Prečo je sériový prenos dát rýchlejší ako paralelný prenos dát?
Pripojenia pevného disku SATA sú rýchlejšie ako staršie pripojenia pevného disku PATA a to isté možno povedať aj v prípade externých káblových štandardov, ale to je protiintuitívne: prečo by paralelný prenos nebol rýchlejší?
Dnešná relácia otázok a odpovedí sa k nám pridelí zdvorilosťou SuperUser - podskupiny Stack Exchange, zoskupenia webových stránok typu Q & A.
Otázka
Čítačka SuperUser Modest je zvedavý o rýchlosti prenosu dát pri paralelných a sériových pripojeniach:
Intuitívne by ste si mysleli, že paralelný prenos dát by mal byť rýchlejší ako sériový prenos dát; paralelne prenášate veľa bitov súčasne, zatiaľ čo v seriáli robíte jeden po druhom.
Takže to, čo robí rozhrania SATA rýchlejšie ako zariadenia PATA, PCI-e rýchlejšie ako PCI a sériové porty rýchlejšie ako paralelné?
Aj keď je ľahké sa dostať do úvahy, že SATA je novšia ako PATA, musí existovať konkrétnejší mechanizmus v práci než len vek.
Odpoveď
Sprostredkovateľ SuperPlay Mpy ponúka určitý pohľad na povahu typov prenosu:
Nemôžete to formulovať takto.
Sériový prenos je pomalšie ako paralelný prenos vzhľadom na rovnaká frekvencia signálu. Pomocou paralelného prenosu môžete prenášať jedno slovo na jeden cyklus (napríklad 1 byte = 8 bitov), ale sériovým prenosom iba zlomok (napríklad 1 bit).
Dôvod, prečo moderné zariadenia využívajú sériový prenos, je nasledovný:
- Nie je možné zvýšiť frekvenciu signálu pre paralelný prenos bez obmedzenia, pretože podľa návrhu všetky signály z vysielača musia prísť na prijímač na rovnaký čas. Toto nie je možné zaručiť pri vysokých frekvenciách, pretože nemôžete zaručiť, že čas tranzitu signálu je rovnaká pre všetky riadky signálu (rozmýšľajte o rôznych cestách na základnej doske). Čím vyššia je frekvencia, tým menšie rozdiely sú dôležitejšie. Preto musí prijímač čakať, kým sa neuskutočnia všetky signály - očakáva sa, že čakanie znižuje prenosovú rýchlosť.
- Ďalším dobrým bodom (z tohto príspevku) je, že je potrebné zvážiť presluchy s paralelnými signálnymi čiarami. Čím vyššia je frekvencia, tým výraznejšia preslucháčika dostane a čím vyššia je pravdepodobnosť poškodeného slova a potreba jeho opakovaného prenosu. [1]
Takže aj keď prenášate menej dát na cyklus so sériovým prenosom, môžete prejsť na oveľa vyššie frekvencie, čo vedie k vyššej čistej prenosovej rýchlosti.
[1] To tiež vysvetľuje, prečo UDMA-káble (paralelná ATA so zvýšenou prenosovou rýchlosťou) mali dvakrát viac drôtov ako kolíky. Každý druhý drôt bol uzemnený, aby sa znížil presluch.
Scott Chamberlain odzrkadľuje odpoveď spoločnosti Myp a rozširuje ekonomiku dizajnu:
Problémom je synchronizácia.
Pri paralelnom odosielaní musíte merať všetky riadky v presne rovnakom okamihu, ako idete rýchlejšie, veľkosť okna sa pre tento moment stáva menšia a menšia, prípadne môže byť taká malá, že niektoré z drôtov môžu byť stále stabilizujúce zatiaľ čo iné sú dokončené skôr, než vypršíte čas.
Odoslaním sériového čísla sa už nemusíte obávať stabilizácie všetkých línií, len jeden riadok. A je nákladovo efektívnejšie urobiť jednu líniu stabilizovať 10 krát rýchlejšie ako pridať 10 riadkov pri rovnakej rýchlosti.
Niektoré veci, ako je PCI Express, robia to najlepšie z oboch svetov, robia paralelnú sériu sériových pripojení (16x port na vašej základnej doske má 16 sériových spojení). Vďaka tomu každý riadok nemusí byť dokonale synchronizovaný s inými riadkami, len ak riadiaca jednotka na druhom konci môže zoradiť "pakety" dát, ktoré prichádzajú pomocou správneho poradia.
Stránka How Works Works for PCI-Express veľmi dobre vysvetľuje hĺbku o tom, ako PCI Express v seriáli môže byť rýchlejšie ako PCI alebo PCI-X paralelne.
TL; DR Verzia: Je jednoduchšie vytvoriť jedno pripojenie ísť 16 krát rýchlejšie ako 8 pripojení ísť 2 krát rýchlejšie, ak sa dostanete na veľmi vysoké frekvencie.
Máte niečo doplniť vysvetlenie? Vyjadrite sa v komentároch. Chcete sa dozvedieť viac odpovedí od iných používateľov technickej úrovne Stack Exchange? Pozrite sa na celý diskusný príspevok tu.
