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USB-HUBのカスケード接続

2016年1月3日公開

ちょっとした思い付きだが、USB-HUBをカスケード接続したらどうなるのか、やってみた。特に理由はない。

規格上の規定

なんでも、USBの規格では最大6段までカスケード接続できるらしい。つまり、USB-HUBは5個まで直列につなぐことができると。

http://www.iodata.jp/products/usb/hub.htm

http://home.impress.co.jp/magazine/dosvpr/q-a/0104/qa0104_3.htm

http://direct.sanwa.co.jp/woman/study/0901.html

検索するといくつかそれっぽい記述は出てくるが、原典は不明である。たぶん、USBの規格書を見れば記載されているのだろうが、そこまで調べるのは面倒だ。

USB-HUBを調達してくる

やってみるというのだから、USB-HUB自体が必要だ。

(1)まず手元にあったこれ

LOAS UH-2314BKというやつである。

(2)買ってきたもの

委細はわからん

(3)買ってきたもの

同じくわからん

(4)買ってきたもの

GREEN HOUSEのGH-UH204SBS L000/1524というやつである

(5)買ってきたもの

よくわからない、というか、これと同じようなものを前に一度買ってきて、どうしようもなく使い物にならなかった記憶があるのだが、面白半分にもう一度買ってきてみた。見るからに怪しさ満点である。

一応、全部USB2.0である。今時2.0もないだろうと思うかもしれないが、バスの帯域を上限まで使い切って速度を測定してやろうと考えているので、あんまり早いと比較にならないと思い、2.0にしておいた。そもそも、軍資金もそれほど豊富ではないし。

あとついでに言うと、(1)の奴は2つある。これでUSB-HUBが6個そろったわけだ。

どうでもいいが、写真を撮るだけ撮ったから載せておく。新しく買ってきた奴らの集合写真だ。

測定方法

2.5インチのUSB接続のHDDをつないで、中のファイルをコピーしてみる。

つないでいるのはこれである。

WDの1TBのWDBPCK0010BBK-01というやつだ。これについては、さして述べるべきことはない。

コピー先はPC内蔵の3.5インチHDD(SATA接続)である。ファイルサイズは3.09GB(3,322,757,120バイト)である。

コピーと実行時間の測定は、Power-ShellのMeasure-Commandコマンドレットを使用している。こんな感じである。

PS C:\> Measure-Command{ copy "F:\……a.txt" g:\ }


Days : 0
Hours : 0
Minutes : 0
Seconds : 1
Milliseconds : 467
Ticks : 14676112
TotalDays : 1.69862407407407E-05
TotalHours : 0.000407669777777778
TotalMinutes : 0.0244601866666667
TotalSeconds : 1.4676112
TotalMilliseconds : 1467.6112

あと、参考までにUSBの電圧・電流チェッカーで電圧や電流を測定している。深い意味はない。

単体での測定

まずはカスケードしないで、1つずつ繋いで速度を確認してみる。

直結(USB3.0接続)

HDD自体はUSB3.0に対応しているので、実力値としてどれぐらいなのか比較のために測定してみた。

電圧 測っていない
電流 測っていない
コピー時間(1回目) 43.481秒
コピー時間(2回目) 43.631秒
コピー時間(3回目) 43.370秒
コピー時間(平均) 43.494秒

電圧と電流については、チェッカーがUSB2.0にしか対応していないことから測定していない。

直結(USB2.0接続)

USB2.0でつないだらどうなるのか。

電圧 4.83V
電流(平常時) 0.27A
電流(コピー中) 0.50A
コピー時間(1回目) 79.049秒
コピー時間(2回目) 79.240秒
コピー時間(3回目) 79.052秒
コピー時間(平均) 79.114秒

平均速度は40.05Mバイト/秒、320.4Mbpsである。USB2.0の規格上の上限速度が480Mbpsだと思うと、まぁそんなものか? 内蔵HDDへの書き込み時間もあるのだし。

直結(USB2.0接続)

後で出てくるが、USB-HUBのケーブル長が長いと不利なのか?と思われる事象があったので、一応USB延長ケーブルをつないだ状態でも測定しておいた。

電圧 4.82V
電流(平常時) 0.24A
電流(コピー中) 0.50A
コピー時間(1回目) 78.841秒
コピー時間(2回目) 79.352秒
コピー時間(3回目) 78.992秒
コピー時間(平均) 79.062秒

電圧・電流・コピー時間のいずれを見ても差があるとは思えない。ケーブル長そのものは、本質的にほとんど影響を与えないものと判断される。

(1)の奴を単体で使う

LOAS UH-2314BKをつないで測ってみる。

電圧 4.65V
電流(平常時) 0.24A
電流(コピー中) -A
コピー時間(1回目) -秒
コピー時間(2回目) -秒
コピー時間(3回目) -秒
コピー時間(平均) -秒

驚いたことに、まったく認識しない。HDDにアクセスできない。

もしかしてこれは、電源不足か?と思い、こんな補助電源を接続できるUSBケーブルをつないで測定してみた。

電圧 4.93V
電流(平常時) 0.00A
電流(コピー中) 0.00A
コピー時間(1回目) 84.124秒
コピー時間(2回目) 84.082秒
コピー時間(3回目) 84.236秒
コピー時間(平均) 84.148秒

初っ端から心が折れる結果になった。

とりあえず、補助電源をつないでやれば動作したからまぁいいが、おかげさまで、これ以降全部補助電源の有無で2回測定してやらなければならなくなってしまった。面倒だ。

(2)の奴を単体で使う

補助電源無し

電圧 4.83V
電流(平常時) 0.24A
電流(コピー中) 0.52A
コピー時間(1回目) 79.589秒
コピー時間(2回目) 79.625秒
コピー時間(3回目) 79.466秒
コピー時間(平均) 79.560秒

補助電源あり

絵はない

電圧 4.90V
電流(平常時) 0.10A
電流(コピー中) 0.21A
コピー時間(1回目) 79.827秒
コピー時間(2回目) 79.921秒
コピー時間(3回目) 79.658秒
コピー時間(平均) 79.802秒

直結とほとんど変わらない、悪くない結果だ。

それに、(1)では補助電源をつないだ時には、HUBからHDDに対して電流がまったく流れていなかったが、今回は概ね半分が流れるようになっている。これはむしろ直感的な結果として正しいはずである。

(3)の奴を単体で使う

補助電源無し

電圧 4.83V
電流(平常時) 0.24A
電流(コピー中) 0.51A
コピー時間(1回目) 80.658秒
コピー時間(2回目) 80.683秒
コピー時間(3回目) 80.527秒
コピー時間(平均) 80.623秒

補助電源あり

面倒だから絵はない。

電圧 4.92V
電流(平常時) 0.11A
電流(コピー中) 0.23A
コピー時間(1回目) 81.963秒
コピー時間(2回目) 82.218秒
コピー時間(3回目) 82.389秒
コピー時間(平均) 82.190秒

ちょっと遅いのか? しかし、補助電源無しで比べると約2%の遅延、補助電源ありで比べると約3.9%の遅延である。遅くなったといえばそうかもしれないし、たまたまといえばそうかもしれない。

(4)の奴を単体で使う

補助電源無し

電圧 4.73V
電流(平常時) 0.27A
電流(コピー中) 0.52A
コピー時間(1回目) 79.446秒
コピー時間(2回目) 79.329秒
コピー時間(3回目) 79.727秒
コピー時間(平均) 79.501秒

補助電源あり

面倒だから絵はない。

電圧 4.89V
電流(平常時) 0.12A
電流(コピー中) 0.26A
コピー時間(1回目) 80.030秒
コピー時間(2回目) 79.441秒
コピー時間(3回目) 79.473秒
コピー時間(平均) 79.648秒

まぁ、問題ない。

(5)の奴を単体で使う

補助電源無し

電圧 4.48V
電流(平常時) 0.16A
電流(コピー中) -A
コピー時間(1回目) -秒
コピー時間(2回目) -秒
コピー時間(3回目) -秒
コピー時間(平均) -秒

まったく認識しない。補助電源をつないでも認識しない。というかHDDではなくUSBマウスをつないでも認識しない。

もはやUSB-HUBとして機能していない。キラキラ光るオモチャか、あるいはUSBのテーブルタップ以上の意味がない。

面白半分で買ってきてはみたものの、ここまで完全に機能しないとなるとちょっと計画が狂う。そもそも5個か6個ぐらいカスケードした時の挙動を調べたいのだから、ここでこいつに戦線を離脱されると個数が足りなくなるという問題が発生する。どうすればいいのか?

(6)DELLのUP2715Kに付属しているUSB-HUBを使う

どこかにもう1ぐらいUSB-HUBがないものか。と思って周囲を見回してみると、あった。こいつだ。

このディスプレイには、おまけでUSB3.0のHUBが内蔵されている。正面から見ている限りは全く分からないが、裏側の著しく使いにくい位置に、フルサイズのBポートが1つと、フルサイズのAポートが4つついている。おひとつ20万円のUSB-HUBである。

面倒だから絵はない。

電圧 4.96V
電流(平常時) 0.23A
電流(コピー中) 0.50A
コピー時間(1回目) 84.474秒
コピー時間(2回目) 84.601秒
コピー時間(3回目) 84.044秒
コピー時間(平均) 84.373秒

電流・電圧の値には補足が必要だ。ディスプレイである以上、おそらくUSB-HUB自体にも電源が供給されている。今までの補助電源ありの数値はすべて、HUBからHDDに供給される電圧・電流を測定していたが、いかんせんディスプレイに内蔵のHUBであるため、その部分だけを測定することができない。結果として、補助電源なしと同じような数値になっている。

あと、USB3.0のHUBではあるが、比較のためにUSB2.0のポートにつないでいる。速度が遅い理由については全く分からない。

ここまでの雑感

お題はカスケード接続した場合の挙動なのだが、なにやらUSB-HUBの機能比較といった様相になってきた。

今まで愛用していた(1)の奴がずいぶん頼りないのと、(5)のいかがわしい奴が見た目通りに本当に駄目だったのが想定外だった。違いを考えてみると、こいつらは他の3つと比較して、明らかにケーブルが長い。だからそれが悪いのかと思って、USBの延長ケーブルをつないで測定してみたりもしたが、特に差は見られなかった。要はケーブルの長さではなく、純粋にこいつらの性能が悪いだけだと判断していいと思われる。

とりあえず、(2)(3)(4)はいい感じだと思われるので、まずはこいつらから順番にカスケードしていって、挙動を確かめてみようと思う。

カスケードする

本題に入る

(2)-(3)でつなぐ

補助電源なし

電圧 4.78V
電流(平常時) 0.27A
電流(コピー中) 0.53A
コピー時間(1回目) 84.401秒
コピー時間(2回目) 84.431秒
コピー時間(3回目) 84.306秒
コピー時間(平均) 84.379秒

補助電源あり

電圧 4.91V
電流(平常時) 0.06A
電流(コピー中) 0.16A
コピー時間(1回目) 84.324秒
コピー時間(2回目) 84.421秒
コピー時間(3回目) 84.335秒
コピー時間(平均) 84.360秒

明らかにちょっと遅い。段数を増やしていったら、だんだん遅くなったりするのか?

(2)-(3)-(4)でつなぐ

補助電源なし

電圧 4.75V
電流(平常時) 0.23A
電流(コピー中) -A
コピー時間(1回目) -秒
コピー時間(2回目) -秒
コピー時間(3回目) -秒
コピー時間(平均) -秒

認識しなかった。なにやらHDDがカタカタ音を立てていて努力している風はあったのだが、どうにも壊れそうな雰囲気があったからすぐに外してしまった。

補助電源あり

電圧 4.86V
電流(平常時) 0.05A
電流(コピー中) 0.12A
コピー時間(1回目) 84.704秒
コピー時間(2回目) 84.313秒
コピー時間(3回目) 84.470秒
コピー時間(平均) 84.496秒

今度はちゃんと認識した。速度が低下している様子は見られない。

(1)-(2)-(3)-(4)でつなぐ

(5)はどうしようもなく使えないので、(1)のHUBをつないでみる

補助電源あり

電圧 4.81V
電流(平常時) 0.00A
電流(コピー中) 0.00A
コピー時間(1回目) 84.903秒
コピー時間(2回目) 84.777秒
コピー時間(3回目) 84.525秒
コピー時間(平均) 84.735秒

(1)の奴をつなぐと、電源が供給されなくなるのはなぜだろうか? とりあえず、遅くなっている風には見えない。

(1)-(1)-(2)-(3)-(4)でつなぐ

最初に述べたが、(1)のUSB-HUBは2つ持っている。

補助電源あり

電圧 4.76V
電流(平常時) 0.00A
電流(コピー中) 0.00A
コピー時間(1回目) 85.585秒
コピー時間(2回目) 85.624秒
コピー時間(3回目) 85.722秒
コピー時間(平均) 85.644秒

さすがにちょっとだけ遅くなってきたか?

(1)-(1)-(2)-(3)-(4)-(6)でつなぐ

最初に述べたが、(1)のUSB-HUBは2つ持っている。

補助電源なし(ディスプレイに内蔵されているから)

電圧 -V
電流(平常時) -A
電流(コピー中) -A
コピー時間(1回目) -秒
コピー時間(2回目) -秒
コピー時間(3回目) -秒
コピー時間(平均) -秒

認識しない。規格通り6個目は駄目なのか?

ここまでの雑感

カスケードしても、認識されさえすれば、速度が落ちるとかそういうことはないらしい。

違う組み合わせで試してみる

結局、認識されるかどうかが問題になるようなので、いくつか思いつくパターンでつないでみて、認識されるかどうか試してみた。

組み合わせ 結果
(1)-(6) OK
(1)-(1)-(6) OK
(1)-(1)-(2)-(6) OK
(1)-(1)-(2)-(3)-(6) OK
(1)-(1)-(2)-(3)-(4)-(6) NG

こうやって見ると、別にDELLの奴が駄目だとか、そういうことでもなさそうで、やはり6個目以降は認識しないのか?

しかし……

組み合わせ 結果
(6)-(1) NG
(6)-(2) OK
(6)-(2)-(3) OK
(6)-(2)-(3)-(4) NG
(6)-(4) NG
(4)-(6) NG

わからん。法則がわからない。というか、もう疲れた。

結論

USB-HUBはカスケードしない方がいいらしい。動いたり動かなかったりするから。


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