Tại sao truyền dữ liệu nối tiếp nhanh hơn truyền dữ liệu song song?
Kết nối ổ cứng SATA nhanh hơn kết nối ổ cứng PATA cũ và có thể nói tương tự đối với các tiêu chuẩn cáp bên ngoài, nhưng điều này là phản trực quan: tại sao việc truyền song song sẽ nhanh hơn?
Phiên hỏi và trả lời hôm nay đến với chúng tôi nhờ sự hỗ trợ của SuperUser - một phân ngành của Stack Exchange, một nhóm các trang web Hỏi & Đáp do cộng đồng điều khiển.
Câu hỏi
Trình đọc SuperUser Modest tò mò về tốc độ truyền dữ liệu của các kết nối song song và nối tiếp:
Theo trực giác, bạn sẽ nghĩ rằng truyền dữ liệu song song nên nhanh hơn truyền dữ liệu nối tiếp; song song bạn đang chuyển nhiều bit cùng một lúc, trong khi nối tiếp bạn đang thực hiện từng bit một.
Vậy điều gì làm cho giao diện SATA nhanh hơn PATA, thiết bị PCI-e nhanh hơn PCI và cổng nối tiếp nhanh hơn song song?
Mặc dù thật dễ dàng để rơi vào lý do rằng SATA mới hơn PATA, nhưng phải có một cơ chế cụ thể hơn trong công việc chứ không chỉ là tuổi tác.
Câu trả lời
Mpy đóng góp Mpy cung cấp một số cái nhìn sâu sắc về bản chất của các loại truyền:
Bạn không thể xây dựng nó theo cách này.
Truyền nối tiếp là chậm hơn hơn truyền song song cùng tần số tín hiệu. Với truyền song song, bạn có thể chuyển một từ trong mỗi chu kỳ (ví dụ: 1 byte = 8 bit) nhưng với truyền truyền nối tiếp chỉ một phần của nó (ví dụ: 1 bit).
Lý do các thiết bị hiện đại sử dụng truyền nối tiếp là như sau:
- Bạn không thể tăng tần số tín hiệu cho truyền song song mà không giới hạn, bởi vì, theo thiết kế, tất cả các tín hiệu từ máy phát cần đến máy thu tại cùng lúc. Điều này không thể được đảm bảo cho tần số cao, vì bạn không thể đảm bảo rằng thời gian chuyển tín hiệu là bằng nhau cho tất cả các đường tín hiệu (nghĩ về các đường dẫn khác nhau trên bo mạch chính). Tần số càng cao, sự khác biệt càng nhỏ. Do đó, người nhận phải đợi cho đến khi tất cả các đường tín hiệu được giải quyết - rõ ràng, chờ đợi làm giảm tốc độ truyền.
- Một điểm tốt khác (từ bài đăng này) là người ta cần xem xét xuyên âm với các đường tín hiệu song song. Tần số càng cao, nhiễu xuyên âm càng rõ và với nó, xác suất của từ bị hỏng càng cao và nhu cầu truyền lại từ đó càng cao. [1]
Vì vậy, ngay cả khi bạn truyền ít dữ liệu hơn trong mỗi chu kỳ bằng truyền nối tiếp, bạn có thể chuyển đến tần số cao hơn nhiều dẫn đến tốc độ truyền ròng cao hơn.
[1] Điều này cũng giải thích tại sao UDMA-Cáp (Parallel ATA với tốc độ truyền tăng) có số dây nhiều gấp đôi so với chân. Mỗi dây thứ hai được nối đất để giảm nhiễu xuyên âm.
Scott Chamberlain lặp lại câu trả lời của Myp và mở rộng dựa trên tính kinh tế của thiết kế:
Vấn đề là đồng bộ hóa.
Khi bạn gửi song song, bạn phải đo tất cả các dòng tại cùng một thời điểm, vì bạn đi nhanh hơn kích thước của cửa sổ cho thời điểm đó ngày càng nhỏ hơn, cuối cùng nó có thể nhỏ đến mức một số dây vẫn có thể ổn định trong khi những người khác kết thúc trước khi bạn hết thời gian.
Bằng cách gửi nối tiếp, bạn không còn phải lo lắng về tất cả các dòng ổn định, chỉ một dòng. Và sẽ hiệu quả hơn về chi phí khi làm cho một dòng ổn định nhanh hơn 10 lần so với thêm 10 dòng ở cùng tốc độ.
Một số thứ như PCI Express làm tốt nhất cả hai thế giới, chúng thực hiện một bộ kết nối nối tiếp song song (cổng 16x trên bo mạch chủ của bạn có 16 kết nối nối tiếp). Bằng cách đó, mỗi dòng không cần phải đồng bộ hoàn hảo với các dòng khác, miễn là bộ điều khiển ở đầu kia có thể sắp xếp lại các gói dữ liệu của các gói dữ liệu khi chúng sử dụng đúng thứ tự.
Trang How Stuff hoạt động cho PCI-Express khám phá rất sâu về cách thức PCI Express nối tiếp có thể nhanh hơn so với PCI hoặc PCI-X song song.
Phiên bản TL; DR: Dễ dàng thực hiện một kết nối đơn nhanh hơn 16 lần so với 8 kết nối nhanh hơn 2 lần khi bạn có tần số rất cao.
Có một cái gì đó để thêm vào lời giải thích? Tắt âm thanh trong các ý kiến. Bạn muốn đọc thêm câu trả lời từ những người dùng Stack Exchange am hiểu công nghệ khác? Kiểm tra chủ đề thảo luận đầy đủ ở đây.
