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  • 并行传输方式
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    2021-06-26 03:55:23

    串行传输是指数据的二进制代码在一条物理信道上将数据一位一位地依次传输的方式;并行传输指的是数据以成组的方式,在多条并行信道上同时进行传输,是在传输中有多个数据位同时在设备之间进行的传输。

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    串行传输和并行传输介绍

    一、串行传输

    串行通信技术,是指通信双方按位进行,遵守时序的一种通信方式。串行通信中,将数据按位依次传输, 每位数据占据固定的时间长度,即可使用少数几条通信线路就可以完成系统间交换信息,特别适用于计算机与计算机、计算机与外设之间的远距离通信。串行通信多用于系统间通信(多主控制系统)、设备间(主控设备与附属设备)、器件间(主控CPU与功能芯片)之间数据的串行传送,实现 数据的传输与共享。

    串行总线通信过程的显著特点是:通信线路少,布线简便易行,施工方便,结构灵活,系统间协商协议,自由度及灵活度较高,因此在电子电路设计、信息传递等诸多方面的应用越来越多。

    串行通信是指计算机主机与外设之间以及主机系统与主机系统之间数据的串行传送。使用一条数据线,将数据一位一位地依次传输,每一位数据占据一个固定的时间长度。其只需要少数几条线就可以在系统间交换信息,特别适用于计算机与计算机、计算机与外设之间的远距离通信。

    二、并行传输

    并行传输指的是数据以成组的方式,在多条并行信道上同时进行传输。常用的是将构成一个字符的几位二进制码同时分别在几个并行的信道上传输。另外加一条控制信号即“选通”脉冲,它在数据信号发出之后传送,用以通知接收设备所有位已经发送完毕,可对各条信道上的信号进行取样了。

    并行传输时,一次可以传一个字符,收发双方不存在同步的问题。而且速度快、控制方式简单。但是,并行传输需要多个物理通道。所以并行传输只适合于短距离、要求传输速度快的场合使用。

    这类传输比较简单,对8位微处理器来说,8位的数据一次同时传送。微处理器本身处理的数据就是并行处理,所以这就不需要对数据进行格式的变化。因此实现这类传输的接口电路也比较简单。

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    计算机传输方式:串行传输/并行传输、同步传输/异步传输、单工/半双工/全双工

    一、串行传输/并行传输

    串行传输与并行传输

    串行传输

    串行通信是指计算机主机与外设之间以及主机系统与主机系统之间数据的串行传送。使用一条数据线,将数据一位一位地依次传输,每一位数据占据一个固定的时间长度。其只需要少数几条线就可以在系统间交换信息,特别适用于计算机与计算机、计算机与外设之间的远距离通信。

    1. 使用一条数据线,将数据一位一位地依次传输。
    2. 一般来说,远距离的通信都是采用串行传输,计算机之间也采用串行通信。
    3. 成本低,相对简单。

    并行传输

    并行传输指的是数据以成组的方式,在多条并行信道上同时进行传输,是在传输中有多个数据位同时在设备之间进行的传输。

    1. 使用多条数据线,将数据以组的形式进行同时传输。
    2. 一般来说,计算机内部,如CPU、内存之间的传输。通常采用总线形式,常见的总线宽度有8位、16位、32位、64位等。
    3. 成本高,适用于计算机内部通信。

    同步传输/异步传输

    同步传输

    1. 数据块以稳定的比特流的形式传输,字节之间没有间隔。
    2. 接收端在每个比特信号的中间时刻进行检测,以判别接收到的是比特0还是比特1.
    3. 由于不同设备的时钟频率存在一定差异,不可能做到完全相同,在传输大量数据的过程中,所产生的判别时刻的累计误差会导致接收端对比特信号的判别错位。因此需要采取方法使收发双方的时钟保持同步。

    实现收发双方时钟同步的方法:

    1. 外同步:在收发双方之间添加一条单独的时钟信号线。发送端在发送信号的同时,另外发送一路时钟同步信号。接收端按照时钟同步信号的节奏来接收数据。
    2. 内同步:发送端将时钟同步信号编码到发送数据中一起传输(例如曼切斯特编码)

    同步传输就是说发送数据以帧的形式进行(多个字节,在一个帧内要有同步数据位,或者采用外部时钟同步)
    如果没有时钟同步,就有可能发生发送了11011,接收的时候,时钟不一致,多识别了一个1出来111011。
    同步传输指的是时钟的同步,发送数据的同步,数据块的大小是固定的,连续发送的。

    异步传输

    1. 采用异步传输时,以字节为独立传输单位。字节之间的时间间隔不是固定的。
    2. 接收端仅再每个字节的起始处对字节内的比特实现同步。为此,通常要在每个字节前后分别加上起始位和结束位。
    3. 这里的异步是指字节之间异步(字节之间的时间间隔不固定),但是字节中的每个比特仍然要同步(各比特的持续时间是相同的)

    异步常见的就是键盘信号,只要按下一个键,电脑就接收到信号,不按就没接收到。
    每一个字节是一个传输单位,字节内部有校验位。
    异步传输的字节之间不用连续,随发随时接收验证。

    单工/双工/全双工

    单工半双工全双工

    单工

    1. 数据只允许单向通行。
    2. 如广播。

    半双工

    1. 数据可以双向通行,但是同一时间只允许一个方向。
    2. 如对讲机。

    全双工

    1. 数据可以双向通行,可以同时通行。
    2. 如移动电话。
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    并行传输数据和串行传输数据

    并行传输数据和串行传输数据

    SATA hard drive connections are faster than older PATA hard drive connections and the same can be said for external cabling standards, but this is counter-intuitive: why wouldn’t the parallel transmission be faster?

    SATA硬盘驱动器的连接速度比旧的PATA硬盘驱动器连接要快,对于外部电缆连接标准也可以这么说,但这是违反直觉的:为什么并行传输不会更快?

    Today’s Question & Answer session comes to us courtesy of SuperUser—a subdivision of Stack Exchange, a community-driven grouping of Q&A web sites.

    今天的“问答”环节由SuperUser提供,它是Stack Exchange的一个分支,该社区是由社区驱动的Q&A网站分组。

    问题 (The Question)

    SuperUser reader Modest is curious about the data transfer rates of parallel and serial connections:

    SuperUser阅读器Modest对并行和串行连接的数据传输速率感到好奇:

    Intuitively, you would think that parallel data transmission should be faster than serial data transmission; in parallel you are transferring many bits at the same time, whereas in serial you are doing one bit at a time.

    凭直觉,您会认为并行数据传输应该比串行数据传输快; 并行操作是同时传输许多位,而串行操作是一次传输一位。

    So what makes SATA interfaces faster than PATA, PCI-e devices faster than PCI, and serial ports faster than parallel?

    那么,什么使SATA接口比PATA更快,PCI-e设备比PCI更快,串行端口比并行更快?

    While it’s easy to fall into the reasoning that SATA is newer than PATA, there must be a more concrete mechanism at work than just age.

    虽然很容易得出SATA比PATA更新的理由,但在工作中必须有一种比年龄更具体的机制。

    答案 (The Answer)

    SuperUser contributor Mpy offers some insight into the nature of the transmission types:

    超级用户贡献者Mpy对传输类型的性质提供了一些见解:

    You cannot formulate it this way.

    您不能以此方式制定。

    Serial transmission is slower than parallel transmission given the same signal frequency. With a parallel transmission you can transfer one word per cycle (e.g. 1 byte = 8 bits) but with a serial transmission only a fraction of it (e.g. 1 bit).

    相同的信号频率下,串行传输比并行传输要慢 在并行传输中,您可以每个周期传输一个字(例如1字节= 8位),而在串行传输中,仅传输其一小部分(例如1位)。

    The reason modern devices use serial transmission is the following:

    现代设备使用串行传输的原因如下:

    • You cannot increase the signal frequency for a parallel transmission without limit, because, by design, all signals from the transmitter need to arrive at the receiver at the same time. This cannot be guaranteed for high frequencies, as you cannot guarantee that the signal transit time is equal for all signal lines (think of different paths on the mainboard). The higher the frequency, the more tiny differences matter. Hence the receiver has to wait until all signal lines are settled — obviously, waiting lowers the transfer rate.

      您可以在不增加信号频率并行传输无极限,因为按照设计,从发射器需要的所有信号在接收器在同一时间到达。 这不能保证在高频下使用,因为您不能保证所有信号线的信号传输时间都相等(请考虑主板上的不同路径)。 频率越高,差异越小。 因此,接收器必须等到所有信号线都建立好之后,显然,等待会降低传输速率。

    • Another good point (from this post) is that one needs to consider crosstalk with parallel signal lines. The higher the frequency, the more pronounced crosstalk gets and with it the higher the probability of a corrupted word and the need to retransmit it. [1]

      另一个好处(来自本文)是,需要考虑与并行信号线的串扰。 频率越高,串扰越明显,随之而来的单词损坏和重传的可能性也越高。 [1]

    So, even if you transfer less data per cycle with a serial transmission, you can go to much higher frequencies which results in a higher net transfer rate.

    因此,即使您使用串行传输每个周期传输较少的数据,您也可以使用更高的频率,从而导致更高的净传输速率。

    [1] This also explains why UDMA-Cables (Parallel ATA with increased transfer speed) had twice as many wires as pins. Every second wire was grounded to reduce crosstalk.

    [1]这也解释了为什么UDMA电缆(具有更高传输速度的并行ATA)的导线数是引脚的两倍。 每隔两根导线接地,以减少串扰。

    Scott Chamberlain echoes Myp’s answer and expands upon the economics of design:

    斯科特·张伯伦(Scott Chamberlain)回应了Myp的回答,并扩展了设计经济学:

    The problem is synchronization.

    问题是同步。

    When you send in parallel you must measure all of the lines at the exact same moment, as you go faster the size of the window for that moment gets smaller and smaller, eventually it can get so small that some of the wires may still be stabilizing while others are finished before you ran out of time.

    并行发送时,必须在同一时刻测量所有线路,因为随着速度的加快,该时刻的窗口尺寸会越来越小,最终可能会变得很小,以至于某些电线可能仍在稳定而其他人则在您没时间用完之前就完成了。

    By sending in serial you no longer need to worry about all of the lines stabilizing, just one line. And it is more cost efficient to make one line stabilize 10 times faster than to add 10 lines at the same speed.

    通过串行发送,您无需担心所有线路都稳定下来,只需担心一条线路。 而且,使一条线的稳定速度比以相同速度添加10条线的速度快10倍,具有更高的成本效益。

    Some things like PCI Express do the best of both worlds, they do a parallel set of serial connections (the 16x port on your motherboard has 16 serial connections). By doing that each line does not need to be in perfect sync with the other lines, just as long as the controller at the other end can reorder the “packets” of data as they come in using the correct order.

    诸如PCI Express之类的东西在两全其美方面发挥了最大作用,它们完成了一组并行的串行连接(主板上的16x端口具有16个串行连接)。 通过这样做,只要另一端的控制器可以按照正确的顺序对数据的“数据包”进行重新排序,就不必与其他行完美同步。

    The How Stuff Works page for PCI-Express does a very good explination in depth on how PCI Express in serial can be faster than PCI or PCI-X in parallel.

    PCI-Express的“工作原理”页面对串行PCI Express如何比并行PCI或PCI-X更快提供了很好的深度解释。

    TL;DR Version: It is easier to make a single connection go 16 times faster than 8 connections go 2 times faster once you get to very high frequencies.

    TL; DR版本:一旦到达非常高的频率,使单个连接的传输速度比8个连接的传输速度快2倍就容易了。



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    翻译自: https://www.howtogeek.com/171947/why-is-serial-data-transmission-faster-than-parallel-data-transmission/

    并行传输数据和串行传输数据

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    并行传输并行传输指的是数据以成组的方式,在多条并行信道上同时进行传输,是在传输中有多个数据位同时在设备之间进行的传输。 串行传输:使用一条数据线,将数据一位一位地依次传输,每一位数据占据一个固定的...

    一、概念

            并行传输:并行传输指的是数据以成组的方式,在多条并行信道上同时进行传输,是在传输中有多个数据位同时在设备之间进行的传输。

            串行传输:使用一条数据线,将数据一位一位地依次传输,每一位数据占据一个固定的时间长度。只需要少数几条线就可以在系统间交换信息,特别适用于计算机与计算机、外设之间的远距离通信。

    二、示例

            举两个例子来说明上面的两个概念。假设现在有1、2、3、4、5、6、7、8、9、10这10个数字需要从A传输到B。如果A和B之间有10条通道,那么每条通道传输一个数字,只需要一次就可以将10个数字同时传输过去。这就是并行传输。

            还是10个数字从A传输到B的例子,此时A和B之间只有一条通道,那么这10个数字需要依次通过这一条通道到达B,这就是串行传输。

    三、区别

            1、传输方式不同:一个是并行一个是串行

            2、效率不同:并行传输效率高,一次可传输多个数据;串行传输一次可传输一个数据。

            3、速度不同:这个要具体说一说,大多数情况下串行速度会快一些。

            4、并行传输适用于短距离,串行适用于长距离。

    四、比较效率和速度

            上面提到了效率和速度两个概念,在这里要做一个比较。光从并行和串行的概念来看,并行似乎传输速度要比串行快,但是实际上确实反过来的。为什么呢?

            原因是并行传输虽然一次可以发出多个数据,但是由于实际使用中,多条线路同时发送数据会造成线路震荡,为了避免这种干扰,就必须将两次发送之间的间隔时间加大。而串行传输不会有这个影响。举个不太准确的例子,并行传输一个发送10个数字,假设一秒钟可以发出5次(间隔时间已经加进去了),那么一秒钟一共发送了50 个数字;如果使用串行传输的话,虽然效率低,一次仅能传输一个数字,是例子中并行传输效率的1/10,但是串行传输一秒钟可以传输100次,所以同样的时间内,串行传输比并行传输多传输了50个数字。这就是为什么明明并行效率高却不如串行用途更广泛的原因,因为串行快。

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