Лекция 14. Способы передачи информации в компьютерных линиях связи

1. Параллельная передача данных

2. Последовательная передача данных

3. Связь компьютеров по телефонным линиям

1. Параллельная передача данных

Для одновременной передачи нескольких сигналов, очевидно, требуется линия связи, количество проводников в которой совпадает с числом передаваемых сигналов. Такая линия связи называется шиной. Количество проводников в шине определяет ширину или разрядность шины.

Например, во внутренних линиях связи компьютера могут использоваться 16-ти и 32-х разрядные шины. Шина обеспечивает наиболее быстрый способ передачи информации, поскольку за два такта тактового генератора передается целое машинное слово.

В общем случае, если – частота тактового генератора,h – разрядность шины, n – число тактов, за которые осуществляется передача 1 импульса (бита) по проводнику, то пропускная способность канала параллельной передачи будет:

. (15.1)

Параллельный способ передачи используется во внутренних линиях связи компьютера (на материнской плате; при обмене информацией с устройствами внешней памяти – магнитными и оптическими дисками), в линиях связи с внешними устройствами, подключаемыми к параллельному порту компьютера (LPT-порту): с принтером, плоттером и др.

Несмотря на достоинства, у параллельного способа передачи имеются недостатки:

• Невозможна параллельная передача на расстояния более нескольких метров, так как между параллельными проводниками имеется электрическая емкость, увеличивающаяся с длиной проводников. Эта электроемкость приводит к тому, что при протекании импульса (логическая единица) по какому-либо одному проводнику возникают наводки в других проводниках.

• Параллельный способ требует многожильных специальных кабелей для связи, что существенно повышает стоимость линии.

2. Последовательная передача данных

Для передачи информации на большие расстояния, например, при объединении компьютеров в сети, используется последовательный способ передачи. Возможны два режима последовательной передачи:

• Синхронный режим;

• Асинхронный режим.

При синхронной передаче каждый передаваемый бит сопровождается импульсом синхронизации, информирующим приемник информации о наличии в линии информационного бита. Синхронизирующие импульсы управляют приемом информации. В этом случае между передатчиком и приемником должны быть протянуты минимум три провода: один – для передачи данных, второй – для передачи синхроимпульсов, третий – общий заземленный.

Если расстояние между источником и приемником составляет несколько метров (и более), то каждый из сигналов (информационный и синхронизирующий) приходится посылать по специальному экранированному кабелю, что значительно увеличивает стоимость линии. Этот способ передачи не получил широкого распространения.

Асинхронный способ передачи не требует синхронизации действий приемника и передатчика; по этой причине для связи достаточно линии из двух проводников; причем оказывается необязательным использование специализированных компьютерных линий, а можно использовать даже телефонные линии. При асинхронной передаче источник и приемник должны быть согласованы по скорости передачи.

Передача производится машинными словами, состоящими из информационных битов и нескольких служебных битов. Рассмотрим пример передачи 8-битного слова с одним контрольным битом четности. В отсутствие передачи в линиии поддерживается уровень сигнала, соответствующий логической единице (например, +5 В) (рис. 8).

				7	6	5	4	3	2	1	0
		1	1	0	1	0	1	0	1	1	1	0

Рис. 8. Асинхронный способ передачи данных

• Передатчик может начать пересылку в любой момент посредством генерации стартового бита, который переводит линию в состояние логического нуля на время продолжительности элементарного сигнала . По наличию стартового бита приемник узнает, что передача началась.

• Затем происходит передача информационных битов, начиная с младшего (0-го).

• Затем передается контрольный бит четности.

• За контрольным следует стоповый бит (от слова «стоп») (их может быть два), который вновь переводит линию в состояние ожидания, то есть в состояние логической единицы.

Вся передаваемая цепочка битов (стартовый бит, информационные биты, бит четности и стоповый бит) называется кадром. Передача нового кадра может начаться сразу после стопового бита. Новый стартовый бит может быть послан через любой интервал времени (не обязательно кратный).

Так как количество битов в кадре превосходит количество информационных битов в нем, это приводит к увеличению избыточности кода и увеличению времени передачи. Поскольку биты передаются по очереди, скорость передачи ниже, чем в параллельном способе (при той же самой частоте тактового генератора). Тем не менее, и в последовательных линиях связи скорость передачи может достигать единиц Гбит/с – такой скорости более чем достаточно для передачи, например, телевизионного сигнала. Неоспоримым преимуществом последовательного способа передачи данных является то, что его применимость не ограничена дальностью передачи.