Por que a transmissão de dados em série é mais rápida do que a transmissão de dados paralelos?

As conexões do disco rígido SATA são mais rápidas do que as conexões antigas do disco rígido PATA e o mesmo pode ser dito para padrões de cabeamento externos, mas isso é contra-intuitivo: por que a transmissão paralela não seria mais rápida?

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A questão

Leitor de superutilizador Modest é curioso sobre as taxas de transferência de dados de conexões paralelas e em série:

Intuitivamente, você pensaria que a transmissão de dados paralelos deveria ser mais rápida do que a transmissão de dados em série;Em paralelo, você está transferindo muitos bits ao mesmo tempo, enquanto em série você está fazendo um bit de cada vez.

Então, o que faz as interfaces SATA mais rápidas do que os dispositivos PATA, PCI-e mais rápidos que o PCI e as portas seriais mais rápidas do que paralelas?

Embora seja fácil cair no raciocínio de que o SATA é mais novo do que o PATA, deve haver um mecanismo mais concreto no trabalho do que apenas a idade.

A resposta O contribuidor

SuperUser Mpy oferece alguma visão sobre a natureza dos tipos de transmissão:

Você não pode formular isso desta forma.

A transmissão serial é mais lenta do do que a transmissão paralela dada a mesma freqüência de sinal . Com uma transmissão paralela, você pode transferir uma palavra por ciclo( por exemplo, 1 byte = 8 bits), mas com uma transmissão serial apenas uma fração( por exemplo, 1 bit).

O motivo pelo qual os dispositivos modernos usam transmissão serial é o seguinte:

• Você não pode aumentar a freqüência do sinal para uma transmissão paralela sem limite, porque, por design, todos os sinais do transmissor precisam chegar ao receptor em ao mesmo tempo .Isso não pode ser garantido para altas freqüências, pois você não pode garantir que o tempo de trânsito do sinal seja igual para todas as linhas de sinal( pense em diferentes caminhos na placa-mãe).Quanto maior a frequência, as diferenças mais pequenas são importantes. Daí o receptor tem que esperar até que todas as linhas de sinal sejam resolvidas - obviamente, espera diminui a taxa de transferência.
• Outro bom ponto( a partir desta publicação) é que é preciso considerar crosstalk com linhas de sinal paralelas. Quanto maior a freqüência, a interferência mais pronunciada é obtida e, com ela, maior a probabilidade de uma palavra corrompida e a necessidade de retransmitir.[1]

Então, mesmo se você transferir menos dados por ciclo com uma transmissão serial, você pode ir para freqüências muito mais altas, o que resulta em uma maior taxa de transferência líquida.

[1] Isso também explica por que UDMA-Cables( Parallel ATA com maior velocidade de transferência) teve o dobro de fios como pinos. Cada segundo fio foi aterrado para reduzir crosstalk.

Scott Chamberlain ecoa a resposta do Myp e expande a economia do design:

O problema é a sincronização.

Quando você envia em paralelo, você deve medir todas as linhas exatamente no mesmo momento, à medida que você vai mais rápido, o tamanho da janela para esse momento é menor e menor, eventualmente pode ficar tão pequeno que alguns dos fios ainda podem serestabilizando-se enquanto outros terminaram antes que você estivesse sem tempo.

Ao enviar em série você não precisa mais se preocupar com todas as linhas que se estabilizam, apenas uma linha. E é mais rentável fazer uma linha estabilizar 10 vezes mais rápido do que adicionar 10 linhas à mesma velocidade.

Algumas coisas como o PCI Express fazem o melhor dos dois mundos, eles fazem um conjunto paralelo de conexões em série( a porta 16x na placa-mãe possui 16 conexões em série).Ao fazer isso, cada linha não precisa estar em perfeita sincronia com as outras linhas, contanto que o controlador na outra extremidade possa reordenar os "pacotes" de dados à medida que eles entram usando a ordem correta.

A página How Stuff Works para PCI-Express faz uma explicação muito boa em profundidade sobre como o PCI Express em série pode ser mais rápido do que PCI ou PCI-X em paralelo.

TL; DR Versão: É mais fácil fazer uma única conexão ir 16 vezes mais rápido do que 8 conexões ir 2 vezes mais rápido, uma vez que você chega a frequências muito altas.

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