Kāpēc sērijas datu pārraide ir ātrāka par paralēlu datu pārraidi?

SATA cietā diska savienojumi ir ātrāki nekā vecāki PATA cietā diska savienojumi, un to pašu var teikt par ārējiem kabeļu standartiem, bet tas ir pret intuitīvs: kāpēc paralēlā pārraide nebūtu ātrāka?

Šodienas jautājumu un atbilžu sesija mums dod pieklājību no SuperUser-Stack Exchange apakšnodaļas, kas ir kopienas orientēta Q & A tīmekļa vietņu grupa.

Jautājums

SuperUser lasītājs Modest ir interesants par paralēlo un sērijas savienojumu datu pārraides ātrumu:

Intuitīvi, jūs domājat, ka paralēlai datu pārraidei jābūt ātrākai par sērijas datu pārraidi; paralēli jūs vienlaicīgi pārsūtāt daudzus bitus, turpretī sērijveidā jūs darāt vienu bitu vienlaicīgi.

Tātad, kas padara SATA saskarnes ātrāk nekā PATA, PCI-e ierīces ātrāk nekā PCI, un sērijas porti ātrāk nekā paralēli?

Lai gan ir viegli nokļūt pamatojumā, ka SATA ir jaunāka par PATA, darbam ir jābūt konkrētākam mehānismam nekā tikai vecumam.

Atbilde

SuperUser ieguldītājs Mpy piedāvā zināmu ieskatu par pārraides veidu raksturu:

Jūs nevarat to formulēt šādā veidā.

Sērijas pārraide ir lēnāk nekā paralēlā pārraide, ņemot vērā to pašu signāla frekvenci. Ar paralēlu pārraidi jūs varat pārsūtīt vienu vārdu vienā ciklā (piemēram, 1 baits = 8 biti), bet ar sērijas pārraidi tikai daļa no tās (piemēram, 1 bits).

Mūsdienu ierīču sērijas pārraides iemesls ir šāds:

• Jūs nevarat palielināt signāla frekvenci paralēlai pārraidei bez ierobežojuma, jo, projektējot, visiem raidītāja signāliem ir jānonāk pie uztvērēja pie tajā pašā laikā. To nevar garantēt augstām frekvencēm, jo ​​nevarat garantēt, ka signāla tranzīta laiks visām signāla līnijām ir vienāda (domājiet par dažādiem ceļiem uz pamatplates). Jo lielāks ir biežums, jo mazākās ir atšķirības. Tādējādi uztvērējam ir jāgaida, līdz visas signāla līnijas ir nokārtotas - acīmredzot, gaidīšana pazemina pārsūtīšanas ātrumu.
• Vēl viens labs punkts (no šī amata) ir tas, ka ir jāapsver šķērsruna ar paralēlām signāla līnijām. Jo augstāka frekvence, jo izteiktāka šķērsruna kļūst ar to, jo lielāks ir bojāta vārda varbūtība un nepieciešamība to pārraidīt. [1]

Tātad, pat ja jūs pārnesat mazāk cikla datus ar sērijas pārraidi, jūs varat doties uz daudz augstākām frekvencēm, kas rada lielāku neto pārraides ātrumu.

[1] Tas arī izskaidro, kāpēc UDMA kabeļiem (Parallel ATA ar palielinātu pārraides ātrumu) bija divas reizes vairāk vadu kā tapas. Katrs otrais vads tika nostiprināts, lai samazinātu šķērsroku.

Scott Chamberlain atkārto Myp atbildi un paplašina dizaina ekonomiku:

Problēma ir sinhronizācija.

Sūtot paralēli, jums ir jāmēra visas līnijas tieši tajā pašā brīdī, jo jūs ātrāk nokļūsiet loga izmēram, kas tajā brīdī kļūst mazāks un mazāks, galu galā tas var kļūt tik mazs, ka daži vadi joprojām var stabilizēties kamēr citi ir beigušies pirms laika beigām.

Nosūtot sērijas, jums vairs nav jāuztraucas par visām līnijām, kas stabilizējas, tikai vienā rindā. Un tas ir rentablāk, ja viena līnija stabilizējas 10 reizes ātrāk, nekā pievienot 10 līnijas ar tādu pašu ātrumu.

Dažas lietas, piemēram, PCI Express, dara vislabāko no abām pasaulēm, tās veic paralēlo sērijas savienojumu kopu (16x portam mātesplatē ir 16 sērijas savienojumi). To darot, katrai līnijai nav jābūt nevainojami sinhronizētai ar citām līnijām, tik ilgi, kamēr kontrolieris otrā galā var pārkārtot datu “pakešu”, kā tas notiek, izmantojot pareizo secību.

PCI-Express How How Stuff Works lapa padziļināti izzina, kā PCI Express sērijas var būt ātrāka par PCI vai PCI-X paralēli.

TL; DR versija: Vienkāršāku savienojumu ir vieglāk veikt 16 reizes ātrāk nekā 8 savienojumi 2 reizes ātrāk, kad nokļūsiet ļoti augstās frekvencēs.

Vai kaut kas jāpievieno paskaidrojumam? Skaņas izslēgšana komentāros. Vai vēlaties lasīt vairāk atbildes no citiem tehnoloģiju gudriem Stack Exchange lietotājiem? Apskatiet pilnu diskusiju pavedienu šeit.