интуитивно вы могли бы подумать, что параллельная передача данных должна быть быстрее, чем последовательная передача данных; параллельно вы передаете много битов одновременно, тогда как в последовательном вы делаете один бит за раз.
Так что делает интерфейсы SATA быстрее, чем PATA, PCI-E устройства быстрее, чем PCI, и последовательные порты быстрее, чем параллельные?
3314
вы не можете сформулировать это таким образом.
последовательный передачи медленнее чем параллельная передача дана та же частота сигнала. С параллельной передачей вы можете передавать одно слово за цикл (например, 1 байт = 8 бит), но с последовательной передачей только часть его (например, 1 бит).
причина современных устройств использование последовательной передачи является следующим:
вы не можете увеличить частота сигнала для параллельной передачи без ограничения, потому что, по дизайну, все сигналы от передатчика должны поступать на приемник в в тоже время. Это не может быть гарантировано для высоких частот, так как вы не можете гарантировать, что время прохождения сигнала равно для всех сигнальных линий (подумайте о разных путях на материнской плате). Чем выше частота, тем более мелкие различия имеют значение. Следовательно приемник должен ждать до тех пор пока все сигнальные линии не установлены -- очевидно, ожидание снижает скорость передачи.
еще один хороший момент (с этот пост) это то, что нужно учитывать перекрестные помехи с параллельными линиями сигнала. Чем выше частота, тем заметнее помехи попадает и с ним, тем выше вероятность повреждены Слово и нужно ретранслировать его.1
так, даже если вы переносите меньше данных в цикл с сериалом передача, вы можете пойти гораздо высокее частоты которая приводит к в более высокой сетчатой скорости передачи.
1 это также объясняет, почему UDMA-Cables (параллельное Ата с увеличенной скоростью передачи) имело дважды так много проводов как штыри. Каждый второй провод был заземлен для уменьшения перекрестных помех.
проблема синхронизации.
когда вы отправляете параллельно вы должны измерить все линии в тот же самый момент, как вы идете быстрее размер окна для этого момента становится все меньше и меньше, в конечном итоге он может стать настолько мал, что некоторые из проводов все еще может быть стабилизации в то время как другие закончены, прежде чем вы закончили время.
отправляя серийный номер, вам больше не нужно беспокоиться о стабилизации всех линий, только одна линия. И оно больше цены эффективно стабилизировать одну линию в 10 раз быстрее, чем добавлять 10 линий с той же скоростью.
некоторые вещи, такие как PCI Express, делают лучшее из обоих миров, они делают параллельный набор последовательных соединений (16-кратный порт на вашей материнской плате имеет 16 последовательных соединений). Делая это, каждая линия не должна быть в прекрасной синхронизации с другими линиями, просто пока контроллер на другом конце может переупорядочить "пакеты" данных, поскольку они входят, используя правильный порядок.
на как работает страница PCI-Express делает очень хорошее объяснение в глубине о том, как PCI Express в последовательном может быть быстрее, чем PCI или PCI-X параллельно.
TL;DR версия: легче сделать одно соединение идти в 16 раз быстрее, чем 8 соединений идут в 2 раза быстрее, как только вы получите очень высокие частоты.
параллель по своей природе не медленнее, но она создает проблемы, чего не делает последовательная связь.
но многие из самых быстрых соединений все еще параллельны: шина на передней стороне вашего компьютера обычно высоко параллельна и обычно является одной из самых быстрых связей в компьютере. Соединения оптического волокна могут также быть высок-параллельны путем носить множественные длины волны над одиночным волокном. Это дорого и поэтому не типично, хотя. Самая общая форма гигабита ethernet-это фактически 4 параллельных канала 250 Мбит Ethernet в одном проводе.
самая произнесенная проблема введенная параллелизмом "помеха": когда течение сигнала начинает или останавливает, оно однократно наводит небольшое течение на проводах рядом с ним. Чем быстрее сигнал, тем чаще это происходит, и тем сложнее его отфильтровать. Параллельно с IDE пытаясь свести к минимуму эту проблему, удвоив количество проводов в кабель, и подключении каждый провод на землю. Но это решение только получает вас до сих пор. Длинние кабели, створки и петли, и близость к другим ленточным кабелям всем делают этим ненадежное разрешение для очень высокоскоростных сигналов.
но если вы идете только с одной сигнальной линии, а затем вы можете переключить его так быстро, как ваше оборудование позволит. Оно также разрешает тонкие вопросы синхронизации при некоторые сигналы перемещая более быстро чем другие.
два провода всегда теоретически в два раза быстрее, но каждый сигнальная линия, которую вы добавляете, тонко усложняет физику, чего лучше избегать.
последовательная передача данных не быстрее, чем параллельный. Более удобно и поэтому развитие шло В делать быстрый внешний серийный взаимодействовать между блоками оборудования. Никто не хочет иметь дело с кабелями, которые имеют 50 или более проводников.
между чипами на печатной плате, последовательный протокол, как I2C, который нуждается только два провода гораздо проще иметь дело с чем маршрутизации многочисленных параллельных трасс.
но есть много примеров внутри компьютера где параллелизм используется для массового увеличения пропускной способности. Например, слова не читаются по одному биту за раз из памяти. И на самом деле кэш пополняется большими блоками. Другим примером являются растровые изображения: параллельный доступ к нескольким банкам памяти для более быстрого параллельного получения пикселей. Полоса пропускания памяти критически зависит от параллелизма.
этого ЦАПа рекламируется Tektronix как "самый быстрый в мире коммерчески доступный 10-битный высокоскоростной ЦАП" делает тяжелый использование параллелизма для внесения данных, поступающих в ЦАП по 320 линиям, которые уменьшаются до 10 за счет двух этапов мультиплексирования, управляемых различными делениями ведущего тактового сигнала 12 ГГц. Если самый быстрый в мире 10-битный ЦАП может быть сделан с использованием одной последовательной входной линии, то это, вероятно, будет.
параллель был очевидным способом увеличить скорость, когда логические вентили были достаточно медленными, чтобы вы могли использовать аналогичные электрические методы для шин/кабелей и передачи на кристалле. Если вы уже переключаете провод так быстро, как позволяет транзистор, поэтому единственный способ масштабирования-использовать больше проводов.
Как только задержка propogation причаливает заказу немного часов, вы начинаете потревожиться о сетноых-аналогов влияниях как отражения => вам нужны сопрягаемые импедансы вдоль путя (специально каверзного для разъемов) и предпочитаете пункт для того чтобы указать проводы над многопунктовыми шинами. Вот почему SCSI необходимо прекращение, и именно поэтому USB нужны концентраторы вместо простой расщепители.
на более высоких скоростях у вас есть несколько бит в полете в любой момент по проводу => вам нужно использовать конвейерные протоколы (вот почему протоколы FSB Intel стали ужасно сложными; я думаю, что пакетные протоколы, такие как PCIe, были реакцией на эту сложность).
еще один эффект-это многоцикловый штраф за переключение направления потока сигнала, поэтому Firewire, SATA и PCIe с использованием выделенных проводов на направление превзошли USB 2.0.
шумов, помех, ака, увеличивается с частотой. Самое большое продвижение в скоростях произошло от принятия дифференциальной сигнализации, которая резко уменьшила перекрестные помехи (математически поле несбалансированного заряда уменьшается как R^2, но поле диполя уменьшается как R^3).
Я думаю, что это то, что вызвало впечатление "серийный быстрее, чем параллельный" -прыжок был настолько большим, что вы могли спуститься до 1 или 2 дифференциальных пар и все равно быть быстрее, чем кабели LPT или IDE. Также была победа перекрестных помех от наличия только одной пары сигналов в кабеле, но это незначительно.
задержка propogation провода меняет (оба потому что длины провода трудны для того чтобы сопрягать через повороты 90º, разъемы etc. и из-за паразитных эффектов от других проводников), которые сделали синхронизацию проблемой.
решение состояло в том, чтобы иметь настраиваемые задержки на каждом приемнике и настраивать их при запуске и/или постоянно из самих данных. Кодирование данных, чтобы избежать разводов от 0С или 1С несет небольшие накладные расходы, но имеет электрический преимущества (во избежание смещения постоянного тока, регулирование спектра) и самое главное позволяет уронить часы проволоку(ы) в целом (что не имеет большого значения на 40 сигналов, но это огромное достижение для последовательного кабеля к 1 или 2 пары, а не 2 или 3).
обратите внимание, что мы are бросив параллелизма в узком - сегодня для BGA чипы сотни или тысячи штырей, PCBs имеют больше и больше слои. Сравните это с старого 40-контактный микроконтроллера и 2 слоя ПХД...
большинство из вышеперечисленных методов стали незаменимыми для и параллельная и последовательная передача. Просто чем длиннее провода, тем более привлекательным становится проталкивание более высоких скоростей через меньшее количество проводов.
 |  |  |  |  |  |  |  |  |  |
Постоянная ссылка на данную страницу: [ Скопировать ссылку | Сгенерировать QR-код ]
Komp
