Параллельная и последовательная передача данных

Существует два способа передать байт информации: одновременная передача всех восьми битов по восьми линиям проводников – так называемая параллельная передача, и последовательная передача восьми битов по одной линии проводника.

Исходно параллельные интерфейсы передачи данных позволяли передавать данные на бОльших скоростях, чем последовательные, но требовали бОльшего количества контактов.

Но, помимо стоимости, параллельные интерфейсы имеют ограничения по физическим параметрам: при изменении сигнала, передаваемого по одному из проводников, возникает помеха (короткий выброс напряжения) на других проводниках. С увеличением длины шины (увеличением емкости проводников) помехи возрастают и могут восприниматься приемником как сигналы. Поэтому расстояние для шины параллельной передачи данных ограничивается 1-2 м. Увеличение длины шины до 10-20 м возможно только за счет существенного удорожания шины или снижения скорости передачи.

С увеличением частоты передачи влияние помех становится более существенным.

Но, по мере развития технологий от интерфейсов требовалось увеличение скорости передачи информации. Для увеличения скорости передачи увеличивалась частота передачи на линиях интерфейсов, что завело в тупик развитие параллельных интерфейсов.

В настоящее время наибольшие скорости достигаются при использовании последовательных интерфейсов, для которых влияние помех (по причине малого количества проводников) не столь существенно.

Примером могут служить интерфейсы внешней памяти IDE (PATA) и SATA. Интерфейс IDE развивался, постепенно увеличивая скорость с IDE ATA33 (33 Мбайт/с), до IDE ATA133 (133 Мбайт/с). В данном интерфейсе 40 проводников, из которых 16 выделено под линии данных.

Пришедший ему на смену интерфейс SATA 1.0, позволял передавать информацию на скорости 1,5  Гбит/с; в настоящее время SATA 3.0 развивает скорость до 6 Гбит/сек, имея всего 2 линии данных.

Синхронный и асинхронный режимы передачи

При передаче данных по одной линии возникает проблема согласования передатчика и приемника для распознавания цепочки передаваемых битов. При отсутствии согласования приемник может потерять часть информации, несвоевременно начав или окончив прием данных, или неверно определив количество следующих подряд единиц или нулей.

Наиболее популярны синхронный и асинхронный режимы передачи информации.

Асинхронный режим предполагает, что передача байта предваряется специальным стартовым битом, после которого аппаратура приемника принимает порцию данных. По окончанию передачи каждого байта передается бит контроля четности и стоп-бит, сигнализирующий приемнику и окончании передачи. Передача нового байта начинается со следующего старт-бита.

В синхронном режиме данные идут сплошным потоком; для синхронизации работы приемника и передатчика используется дополнительная линия, по которой подаются синхроимпульсы, определяющие момент считывания очередного передаваемого бита.

Асинхронный режим используется, когда данные для передачи генерируются через случайные интервалы времени, например, в процессе набора текста за клавиатурой. Основным недостатком его является передача избыточной информации.

Для скоростной передачи используется синхронный режим, недостатком которого является дополнительная линия для синхроимпульсов.