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SSD固态硬盘的并行转输VS串行传输

时间: 2020-11-27   来源: 本站

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现在,我们听得最多的一个词可能就是串行传输了,带着我们的好奇心,一起来学习一下串行传输和并行传输。

从原理来看,并行传输方式其实优于串行传输方式。通俗地讲,并行传输的通路犹如一条 多车道的宽阔大道,而串行传输则是仅能允许一辆汽车通过的乡间公路。以古老而又典型的标准并行口(Standard Parallel Port)和串行口(俗称COM口)为例,并行接口的位宽为8,数据传输率高;而串行接口只有1位,数据传输速度低。在串行口传送1位的时间内,并行口可以传送一个字节。当并行口完成单词“Agrade”的传送任务时,串行口中仅传送了这个单词的首字母“a”。

一、并行传输

并行通信传输中有多个数据位,同时在两个设备之间传输。发送设备将这些数据位通过 对应的数据线传送给接收设备,还可附加一位数据校验位。接收设备可同时接收到这些数据,不需要做任何变换就可直接使用。并行方式主要用于近距离通信。计算 机内的总线结构就是并行通信的例子。这种方法的优点是传输速度快,处理简单。字符编码的各位(比特)同时传输。

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特点:

(1)传输速度快:一位(比特)时间内可传输一个字符;

(2)通信成本高:每位传输要求一个单独的信道支持;因此如果一个字符包含8个二进制位,则并行传输要求8个独立的信道的支持;

(3)不支持长距离传输:由于信道之间的电容感应,远距离传输时,可靠性较低。

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二、串行传输

串行数据传输时,数据是一位一位地在通信线上传输的,先由具有几位总线的计算机内的发送设备,将几位并行数据经并--串转换硬件转换成串行方式,再逐位经 传输线到达接收站的设备中,并在接收端将数据从串行方式重新转换成并行方式,以供接收方使用。串行数据传输的速度要比并行传输慢得多,但对于覆盖面极其广 阔的公用电话系统来说具有更大的现实意义。串行数据通信的方向性结构有三种,即单工、半双工和全双工。将组成字符的各位串行地发往线路。

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特点:

(1)传输速度较低,一次一位;

(2)通信成本也较低,只需一个信道。

(3)支持长距离传输,目前计算机网络中所用的传输方式均为串行传输。

方式: 

串行传输有两种传输方式:

1、同步传输   

2、异步传输

虽然现在大部分都在用串行,但从原理来看,并行传输方式其实优于串行传输方式。通俗地讲,并行传输的通路犹如一条 多车道的宽阔大道,而串行传输则是仅能允许一辆汽车通过的乡间公路。以古老而又典型的标准并行口(Standard Parallel Port)和串行口(俗称COM口)为例,并行接口的位宽为8,数据传输率高;而串行接口只有1位,数据传输速度低。在串行口传送1位的时间内,并行口可以传送一个字节。当并行口完成单词“agrade”的传送任务时,串行口中仅传送了这个单词的首字母“a”。

一、 并行传输技术遭遇发展困境

并行数据传输技术向来是提高数据传输率的重要手段,但是,进一步发展却遇到了障碍。首先,由于并行传送方式的前提是用同一时序传播信号,用同一时序接收信号,而过分提升时钟频率将难以让数据传送的时序与时钟合拍,布线长度稍有差异,数据就会以与时钟不同的时序送达,另外,提升时钟频率还容易引起信号线间的相互干扰,导致传输错误。因此,并行方式难以实现高速化。从制造成本的角度来说,增加位宽无疑会导致主板和扩充板上的布线数目随之增加,成本随之攀升。

二、 USB,串行接口欲火重生

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USB接口之所以能够获得很高的数据传输率,主要是因为其摒弃了常规的单端信号传输方式,转而采用差分信号(differential signal)传输技术,有效地克服了因天线效应对信号传输线路形成的干扰,以及传输线路之间的串扰。USB接口中两根数据线采用相互缠绕的方式,形成了双绞线结构。

差分信号传输体系中,传输线路无需屏蔽即可取得很好的抗干扰性能,降低了连接成本。不过,由于USB接口3.3V的信号电平相对较低,最大通信距离只有5m。USB规范还限制物理层的层数不超过7层,这意味着用户可以通过最多使用5个连接器,将一个USB设备置于距离主机最远为30m的位置。

 在 差分信号通信电路中, 输出电平为正电压时表示逻辑“1”,输出负电压时表示逻辑“0”,而输出“0”电压是没有意义的,它既不代表“1”,也不代表“0 ”。而在图7所示的差分通信中, 干扰信号会同时进入相邻的两条信号线中,在信号接收端,两个相同的干扰信号分别进入差分放大器的两个反相输入端后,输出电压为0。所以说,差分信号技术对干扰信号具有很强的免疫力。对于串行传输来说,LVDS能够低于外来干扰;而对于并行传输来说,LVDS可以不仅能够抵御外来干扰,还能够抵御数据传输线之间的串扰。

因为上述原因,实际电路中只要使用低压差分信号(Low Voltage Differential Signal,LVDS),350mV左右的振幅便能满足近距离传输的要求。假定负载电阻为100Ω,采用LVDS方式传输数据时,如果双绞线长度为 10m,传输速率可达400 Mbps;当电缆长度增加到20m时,速率降为100 Mbps;而当电缆长度为100m时,速率只能达到10 Mbps左右。

三、 新串行

典型的就是PCI Express,PCI Express通信双方由两个差分信号对构成双工信道,一对用于发送,一对用于接收。4条物理线路构成PCI Express 1X。PCI Express 标准中定义了1X、2X、4X和16X。PCI Express 16X拥有最多的物理线路(16×4=64)。

新串行

即便采用最低配置的1X体系,因为可以在两个方向上同时以2.5GHz的频率传送数据,带宽达到5Gbps,也已经超过了传统PCI总线1.056Gbps(32bit×33MHz)的带宽。况且,PCI总线是通过桥路实现的共享总线方式(如PCI9054等桥设备),而PCI Express采用所谓的“端对端连接”,每个设备可以独享总线带宽,因此可以获得比PCI更高的性能。
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