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Wie man

Warum ist die serielle Datenübertragung schneller als die parallele Datenübertragung?

Warum ist die serielle Datenübertragung schneller als die parallele Datenübertragung?

SATA-Festplattenverbindungen sind schneller als ältere PATA-Festplattenverbindungen, und dies gilt auch für externe Verkabelungsstandards. Dies ist jedoch nicht intuitiv: Warum sollte die parallele Übertragung nicht schneller sein?

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 dazu 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 Schnittstellen schneller als parallel?

Während es leicht ist, in die Argumentation zu verfallen, dass SATA neuer als PATA ist, muss es einen konkreteren Mechanismus bei der Arbeit geben als nur das Alter.

Die Antwort

Der SuperUser-Mitarbeiter Mpy bietet einen Einblick in die Art der Übertragungstypen:

Sie können es nicht so formulieren.

Serielle Übertragung ist als parallele Übertragung gegeben. 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 serielle Übertragung verwenden, ist folgender:

  • Sie können die Signalfrequenz für eine parallele Übertragung nicht unbegrenzt erhöhen, da standardmäßig alle Signale vom Sender beim Empfänger ankommen müssen. Dies kann für hohe Frequenzen nicht 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 wichtig. Daher muss der Empfänger warten, bis alle Signalleitungen eingerichtet sind – offensichtlich senkt das Warten die Übertragungsrate.
  • Ein weiterer guter Punkt (von dieser Beitrag) ist, dass man berücksichtigen muss Übersprechen mit parallelen Signalleitungen. Je höher die Frequenz, desto ausgeprägter wird das Übersprechen und damit die Wahrscheinlichkeit eines verfälschten Wortes und die Notwendigkeit, es erneut zu übertragen. [1]

Selbst wenn Sie mit einer seriellen Übertragung weniger Daten pro Zyklus übertragen, können Sie zu viel höheren Frequenzen wechseln, was zu einer höheren Nettoübertragungsrate führt.

[1] Dies erklärt auch warum UDMA-Kabel (Parallel ATA mit erhöhter Übertragungsgeschwindigkeit) hatte doppelt so viele Drähte wie Stifte. Jeder zweite Draht wurde geerdet, um das Übersprechen zu verringern.

Scott Chamberlain gibt Myps Antwort wieder und erweitert die Wirtschaftlichkeit des Designs:

Das Problem ist die Synchronisation.

Wenn Sie parallel senden, müssen Sie alle Leitungen genau im selben Moment messen. Wenn Sie schneller werden, wird die Größe des Fensters für diesen Moment immer kleiner. Schließlich kann es so klein werden, dass sich einige der Drähte möglicherweise noch stabilisieren während andere fertig sind, bevor dir die Zeit ausgeht.

Wenn Sie seriell senden, müssen Sie sich nicht mehr um die Stabilisierung aller Leitungen kümmern, sondern nur um eine Leitung. Und es ist kostengünstiger, eine Linie zehnmal schneller zu stabilisieren, als zehn Linien mit derselben Geschwindigkeit hinzuzufügen.

Einige Dinge wie PCI Express bieten das Beste aus beiden Welten, sie stellen einen parallelen Satz serieller Verbindungen her (der 16x-Anschluss auf Ihrem Motherboard verfügt über 16 serielle Verbindungen). Auf diese Weise muss nicht jede Leitung perfekt mit den anderen Leitungen synchronisiert sein, solange der Controller am anderen Ende die „Datenpakete“ in der richtigen Reihenfolge neu anordnen kann.

Das Funktionsweise Seite für PCI-Express Erläutert ausführlich, wie PCI Express in Serie 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 sehr hohe Frequenzen erreichen.

Haben Sie der Erklärung etwas hinzuzufügen? Ton aus in den Kommentaren. Möchten Sie weitere Antworten von anderen technisch versierten Stack Exchange-Benutzern lesen? Den vollständigen Diskussionsthread finden Sie hier.

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