シリアルバス (シリアルバス) とは | 意味や読み方など丁寧でわかりやすい用語解説

シリアルバス (シリアルバス) の読み方

日本語表記

シリアルバス (シリアルバス)

英語表記

serial bus (シリアルバス)

シリアルバス (シリアルバス) の意味や用語解説

シリアルバスとは、データを1ビットずつ順番に送信する方式を採用したデータ伝送路である。コンピュータ内部や周辺機器間で情報を受け渡しする際に用いられる「バス」の一種であり、複数のデータを同時に送るパラレルバスとは根本的な仕組みが異なる。パラレルバスがデータを構成する各ビットをそれぞれ異なる信号線で同時に送るのに対し、シリアルバスは通常、一本のデータ線（または一対の差動信号線）を介してデータを直列に、つまり連続して送る。この方式の最大の利点は、配線がシンプルになり、ケーブルやコネクタの小型化、製造コストの削減、そして高速化と信号品質の維持が容易になる点にある。初期のコンピュータシステムではパラレルバスが主流であったが、データ転送速度の飛躍的な向上が求められるにつれて、信号の劣化やノイズの問題が顕在化し、シリアルバスの技術的な優位性が広く認識されるようになった。結果として、現在では多くの多様なインターフェースでシリアルバスが標準的な技術として採用されている。 シリアルバスがデータを伝送する際には、送信側から受信側へ1ビットの情報が順番に送り出される。このとき、データビットごとに正確なタイミングで送受信が行われることが不可欠であるため、通常はクロック信号を利用するか、データ信号自体にクロック情報を埋め込むセルフクロック方式が用いられる。これにより、受信側はいつデータが開始され、いつ終了するかを正確に判断し、正しくデータを組み立てることが可能となる。セルフクロック方式は、別途クロック信号線を必要としないため、さらに配線を簡素化できる利点がある。 パラレルバスが抱える主要な課題の一つに、「スキュー」と呼ばれる現象がある。これは、複数本の信号線を通じて同時に送られるデータビットが、それぞれの線路の長さや電気的特性のわずかな違いによって、受信側に到達するタイミングがずれてしまう現象である。このスキューは、データ転送速度が高速になるほど顕著になり、データの誤りやシステム全体の不安定さを引き起こす原因となる。シリアルバスの場合、データが1ビットずつ順番に送られるため、複数のビットが同時に到達するタイミングのずれというスキューの問題が原理的に発生しない。これは、安定した高速データ転送を実現する上で極めて重要な利点となる。 また、信号線の本数が少ないこともシリアルバスの大きな特徴である。例えば、8ビットのデータを送るために8本の信号線とそれに加えてクロック線などを必要とするパラレルバスに対し、シリアルバスは多くの場合、データ送信用の線と受信用の線をそれぞれ1対（差動信号線として計2本）程度で済ませることができる。これにより、ケーブルは細く、柔軟になり、コネクタも小型化できるため、デバイス内部の配線が容易になるだけでなく、外部接続ケーブルも取り回しやすくなる。これは、PCケース内部のエアフロー改善や、ノートPCのような小型デバイス設計において非常に重要な要素である。加えて、信号線の本数が少ないことは、信号線間で発生するノイズ（クロストーク）の影響を受けにくいという利点ももたらし、より安定した高速通信を可能にする。 現代のコンピュータシステムでは、多種多様なシリアルバスがその用途に応じて利用されている。例えば、外部機器との接続では、「USB (Universal Serial Bus)」が、マウス、キーボード、プリンター、外付けストレージなど、幅広いデバイスでデファクトスタンダードとして使われている。ストレージデバイスとの内部接続では、「SATA (Serial Advanced Technology Attachment)」がHDDやSSDの接続インターフェースとして普及し、高速なデータアクセスを可能にしている。さらに、コンピュータ内部の高速コンポーネント間通信には、「PCI Express (Peripheral Component Interconnect Express)」がグラフィックスカード、ネットワークアダプタ、NVMe SSDなどの接続に用いられ、システムの総合的な性能を大きく左右する。これらのシリアルバスは、それぞれ異なる要求性能と用途に合わせて最適化されているが、共通して高速性、信頼性、そして物理的な取り扱いやすさというシリアルバスのメリットを享受している。シリアルバス技術は、データ通信量の爆発的な増加と、デバイスの小型化・省電力化という現代のコンピューティングが直面する課題に対する強力な解決策を提供し続けており、今後もその進化は続くだろう。