DXR165の備忘録

自分用の備忘録です。

USBストレージ研究  

最終更新日:2018/04/21 11:25
デジタル機器で必須のアイテム USBストレージ。その調査メモです。

まず、USBストレージの基礎

USBメモリ
USBクラスは08h:USBマスストレージ クラス
サブクラスは06h:SCSI transparent command set
プロトコルは50h:BBB Bulk Only Transport Protocol(BOT)
別名「8-6-50(ハチロクゴーマル)デバイス」

USB接続のハードディスク
USBクラスは08h:USBマスストレージ クラス
サブクラスは06h:SCSI transparent command set
プロトコルは
50h:BBB Bulk Only Transport Protocol(BOT)
62h:UAS(USB Attached SCSI)

USB接続のハードディスク/SSDは内部でUSB <-> SATA 変換をブリッジコントローラが行い、SATAドライブが稼働している製品が多いようです。 


USB接続の光学ドライブ
USBクラスは08h:USBマスストレージ クラス
サブクラスは05h:SFF-8070i
プロトコルは50h:BBB Bulk Only Transport Protocol(BOT)


Windows 10 デバイスマネージャー(接続別)での表示例

USB 接続 SCSI(UAS) マス ストレージ
   |-- USB接続ハードディスク
USB 大容量記憶装置
   |-- USBメモリ
USB 大容量記憶装置
   |-- USB接続ハードディスク
USB 大容量記憶装置
   |-- USB接続光学ドライブ

上の例のように、Windows 8以降では同じUSB接続ハードディスクでもUASP転送プロトコルに対応したデバイスではUSB大容量記憶装置デバイスドライバではなく、USB 接続 SCSI(UAS) マス ストレージデバイスドライバがセットアップされます。


UASP(USB Attached SCSI Protocol)対応USBデバイスを動かすには?
パソコン側のUSBコントローラ(チップセットに内臓されている場合が多い)、OS(デバイスドライバ)、USBデバイスのコントローラのすべてがUASPをサポートすることが必要です。また、当然のことですが、パソコン側にUSB2.0と3.0のポートがある場合、UASP対応USBデバイスはUSB3.0ポートで接続しないとUASPの転送速度は活かすことはできません。

Intel 100/200シリーズ・チップセットに統合されているUSBコントローラ(xHCI eXtensible Host Controller Interface Controller)はUASPをサポートしています。

Intel 8/9 シリーズ・チップセットに統合されているUSBコントローラ(xHCI eXtensible Host Controller Interface Controller)はUASPをサポートしていないようです。

Windows 8以降でUSB Attached SCSI(UAS)デバイスクラスは使用可能です。

USB接続の外付けSSDでは転送速度がBOTではボトルネックになるためUASP対応の製品が出荷さている。製品パッケージにUASP対応などと書かれている。



注)
UAS->USB Attached SCSI
UASP->USB Attached SCSI Protocol


出典
Universal Serial Bus
Mass Storage Class Specification Overview
Revision 1.4
February 19, 2010
http://www.usb.org/developers/docs/devclass_docs/Mass_Storage_Specification_Overview_v1.4_2-19-2010.pdf


インテル® 200 シリーズ・チップセット・ファミリー・プラットフォーム・コントローラー・ハブ・データシート、Vol. 1

規格の策定や管理は
USB Implementers Forum、Inc 

/ USB-IF Device Class Documents
http://www.usb.org/developers/docs/devclass_docs/




市販のUSBメモリ・USBハードディスクは出荷時点であらかじめ以下の仕様で出荷される場合が多い。
USBメモリ
パーティション管理方法:MBR
パーティション数: 1
ファイルシステム: FAT32

USBハードディスク
パーティション管理方法:MBR(2TB以下) GPT(3TB以上)
パーティション数: 1
ファイルシステム: NTFS


注意
Windows OS は仕様により、リムーバブルディスク(USB Msss Storage Class)は先頭の1パーティションのみ認識するようです(Windows ディスクの管理等でディスクの種類にベーシックとリムーバブルがあり、この種類がリムーバブルとWindowsが認識した場合)。同じUSBメモリでもそのコントローラの違いによりリムーバブルとなったりベーシックとなったりするようです。
出典:
リムーバブルディスクにはプライマリーパーティションだけを1つしか作成出来ない
https://answers.microsoft.com/ja-jp/windows/forum/windows_7-hardware/%E5%B8%82%E8%B2%A9%E3%81%AEusb%E3%83%A1%E3%83%A2/06182a38-0548-481e-a13f-127e6262ce50?auth=1


Windows OS でのディスクの種類
一般的に
USBメモリ→リムーバブル
USBハードディスク/SSD→ベーシック

disklist.png 
Windows 10 ディスクの管理画面での例
USB HDDはベーシック(ローカルディスク)
USB メモリはリムーバブル
となります。


Windows OSにおいてUSBストレージのディスクの種類がリムーバブルになるかベーシック(ローカルディスク)になるかは以下の仕様で決まります。

Windows はUSBマスストレージ機器が接続されると、SCSI Inquiry コマンドを発行し、そのコントローラに情報を問い合わせます。その情報の中にRemovable Media Bit (RMB)があり、その値が1であればそのディスクはリムーバブルと判断します。
現状の製品ではUSBメモリはリムーバブル、USB HDDはリムーバブルでない設定値がそのコントローラに登録されているようです。

The removable media device setting is a flag contained within the SCSI Inquiry Data response to the SCSI Inquiry command. Bit 7 of byte 1 (indexed from 0) is the Removable Media Bit (RMB). An RMB set to zero indicates that the device is not a removable media device. An RMB of one indicates that the device is a removable media device. Drivers obtain this information by using the StorageDeviceProperty request.
出典
Microsoft Hardware Dev Center 
USB Storage - FAQ for Driver and Hardware Developers
https://msdn.microsoft.com/ja-jp/library/windows/hardware/dn653578(v=vs.85).aspx



ツール
Windows OS 標準ディスク管理ツール DiskPartでディスクを初期化できる。
あらかじめ該当ディスクを選択し clean を実行する。(注意:誤って重要なディスクを初期化しないように Det Dis コマンドでその製品名などを確認し該当ディスクであるか否かを識別し実行してください)

なお、DiskPartコマンドについてはこちらもご覧ください。
Windows DISKPARTコマンド便利技  

DiskPart / clean コマンドとは
フォーカスがあるディスクから、パーティション フォーマットまたはボリューム フォーマットをすべて削除します。マスタ ブート レコード (MBR) ディスクでは、MBR パーティション情報と隠しセクタ情報のみが上書きされます。GUID パーティション テーブル (GPT) ディスクでは、プロテクティブ MBR を含む GPT パーティション情報が上書きされます。隠しセクタ情報はありません。
all
ディスクのすべてのセクタにゼロを書き込むように指定します。これにより、ディスクに含まれるすべてのデータが完全に削除されます。
出典:DiskPart のコマンド ライン オプション
https://technet.microsoft.com/ja-jp/library/cc766465(v=ws.10).aspx


USBView
USBコントローラと接続されたUSBデバイスを参照できるWindowsグラフィカルユーザーインターフェイスアプリケーションです。Microsoft製。


弊ブログ関連記事
USBメモリー ユーティリティーソフト  

32GBを超える容量のディスクをFAT32でフォーマットする方法  




参考サイト
塩田紳二のWindows 8 IN-N-OUT ― 第17回
USB 3.0対応HDDが速くなる? Windows 8でのUSBの仕組み
2012年08月23日 12時00分更新
http://ascii.jp/elem/000/000/719/719672/

Uchan Note
USBメモリはローカルディスク?リムーバブルメディア?
http://uchanote.blogspot.jp/2013/11/usb.html

SDカード博士のSDカードナビ
思い込みしていませんか?:USBメモリはリムーバブルディスクとは限らない
https://sdnavi.com/archives/281

インターフェイス株式会社 > 技術解説 > Road to USB MASTER
USBデバイスドライバー(パソコン側ドライバー)
https://www.itf.co.jp/tech/road-to-usb-master/usbdevdriver

長岡高専 > 電子制御工学科 > 視覚情報処理研究室 > USBメモリ活用講座
http://www.nagaoka-ct.ac.jp/ec/labo/visu/usb/


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