ทำไมการส่งข้อมูลแบบอนุกรมเร็วกว่าการส่งข้อมูลแบบขนาน

การเชื่อมต่อฮาร์ดไดรฟ์ SATA นั้นเร็วกว่าการเชื่อมต่อฮาร์ดไดรฟ์ PATA รุ่นเก่าและสามารถพูดได้เหมือนกันสำหรับมาตรฐานการเดินสายเคเบิลภายนอก แต่นี่เป็นการตอบโต้แบบง่าย: ทำไมการส่งแบบขนานจะไม่เร็วกว่า?

เซสชั่นคำถามและคำตอบในวันนี้มาถึงเราด้วยความอนุเคราะห์จาก SuperUser - แผนกย่อยของ Exchange Exchange ซึ่งเป็นกลุ่มที่ขับเคลื่อนด้วยชุมชนของเว็บไซต์ถาม - ตอบ.

คำถาม

SuperUser reader Modest อยากรู้เกี่ยวกับอัตราการถ่ายโอนข้อมูลของการเชื่อมต่อแบบขนานและอนุกรม:

คุณจะคิดว่าการส่งข้อมูลแบบขนานควรเร็วกว่าการส่งข้อมูลแบบอนุกรม ในแบบคู่ขนานคุณกำลังถ่ายโอนบิตจำนวนมากในเวลาเดียวกันในขณะที่ในแบบอนุกรมคุณกำลังทำทีละบิต.

ดังนั้นสิ่งที่ทำให้อินเตอร์เฟซ SATA เร็วกว่า PATA อุปกรณ์ PCI-e เร็วกว่า PCI และพอร์ตอนุกรมเร็วกว่าแบบขนาน?

ในขณะที่ง่ายต่อการเข้าใจเหตุผลที่ SATA ใหม่กว่า PATA จะต้องมีกลไกที่เป็นรูปธรรมในการทำงานมากกว่าอายุ.

คำตอบ

ผู้สนับสนุน SuperUser Mpy นำเสนอข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับธรรมชาติของประเภทการส่งผ่าน:

คุณไม่สามารถกำหนดได้ด้วยวิธีนี้.

การส่งข้อมูลแบบอนุกรมคือ ช้าลง กว่าการส่งแบบขนานที่กำหนด ความถี่สัญญาณเดียวกัน. ด้วยการส่งแบบขนานคุณสามารถถ่ายโอนหนึ่งคำต่อรอบ (เช่น 1 ไบต์ = 8 บิต) แต่ด้วยการส่งแบบอนุกรมเพียงเศษเสี้ยวของมัน (เช่น 1 บิต).

เหตุผลที่อุปกรณ์ที่ทันสมัยใช้การส่งแบบอนุกรมมีดังต่อไปนี้:

• คุณไม่สามารถเพิ่มความถี่สัญญาณสำหรับการส่งข้อมูลแบบขนานโดยไม่ จำกัด เพราะจากการออกแบบสัญญาณทั้งหมดจากเครื่องส่งสัญญาณจำเป็นต้องมาถึงผู้รับที่ ในเวลาเดียวกัน. สิ่งนี้ไม่สามารถรับประกันได้สำหรับความถี่สูงเนื่องจากคุณไม่สามารถรับประกันได้ว่า เวลาการส่งสัญญาณ เท่ากับทุกสายสัญญาณ (คิดว่าเส้นทางที่แตกต่างบนเมนบอร์ด) ความถี่ที่สูงกว่าความแตกต่างเล็ก ๆ น้อยก็สำคัญ ดังนั้นผู้รับต้องรอจนกว่าสัญญาณทั้งหมดจะถูกตัดสิน - แน่นอนว่าการรอจะลดอัตราการถ่ายโอน.
• อีกจุดที่ดี (จากโพสต์นี้) คือสิ่งที่ต้องพิจารณา crosstalk ด้วยสายสัญญาณแบบขนาน ความถี่ที่สูงกว่า crosstalk ที่เด่นชัดมากขึ้นจะได้รับและด้วยความน่าจะเป็นของคำที่เสียหายและยิ่งต้องส่งใหม่ [1]

ดังนั้นแม้ว่าคุณจะถ่ายโอนข้อมูลน้อยลงต่อรอบด้วยการส่งแบบอนุกรมคุณสามารถไปที่ความถี่ที่สูงขึ้นมากซึ่งส่งผลให้อัตราการถ่ายโอนสุทธิสูงขึ้น.

[1] นี่ยังอธิบายว่าทำไม UDMA-Cables (Parallel ATA ที่มีความเร็วในการถ่ายโอนที่เพิ่มขึ้น) มีสายไฟมากเป็นสองเท่าของหมุด สายไฟทุกวินาทีจะต่อสายดินเพื่อลด crosstalk.

Scott Chamberlain สะท้อนคำตอบของ Myp และขยายต่อไปในด้านเศรษฐศาสตร์ของการออกแบบ:

ปัญหาคือการประสาน.

เมื่อคุณส่งขนานคุณจะต้องวัดทุกบรรทัดในเวลาเดียวกันขณะที่คุณไปที่ขนาดของหน้าต่างที่เร็วขึ้นสำหรับช่วงเวลานั้นเล็กลงเรื่อย ๆ ในที่สุดมันก็จะเล็กลงจนบางสายอาจยังคงมีเสถียรภาพ ในขณะที่คนอื่นจะเสร็จสิ้นก่อนที่คุณจะหมดเวลา.

ด้วยการส่งแบบอนุกรมคุณไม่จำเป็นต้องกังวลเกี่ยวกับเส้นทั้งหมดที่เสถียรอีกต่อไปเพียงแค่บรรทัดเดียว และมีค่าใช้จ่ายที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นในการทำให้หนึ่งบรรทัดเสถียรเร็วขึ้น 10 เท่าเมื่อเปรียบเทียบกับ 10 บรรทัดที่ความเร็วเดียวกัน.

บางสิ่งเช่น PCI Express ทำสิ่งที่ดีที่สุดทั้งสองโลกพวกเขาทำการเชื่อมต่อแบบอนุกรม (พอร์ต 16x บนเมนบอร์ดของคุณมีการเชื่อมต่อแบบอนุกรม 16 พอร์ต) การทำเช่นนั้นในแต่ละบรรทัดไม่จำเป็นต้องทำการซิงค์อย่างสมบูรณ์แบบกับบรรทัดอื่น ๆ ตราบใดที่คอนโทรลเลอร์ที่ปลายอีกด้านหนึ่งสามารถเรียงลำดับ“ แพ็คเก็ต” ของข้อมูลใหม่เมื่อพวกเขาเข้ามาใช้ลำดับที่ถูกต้อง.

หน้าวิธีทำงานของสิ่งต่างๆสำหรับ PCI-Express ทำการอธิบายที่ดีมากในเชิงลึกเกี่ยวกับวิธี PCI Express ในอนุกรมสามารถทำได้เร็วกว่า PCI หรือ PCI-X แบบขนาน.

TL; DR เวอร์ชัน: มันง่ายกว่าที่จะทำการเชื่อมต่อครั้งเดียวให้เร็วขึ้น 16 เท่าการเชื่อมต่อ 8 ครั้งจะเร็วขึ้น 2 เท่าเมื่อคุณได้รับความถี่สูงมาก.

มีสิ่งที่จะเพิ่มคำอธิบายหรือไม่ ปิดเสียงในความคิดเห็น ต้องการอ่านคำตอบเพิ่มเติมจากผู้ใช้ Stack Exchange คนอื่นหรือไม่ ลองอ่านหัวข้อสนทนาเต็มได้ที่นี่.