Perché la trasmissione seriale dei dati è più veloce della trasmissione dati parallela?
Le connessioni del disco rigido SATA sono più veloci delle vecchie connessioni del disco rigido PATA e lo stesso si può dire per gli standard di cablaggio esterni, ma questo è contro-intuitivo: perché la trasmissione parallela non dovrebbe essere più veloce?
La sessione di domande e risposte di oggi ci viene fornita per gentile concessione di SuperUser, una suddivisione di Stack Exchange, un raggruppamento di siti Web di domande e risposte basato sulla comunità.
La domanda
Lettore SuperUser Modest è curioso delle velocità di trasferimento dati delle connessioni parallele e seriali:
Intuitivamente, si potrebbe pensare che la trasmissione parallela dei dati dovrebbe essere più veloce della trasmissione seriale dei dati; in parallelo si stanno trasferendo molti bit allo stesso tempo, mentre in seriale si sta facendo un bit alla volta.
Quindi, ciò che rende le interfacce SATA più veloci rispetto ai dispositivi PATA, PCI-e più veloci rispetto al PCI e le porte seriali più veloci del parallelo?
Mentre è facile cadere nel ragionamento sul fatto che SATA sia più recente di PATA, ci deve essere un meccanismo più concreto sul lavoro rispetto alla semplice età.
La risposta
Collaboratore SuperUser Mpy offre alcune informazioni sulla natura dei tipi di trasmissione:
Non puoi formularlo in questo modo.
La trasmissione seriale è Più lentamente rispetto alla trasmissione parallela dato il stessa frequenza del segnale. Con una trasmissione parallela è possibile trasferire una parola per ciclo (ad esempio 1 byte = 8 bit) ma con una trasmissione seriale solo una frazione di esso (ad esempio 1 bit).
La ragione per cui i dispositivi moderni usano la trasmissione seriale è la seguente:
- Non è possibile aumentare la frequenza del segnale per una trasmissione parallela senza limite, perché, in base alla progettazione, tutti i segnali dal trasmettitore devono arrivare al ricevitore a lo stesso tempo. Questo non può essere garantito per le alte frequenze, in quanto non è possibile garantire che il tempo di transito del segnale è uguale per tutte le linee di segnale (si pensi ai diversi percorsi sulla scheda madre). Maggiore è la frequenza, più piccole differenze contano. Quindi il ricevitore deve attendere fino a quando tutte le linee di segnale sono sistemate - ovviamente, in attesa abbassa la velocità di trasferimento.
- Un altro buon punto (da questo post) è che bisogna considerare crosstalk con linee di segnale parallele. Maggiore è la frequenza, maggiore è la diafonia più pronunciata e con essa maggiore è la probabilità di una parola corrotta e la necessità di ritrasmetterla. [1]
Quindi, anche se si trasferiscono meno dati per ciclo con una trasmissione seriale, è possibile passare a frequenze molto più elevate che si traducono in una maggiore velocità di trasferimento netta.
[1] Questo spiega anche perché i cavi UDMA (Parallel ATA con maggiore velocità di trasferimento) avevano il doppio dei fili dei pin. Ogni secondo filo è stato messo a terra per ridurre il crosstalk.
Scott Chamberlain fa eco alla risposta di Myp e amplia l'economia del design:
Il problema è la sincronizzazione.
Quando si invia in parallelo è necessario misurare tutte le linee nello stesso momento, mentre si va più veloce la dimensione della finestra per quel momento diventa sempre più piccola, alla fine può diventare così piccola che alcuni dei fili potrebbero ancora stabilizzarsi mentre altri sono finiti prima che tu finisca il tempo.
Inviando in serie non è più necessario preoccuparsi di tutte le linee di stabilizzazione, solo una riga. Ed è più economico rendere una linea di stabilizzazione 10 volte più veloce di aggiungere 10 linee alla stessa velocità.
Alcune cose come PCI Express fanno il meglio di entrambi i mondi, fanno un insieme parallelo di connessioni seriali (la porta 16x sulla tua scheda madre ha 16 connessioni seriali). Facendo ciò, non è necessario che ciascuna linea sia sincronizzata perfettamente con le altre linee, basta che il controller all'altra estremità possa riordinare i "pacchetti" di dati man mano che arrivano usando l'ordine corretto.
La pagina di How Stuff Works per PCI-Express fa un'ottima esplorazione approfondita su come PCI Express in serie può essere più veloce di PCI o PCI-X in parallelo.
TL; Versione DR: È più facile fare una singola connessione 16 volte più veloce di 8 connessioni 2 volte più veloci una volta raggiunte frequenze molto alte.
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