De ce este transmisia de date seriale mai rapidă decât transmiterea paralelă de date?

Conexiunile de hard disk SATA sunt mai rapide decât conexiunile de hard disk PATA mai vechi și același lucru se poate spune și pentru standardele de cablare externă, dar acest lucru este contra-intuitiv: de ce nu ar fi transmisia paralelă mai rapidă?

Sesiunea de întrebări și răspunsuri din ziua de astăzi vine de la amabilitatea SuperUser - o subdiviziune a Stack Exchange, o grupare bazată pe comunitate a site-urilor web Q & A.

Intrebarea

Cititorul SuperUser Modest este curios cu privire la ratele de transfer de date ale conexiunilor paralele și seriale:

Intuitiv, ați considera că transmiterea paralelă de date ar trebui să fie mai rapidă decât transmisia de date în serie; în paralel transferați mai mulți biți în același timp, în timp ce în serie faceți câte unul câte unul.

Deci, ceea ce face interfețele SATA mai rapide decât dispozitivele PATA, PCI-e mai rapid decât PCI și porturile seriale mai rapid decât paralel?

Deși este ușor să intrăm în raționamentul că SATA este mai recent decât PATA, trebuie să existe un mecanism mai concret la locul de muncă decât doar vârsta.

Răspunsul

Contribuabilul SuperPower Mpy oferă câteva informații despre natura tipurilor de transmisie:

Nu puteți formula acest lucru.

Transmisia serială este Mai lent decât transmiterea paralelă, având în vedere aceeași frecvență a semnalului. Cu o transmisie paralelă puteți transfera câte un cuvânt pe ciclu (de exemplu, 1 octet = 8 biți), dar cu o transmisie serială doar o fracțiune din acesta (de exemplu 1 bit).

Motivul pentru care dispozitivele moderne utilizează transmisia în serie este următorul:

• Nu puteți crește frecvența semnalului pentru o transmisie paralelă fără limită, deoarece, prin proiectare, toate semnalele de la emițător trebuie să ajungă la receptor la acelasi timp. Acest lucru nu poate fi garantat pentru frecvențe înalte, deoarece nu puteți garanta că timpul de tranzit al semnalului este egal pentru toate liniile de semnal (gândiți-vă la căi diferite pe placa de bază). Cu cât frecvența este mai mare, cu atât diferențele mai mici sunt importante. Prin urmare, receptorul trebuie să aștepte până când toate liniile de semnal sunt decontate - în mod evident, așteptarea scade rata de transfer.
• Un alt punct bun (din acest post) este cel care trebuie luat în considerare crosstalk cu linii de semnal paralele. Cu cât este mai mare frecvența, cu atât devine mai pronunțată diavolul și cu aceasta este mai mare probabilitatea unui cuvânt corupt și necesitatea de ao retransmite. [1]

Deci, chiar dacă transferați mai puține date pe ciclu cu o transmisie serială, puteți merge la frecvențe mult mai mari, ceea ce duce la o rată netă de transfer netă.

[1] De asemenea, acest lucru explică de ce cablurile UDMA (paralel ATA cu viteză crescută de transfer) au avut de două ori mai multe fire ca pinii. Fiecare al doilea fir a fost împământat pentru a reduce crosstalk-ul.

Scott Chamberlain reamintește răspunsul lui Myp și se extinde asupra economiei de design:

Problema este sincronizarea.

Când trimiteți în paralel, trebuie să măsurați toate liniile în exact același moment, pe măsură ce mergeți mai repede, dimensiunea ferestrei devine mai mică și mai mică, eventual ea poate deveni atât de mică încât unele fire pot fi în continuare stabilizatoare în timp ce altele sunt terminate înainte de a ieși din timp.

Prin trimiterea în serie nu mai trebuie să vă faceți griji cu privire la stabilizarea tuturor liniilor, doar o singură linie. Și este mai eficient din punct de vedere al costului de a face o singură linie să se stabilizeze de 10 ori mai rapid decât să adauge 10 linii la aceeași viteză.

Unele lucruri precum PCI Express fac tot ce este mai bun din ambele lumi, fac un set paralel de conexiuni seriale (portul 16x de pe placa de baza are 16 conexiuni seriale). Făcând acest lucru, fiecare linie nu trebuie să se sincronizeze perfect cu celelalte linii, atâta timp cât controlerul de la celălalt capăt poate reordona "pachetele" de date pe măsură ce apar, utilizând ordinea corectă.

Lucrarea "Cum funcționează materialele" pentru PCI-Express face o explicație foarte bună în profunzime cu privire la modul în care PCI Express în serie poate fi mai rapid decât PCI sau PCI-X în paralel.

TL; DR Versiune: Este mai ușor să faceți o singură conexiune de 16 ori mai rapidă decât 8 conexiuni de 2 ori mai repede, odată ce ajungeți la frecvențe foarte înalte.

Aveți ceva de adăugat la explicație? Sunați în comentariile. Doriți să citiți mai multe răspunsuri de la alți utilizatori de tehnologie Stack Exchange? Check out discuția completă aici.