Warum ist die serielle Datenübertragung schneller als die parallele Datenübertragung?
SATA-Festplattenverbindungen sind schneller als ältere PATA-Festplattenverbindungen. Dies gilt auch für externe Verkabelungsstandards. Dies ist jedoch nicht intuitiv: Warum sollte die parallele Übertragung nicht schneller sein??
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Die Frage
SuperUser Reader 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 jeweils ein Bit ausführen.
Was macht SATA-Schnittstellen schneller als PATA, PCI-e-Geräte schneller als PCI und serielle Anschlüsse schneller als parallel?
Es ist leicht, in die Argumentation zu fallen, dass SATA neuer ist als PATA, aber es muss einen konkreteren Mechanismus geben als nur Alter.
Die Antwort
SuperUser-Mitwirkender Mpy bietet einen Einblick in die Art der Übertragungstypen:
Sie können es nicht so formulieren.
Serienübertragung ist Langsamer als Parallelübertragung gegeben die gleiche Signalfrequenz. Bei einer parallelen Übertragung können Sie ein Wort pro Zyklus übertragen (z. B. 1 Byte = 8 Bit), bei einer seriellen Übertragung jedoch nur einen Bruchteil davon (z. B. 1 Bit)..
Der Grund, warum moderne Geräte die serielle Übertragung verwenden, ist folgender:
- Sie können die Signalfrequenz für eine parallele Übertragung nicht unbegrenzt erhöhen, da designbedingt alle Signale des Senders beim Empfänger ankommen müssen die selbe Zeit. Dies kann nicht für hohe Frequenzen garantiert werden, da Sie nicht garantieren können, dass die Signallaufzeit ist für alle Signalleitungen gleich (denken Sie an unterschiedliche Pfade auf dem Mainboard). Je höher die Frequenz, desto mehr kleine Unterschiede sind von Bedeutung. Daher muss der Empfänger warten, bis alle Signalleitungen eingerichtet sind - das Warten senkt offensichtlich die Übertragungsrate.
- Ein weiterer guter Punkt (aus diesem Beitrag) ist, dass man bedenken muss Übersprechen mit parallelen Signalleitungen. Je höher die Häufigkeit, desto ausgeprägter das Übersprechen und damit die Wahrscheinlichkeit eines beschädigten Wortes und die Notwendigkeit einer erneuten Übertragung. [1]
Selbst wenn Sie bei einer seriellen Übertragung weniger Daten pro Zyklus übertragen, können Sie also zu viel höheren Frequenzen wechseln, was zu einer höheren Nettotransferrate führt.
[1] Dies erklärt auch, warum UDMA-Kabel (Parallel ATA mit erhöhter Übertragungsgeschwindigkeit) doppelt so viele Drähte wie Pins hatten. Jeder zweite Draht wurde geerdet, um das Übersprechen zu reduzieren.
Scott Chamberlain wiederholt die Antwort von Myp und erweitert die Designökonomie:
Das Problem ist die Synchronisation.
Wenn Sie parallel senden, müssen Sie alle Linien im selben Moment messen. Wenn Sie schneller werden, wird die Größe des Fensters für diesen Moment immer kleiner. Möglicherweise wird es so klein, dass sich einige Drähte möglicherweise noch stabilisieren während andere fertig sind, bevor Sie keine Zeit mehr haben.
Wenn Sie die Seriennummer einsenden, müssen Sie sich nicht mehr darum kümmern, dass sich alle Leitungen stabilisieren, sondern nur eine Leitung. Und es ist kostengünstiger, eine Linie zehnmal schneller zu stabilisieren als 10 Linien bei gleicher Geschwindigkeit.
Einige Dinge wie PCI Express machen das Beste aus beiden Welten, sie führen einen parallelen Satz serieller Verbindungen aus (der 16x-Port Ihres Motherboards verfügt über 16 serielle Verbindungen). Dadurch muss jede Zeile nicht perfekt mit den anderen Zeilen synchron sein, solange der Controller am anderen Ende die „Datenpakete“ neu ordnen kann, die in der richtigen Reihenfolge eingehen.
Auf der Seite Funktionsweise für PCI-Express wird ausführlich erläutert, wie PCI Express in Seriell schneller als PCI oder PCI-X parallel sein kann.
TL; DR-Version: Es ist einfacher, eine einzelne Verbindung 16-mal schneller zu machen als 8 Verbindungen 2-mal schneller, wenn Sie zu sehr hohen Frequenzen kommen.
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