Warum ist serielle Datenübertragung schneller als parallele Datenübertragung?

-SATA-Festplattenanschlüsse sind schneller als ältere PATA-Festplattenanschlüsse, und das gleiche gilt für externe Verkabelungsstandards, aber das ist kontraintuitiv: Warum wäre die Parallelübertragung nicht schneller?

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Die Frage

SuperUser Leser Modest ist neugierig auf die Datenübertragungsraten von parallelen und seriellen Verbindungen:

Intuitiv würden Sie denken, dass die parallele Datenübertragung schneller sein sollte als die serielle Datenübertragung;Parallel übertragen Sie viele Bits gleichzeitig, während Sie seriell ein Bit nach dem anderen machen.

Was macht SATA-Schnittstellen schneller als PATA, PCI-e-Geräte schneller als PCI und serielle Ports schneller als parallel?

Obwohl es leicht ist, zu der Überlegung zu kommen, dass SATA neuer als PATA ist, muss ein konkreterer Mechanismus am Werk sein als nur das Alter.

Der Antwort-

-SuperUser-Mitwirkender Mpy bietet einen Einblick in die Art der Übertragungsarten:

Sie können dies nicht so formulieren.

Serielle Übertragung ist langsamer als parallele Übertragung angesichts der gleichen Signalfrequenz . Mit einer parallelen Übertragung können Sie ein Wort pro Zyklus übertragen( z. B. 1 Byte = 8 Bits), aber mit einer seriellen Übertragung nur einen Bruchteil davon( z. B. 1 Bit).

Der Grund, warum moderne Geräte eine serielle Übertragung verwenden, ist folgende:

• Sie können die Signalfrequenz für eine parallele Übertragung ohne Limit nicht erhöhen, da alle Signale vom Sender bei vom Design her gleichzeitig beim ankommen müssen. Dies kann nicht für hohe Frequenzen garantiert werden, da Sie nicht garantieren können, dass die -Signallaufzeit für alle Signalleitungen gleich ist( denken Sie an verschiedene Pfade auf dem Mainboard).Je höher die Frequenz ist, desto mehr kleine Unterschiede sind wichtig. Daher muss der Empfänger warten, bis alle Signalleitungen abgewickelt sind. Offensichtlich senkt Warten die Übertragungsrate.
• Ein weiterer guter Punkt( von diesem Beitrag) ist, dass Crosstalk mit parallelen Signalleitungen berücksichtigt werden muss. Je höher die Frequenz ist, desto stärker wird das Übersprechen und damit die Wahrscheinlichkeit eines beschädigten Wortes und die Notwendigkeit, es erneut zu übertragen.[1]

Selbst wenn Sie mit einer seriellen Übertragung weniger Daten pro Zyklus übertragen, können Sie zu viel höheren Frequenzen wechseln, was zu einer höheren Nettoübertragungsrate führt.

[1] Dies erklärt auch, warum UDMA-Kabel( Parallel ATA mit erhöhter Übertragungsgeschwindigkeit) doppelt so viele Drähte wie Pins haben. Jeder zweite Draht wurde geerdet, um das Übersprechen zu reduzieren.

Scott Chamberlain spiegelt die Antwort von Myp wider und erweitert die Wirtschaftlichkeit des Designs:

Das Problem ist die Synchronisation.

Wenn Sie parallel senden, müssen Sie alle Linien genau im selben Moment messen. Wenn Sie schneller gehen, wird die Größe des Fensters für diesen Moment immer kleiner und kann schließlich so klein werden, dass einige der Drähte noch immer vorhanden sindStabilisieren, während andere fertig sind, bevor Sie keine Zeit mehr hatten.

Durch den seriellen Versand müssen Sie sich nicht mehr um die Stabilisierung aller Linien kümmern, sondern nur um eine Zeile. Und es ist kosteneffizienter, eine Linie um das Zehnfache schneller zu stabilisieren als 10 Linien mit der gleichen Geschwindigkeit.

Einige Dinge wie PCI Express tun das Beste aus beiden Welten, sie machen einen parallelen Satz von seriellen Verbindungen( der 16x-Port auf Ihrem Motherboard hat 16 serielle Verbindungen).Dadurch muss jede Zeile nicht perfekt mit den anderen Zeilen synchronisiert sein, solange der Controller am anderen Ende die "Datenpakete" neu anordnen kann, wenn sie in der richtigen Reihenfolge eintreffen.

Die Seite Wie funktioniert das? Für PCI-Express gibt einen sehr guten Überblick darüber, wie PCI Express in der seriellen Umgebung schneller als PCI oder PCI-X sein kann.

TL; DR Version: Es ist einfacher, eine einzelne Verbindung 16-mal schneller zu machen als 8 Verbindungen, wenn Sie zu sehr hohen Frequenzen kommen.

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