1(Gen2)で10 Gbit/s、USB3.2/USB4へと進化しています。

FAQ

Q1: USB3.0とUSB2.0は互換性がありますか?
A1: 物理的およびプロトコル上の下位互換性があります。USB2.0機器はUSB3.0ポートで動作しますが、速度はUSB2.0に制限されます。
Q2: 「スーパースピード」は常に5 Gbit/sですか?
A2: USB3.0のスーパースピードは仕様上5 Gbit/sですが、実効速度はオーバーヘッドや環境要因で低下します。上位規格は速度が異なります。
Q3: USBはアイソクロナス転送をサポートしますか?
A3: はい。USBはアイソクロナス、割込み、バルク、制御など複数の転送モードを持ち、それぞれ用途が異なります。

関連キーワード: USB3.0、USB、スーパースピード、5Gbit/s、差動ペア、シリアルインタフェース、アイソクロナス、SATA、転送速度、互換性、コネクタ、バスアーキテクチャ
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