Hvorfor er seriel dataoverførsel hurtigere end parallel dataoverførsel?
SATA-harddiskforbindelser er hurtigere end ældre PATA-harddiskforbindelser, og det samme kan siges for eksterne kablingsstandarder, men det er modstridende: hvorfor ville ikke paralleloverførslen være hurtigere?
Dagens Spørgsmål & Svar session kommer til os med venlig hilsen af SuperUser-en underafdeling af Stack Exchange, en community-driven gruppe af Q & A-websteder.
Spørgsmålet
SuperUser-læser Modest er nysgerrig over dataoverførselshastigheden for parallelle og serielle forbindelser:
Intuitivt tror du, at parallel dataoverførsel skal være hurtigere end seriel dataoverførsel; parallelt overfører du mange bits på samme tid, mens i seriel gør du en smule ad gangen.
Så hvad gør SATA-grænseflader hurtigere end PATA, PCI-e-enheder hurtigere end PCI og serielle porte hurtigere end parallelle?
Selvom det er let at falde ind i argumentet om, at SATA er nyere end PATA, skal der være en mere konkret mekanisme på arbejdspladsen end bare alder.
Svaret
SuperUser bidragyder Mpy giver et indblik i typen af transmissionstyper:
Du kan ikke formulere det på denne måde.
Seriel transmission er langsommere end parallel transmission givet samme signalfrekvens. Med en parallel transmission kan du overføre et ord pr. Cyklus (fx 1 byte = 8 bits), men med en seriel transmission kun en brøkdel af den (fx 1 bit).
Årsagen til, at moderne enheder bruger seriel transmission er følgende:
- Du kan ikke øge signalfrekvensen for en parallel transmission uden grænser, fordi alle signaler fra senderen ved design er nødt til at ankomme til modtageren ved den samme tid. Dette kan ikke garanteres for høje frekvenser, da du ikke kan garantere at signal transit tidspunkt er lig for alle signallinjer (tænk på forskellige veje på bundkortet). Jo højere frekvensen er, jo flere små forskelle betyder noget. Derfor må modtageren vente til alle signallinjer er afgjort - naturligvis venter sænkning af overførselshastigheden.
- Et andet godt punkt (fra dette indlæg) er det man skal overveje krydstale med parallelle signal linjer. Jo højere frekvensen bliver, jo mere udtalte krydstalk bliver, og jo højere er sandsynligheden for et ødelagt ord og behovet for at genudsende det. [1]
Så selvom du overfører færre data per cyklus med en seriel transmission, kan du gå til meget højere frekvenser, hvilket resulterer i en højere nettoverførselshastighed.
[1] Dette forklarer også hvorfor UDMA-kabler (Parallel ATA med øget overførselshastighed) havde dobbelt så mange ledninger som stifter. Hver anden ledning blev jordforbundet for at reducere krystal.
Scott Chamberlain ekko Myps svar og udvider sig på designens økonomi:
Problemet er synkronisering.
Når du sender parallelt, må du måle alle linjerne på det samme tidspunkt, da du går hurtigere, bliver vinduets størrelse for det øjeblik mindre og mindre, så det kan blive så lille, at nogle af ledningerne stadig kan stabilisere mens andre er færdige, før du løber tør for tid.
Ved at sende i seriel skal du ikke længere bekymre dig om alle linjerne stabiliserende, kun en linje. Og det er mere omkostningseffektivt at gøre en linje stabilere 10 gange hurtigere end at tilføje 10 linjer med samme hastighed.
Nogle ting som PCI Express gør det bedste fra begge verdener, de gør et parallelt sæt serielle forbindelser (16x porten på dit bundkort har 16 serielle forbindelser). Ved at gøre det behøver hver linje ikke at være i perfekt synkronisering med de andre linjer, lige så længe controlleren i den anden ende kan omordne "pakker" af data, når de kommer ind ved hjælp af den korrekte ordre.
HowItems Works-siden til PCI-Express gør en meget god udforskning dybt om, hvordan PCI Express i seriel kan være hurtigere end PCI eller PCI-X parallelt.
TL; DR Version: Det er nemmere at foretage en enkelt forbindelse 16 gange hurtigere end 8 forbindelser, gå 2 gange hurtigere, når du kommer til meget høje frekvenser.
Har du noget at tilføje til forklaringen? Lyde af i kommentarerne. Vil du læse flere svar fra andre tech-savvy Stack Exchange brugere? Tjek den fulde diskussionstråd her.
