Kodėl serijos duomenų perdavimas yra greitesnis nei lygiagretus duomenų perdavimas?

SATA standžiojo disko jungtis yra greitesnė už senesnius PATA standžiojo disko ryšius, ir tą patį galima pasakyti ir apie išorinius kabelių standartus, tačiau tai yra intuityvus: kodėl lygiagretus perdavimas nebūtų greitesnis?

Šiandienos „Klausimų ir atsakymų“ sesija mums suteikiama pagal „SuperUser“ - „Stack Exchange“ padalinį, bendruomenės sukurtą „Q&A“ svetainių grupavimą.

Klausimas

„SuperUser“ skaitytojas „Modest“ smalsu apie lygiagrečių ir nuoseklių jungčių duomenų perdavimo spartą:

Intuityviai manote, kad lygiagretus duomenų perdavimas turėtų būti greitesnis nei serijos duomenų perdavimas; lygiagrečiai jūs perkeliate daug bitų tuo pačiu metu, tuo tarpu serijos metu jūs darote vieną bitą vienu metu.

Taigi, ką daro SATA sąsajos greičiau nei PATA, PCI-e įrenginiai greičiau nei PCI, ir serijiniai prievadai greičiau nei lygiagrečiai?

Nors lengva patekti į argumentus, kad SATA yra naujesnė už PATA, darbe turi būti konkretesnis mechanizmas nei tik amžius.

Atsakymas

„SuperUser“ autorius Mpy siūlo šiek tiek informacijos apie perdavimo tipų pobūdį:

Negalite taip suformuluoti.

Serijos perdavimas yra lėčiau nei lygiagretus perdavimas, atsižvelgiant į tas pats signalo dažnis. Su lygiagrečiu perdavimu galite perkelti vieną žodį per ciklą (pvz., 1 baitą = 8 bitus), tačiau serijinis perdavimas yra tik dalis jo (pvz., 1 bitas).

Šiuolaikiniai prietaisai naudoja serijinį perdavimą:

• Jūs negalite padidinti signalo dažnio lygiagrečiai perduodant be apribojimų, nes pagal projektą visi signalai iš siųstuvo turi pasiekti imtuvą tuo pačiu metu. Tai negali būti garantuota aukštiems dažniams, nes negalite garantuoti, kad signalo tranzito laikas yra lygi visoms signalinėms linijoms (pagalvokite apie skirtingus kelio takus). Kuo didesnis dažnis, tuo mažesni skirtumai yra svarbūs. Todėl imtuvas turi palaukti, kol bus išspręstos visos signalinės linijos - akivaizdu, kad laukimas sumažina perdavimo greitį.
• Kitas geras taškas (iš šio pranešimo) yra tas, kurį reikia apsvarstyti skersai su lygiagrečiomis signalo linijomis. Kuo didesnis dažnis, tuo ryškesnis skersinis pokalbis ir su juo didesnis yra sugedusio žodžio tikimybė ir būtinybė jį perduoti. [1]

Taigi, net jei per ciklą persiunčiate mažiau duomenų su serijiniu perdavimu, galite pereiti prie daug didesnių dažnių, dėl kurių gaunamas didesnis grynojo perdavimo greitis.

Tai taip pat paaiškina, kodėl UDMA-kabeliai (lygiagrečios ATA su padidintu perdavimo greičiu) turėjo dvigubai daugiau laidų kaip kaiščiai. Kiekvienas antras laidas buvo įžemintas, kad būtų sumažintas perbraukimas.

Scott Chamberlain atsako į Myp atsakymą ir išplečia dizaino ekonomiką:

Problema yra sinchronizacija.

Kai siunčiate lygiagrečiai, jūs privalote tiksliai matuoti visas linijas tuo pačiu momentu, nes jūs einate greičiau, kai to momento lango dydis tampa mažesnis ir mažesnis, galiausiai jis gali būti toks mažas, kad kai kurie laidai vis dar gali stabilizuotis kol kiti baigėsi, kol baigėsi laikas.

Siunčiant serijines, jums nereikės nerimauti dėl visų linijų stabilizavimo, tik viena eilutė. Ir tai yra ekonomiškiau, jei viena linija stabilizuotųsi 10 kartų greičiau nei pridedant 10 linijų tuo pačiu greičiu.

Kai kurie dalykai, pavyzdžiui, „PCI Express“, duoda geriausius abiejų pasaulių pranašumus, jie atlieka lygiagrečią serijos jungčių rinkinį (16x prievadas pagrindinėje plokštėje turi 16 serijinių jungčių). Tokiu būdu kiekviena eilutė neturi būti tobulai sinchronizuojama su kitomis linijomis, kol valdiklis kitame gale gali tvarkyti duomenų „paketus“, kai jie pasiekia teisingą tvarką.

„PCI-Express“ „How Stuff Works“ puslapis išsamiai išnagrinėja, kaip PCI Express serijos įrenginiai gali būti greičiau nei PCI arba PCI-X lygiagrečiai.

TL; DR versija: Tai yra lengviau padaryti vieną ryšį eiti 16 kartų greičiau nei 8 jungtys eina 2 kartus greičiau, kai jūs gaunate labai aukštus dažnius.

Ar ką nors papildyti paaiškinimu? Garsas išjungtas komentaruose. Norite perskaityti daugiau atsakymų iš kitų „tech-savvy Stack Exchange“ vartotojų? Čia rasite visą diskusijų temą.