Способы передачи данных последовательный

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 и асинхронный.

При синхронной передаче каждый передаваемый бит сопровождается импульсом синхронизации, информирующим приемник о наличии в линии информационного бита. Синхронизирующие импульсы управляют приемом информации. Следовательно, между передатчиком и приемником должны быть протянуты минимум три провода: один — для передачи данных, второй — для передачи синхроимпульсов, третий — общий заземленный. Если же расстояние между источником и приемником составляет несколько метров, то каждый из сигналов (информационный и синхронизирующий) приходится посылать по экранированному кабелю, что значительно увеличивает стоимость линии связи. Кроме того, такая передача оказывается целесообразной, если передается некоторый массив символов (не отдельные символы). Оба перечисленных обстоятельства приводят к тому, что синхронный способ связи 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 возможным использование даже телефонных линий, т.е. неспециализированных компьютерных. При этом источник и приемник информации должны быть согласованы по формату и скорости передачи.

Передача производится машинными словами (информационными битами), дополненными несколькими служебными. Рассмотрим пример передачи 8-битного слова с одним контрольным битом. В отсутствии передачи в линии поддерживается уровень сигнала, соответствующий логической единице (например, +5 В).

Передатчик может начать пересылку в любой момент посредством генерации стартового бита, который переводит линию в состояние логического нуля на время продолжительности элементарного сигнала τ₀ — по нему приемник узнает, что передача началась. Затем происходит передача информационных битов, начиная с младшего (0-го). За ними передается контрольный бит четности. Наконец, за ним следует столовый бит (их может быть два), который вновь переводит линию в состояние ожидания, т.е. логической единице. Вся передаваемая цепочка сигналов от стартового до стопового бита называется кадром.

Передача следующего кадра может начаться сразу после стопового бита, причем, новый стартовый бит может быть послан в любой момент времени (не обязательно кратный τ₀), например, 0,67τ₀ или 3,45τ₀ — поэтому передача и называется асинхронной. Безусловно, данная схема передачи требует предварительного согласования передатчика и приемника по продолжительности элементарного сигнала. Кроме того, для обеспечения максимальной защищенности сигнала от искажений приемник настраивается на считывание бита в середине его длительности.

Помимо информационных и контрольных битов в последовательном способе передачи кадр, как было сказано, дополняется еще двумя-тремя граничными битами. Это, естественно, приводит к увеличению избыточности кода и суммарной времени передачи. Поскольку биты передаются по очереди, скорость передачи ниже, чем в параллельном способе (при одинаковых частотах генераторов). Тем не менее, и в последовательных линиях скорость может достигать единиц Гбит/с — такой скорости более чем достаточно для передачи, например, телевизионного сигнала. При этом неоспоримым преимуществом данного способа является то, что в нем нет ограничений на дальность передачи.

Источник

Параллельный и последовательный способы передачи данных

На способ передачи сигналов влияет и количество проводов в линиях связи. Вначале отметим способ связи, который наиболее широко используется для передачи сигналов внутри компьютера или для связи с периферийными внешними устройствами (внешняя память, принтеры, сканеры) по интерфейсным кабелям. Чтобы обеспечить быстродействие, для каждого сигнала в этом случае выделен отдельный провод. Сигналы передаются в определенной последовательности и в определенных комбинациях друг с другом.

Для передачи двоичной кодовой комбинации используется столько линий, сколько разрядов (битов) эта комбинация содержит. Каждый бит передается по отдельному проводу одновременно. Такая параллельная передача называется передачей с параллельным интерфейсом или передачей параллельным кодом. При параллельной передаче информации кодовая комбинация развертывается как бы не во времени, а в пространстве. Передача параллельным кодом обеспечивает высокое быстродействие, но требует повышенных затрат на создание канала передачи данных и обладает плохой помехозащищенностью из-за взаимного влияния передаваемых сигналов. Используется на небольшие расстояния (до 10 м), в основном для внутренних и внешних связей устройств ЭВМ. В вычислительных сетях передача параллельными кодами не используется.

В персональных ЭВМ для параллельной передачи данных к внешним устройствам (принтер, стример, иногда сканер или внешние дисководы) используется параллельный порт (интерфейс), типа SPP/EPP/ECP (Standard Parallel Port/ Enhanced PP/ Extended Capabilities Port– стандартный параллельный порт/ улучшенный пп/ порт с расширенными возможностями 25-контактный), с пиковой скоростью передачи до 5 Мбайт/с (ECP).

Для связи с внутренними устройствами параллельная передача данных используется в интерфейсах (шинах):

PCI (Peripheral Component Interconnect bus – шина взаимосвязи периферийных компонентов). Эта 32-разрядная шина используется начиная с систем на базе процессоров 486 и работает на частоте 33 МГц. В настоящее время есть реализация этой шины с частотой 66 МГц и двойной передачей данных за цикл 2x (2×32 бита). При этом скорость передачи данных достигает 528 Мбайт/с. (66 МГц × 64 бит = 4224 Мбит/с;4224 Мбит/с : 8 = 528 Мбайт/с). С его помощью к материнской (системной) плате подключаются самые разнообразные компоненты – звуковые карты, контроллеры SCSI, видеокарты, сетевые адаптеры, внутренние модемы и т.п.;

AGP (Accelerated Graphics Port – ускоренный графический порт). Эта 32-разрядная шина работает на базовой частоте 66 МГц, при этом рабочая частота может составлять 66 (AGP 1х), 133 (AGP 2х) или 266 МГц (AGP 4х) со скоростью передачи до 1066 Мбайт/с (в режиме передачи 4-ёх 32-разрядных слов за цикл) и предназначена для подключения к материнской плате видеокарт;

IDE/ATA (Integrated Drive Electronics – встроенная электроника накопителя; AT attachment – подключение к компьютеру AT). Интерфейс IDE, широко используемый в запоминающих устройствах современных компьютеров, разрабатывался как интерфейс жесткого диска. Однако сейчас он используется для поддержки не только жестких дисков, но и многих других устройств, например накопителей на магнитной ленте, CD/DVD-ROM, дисководов Zip и др. Имеет теоретическую скорость передачи по протоколу Ultra DMA-133 (Direct Memory Access – прямой доступ к памяти) – 133 Мбайт/с,

SCSI (Small Computer system Interface – интерфейс малых компьютерных систем) со скоростью передачи по протоколу SCSI-3 при частоте шины 40 МГц и передачи 2-ёх 16-разрядных слов за цикл до 160 Мбайт/с). Используется для подключения к компьютеру высокоскоростных компонентов: жесткие диски, CD дисководы, сканеры.

Чтобы снизить стоимость линий связи в компьютерных сетях, разработчики стараются сократить количество проводов и из-за этого используют не параллельную передачу всех бит кода, как это делается внутри компьютера, а последовательную, побитную передачу, требующую всего одной пары проводов.

Для передачи кодовой комбинации по двухпроводной линии связи группа битов передается по одному проводу бит за битом. Это передача информации носит название передача с использованием последовательного интерфейса или последовательным кодом. Такая передача вполне естественно, медленнее, требует преобразования данных в параллельный код для дальнейшей обработки в ЭВМ, но экономически более выгодна для передачи сообщений на большие расстояния и что, не менее важно, является более помехоустойчивой.

В персональных ЭВМ для последовательной передачи используются внешние последовательные (Com, т.е. коммуникационные) порты (интерфейсы) типа RS-232C (25- или 9-контактный, длина кабеля 50 м и более, максимальная скорость 64Кбит/с), а также современный последовательный порт типа USB (Universal Serial Bus – универсальная последовательная магистраль) со скоростью до 12 Мбит/с. В последнее время получает распространение высокоскоростной последовательный интерфейс Firewire – огненная линия (IEEE 1394), который призван заменить интерфейсы IDE и SCSI и обеспечить комфортную работу с жесткими дисками и внешними высокоскоростными устройствами (цифровые видеокамеры, аудиоустройства, сканеры и т.д.). Скорость передачи от 100 до 1600 Мбит/с.

Последовательный способ передачи используется чрезвычайно широко. Вот далеко не полный список применений:

связь ЭВМ с клавиатурой и мышью;

подключение к ЭВМ графопостроителей, диджитайзеров, сканеров, принтеров;

связь двух компьютеров с использованием специального кабеля (кабель нуль-модема) и такой программы, как Norton Commander

передача данных по телефонным линиям с помощью модемов;

Источник

Последовательная передача данных

Связанные понятия

Mультипле́ксор — устройство, имеющее несколько сигнальных входов, один или более управляющих входов и один выход. Мультиплексор позволяет передавать сигнал с одного из входов на выход; при этом выбор желаемого входа осуществляется подачей соответствующей комбинации управляющих сигналов.

Упоминания в литературе

Связанные понятия (продолжение)

В информационных технологиях и связи, мультиплекси́рование (англ. multiplexing, muxing) — уплотнение канала, то есть передача нескольких потоков (каналов) данных с меньшей скоростью (пропускной способностью) по одному каналу.

В информатике бу́фер (англ. buffer), мн. ч. бу́феры — это область памяти, используемая для временного хранения данных при вводе или выводе. Обмен данными (ввод и вывод) может происходить как с внешними устройствами, так и с процессами в пределах компьютера. Буферы могут быть реализованы в аппаратном или программном обеспечении, но подавляющее большинство буферов реализуется в программном обеспечении. Буферы используются, когда существует разница между скоростью получения данных и скоростью их обработки.

Топология типа общая ши́на, представляет собой общий кабель (называемый шина или магистраль), к которому подсоединены все рабочие станции. На концах кабеля находятся терминаторы, для предотвращения отражения сигнала.

Многоканальный режим (англ. Multi-channel architecture) — режим работы оперативной памяти (RAM) и её взаимодействия с материнской платой, процессором и другими компонентами компьютера, при котором может быть увеличена скорость передачи данных между ними за счёт использования сразу нескольких каналов для доступа к объединённому банку памяти (это можно проиллюстрировать на примере ёмкостей, через горлышко одной из которых жидкость будет выливаться дольше, чем из двух других с такими же общим суммарным.

Сетевой уровень (англ. Network layer) — 3-й уровень сетевой модели OSI, предназначается для определения пути передачи данных. Отвечает за трансляцию логических адресов и имён в физические, определение кратчайших маршрутов, коммутацию и маршрутизацию, отслеживание неполадок и заторов в сети. На этом уровне работает такое сетевое устройство, как маршрутизатор.

Латентность (в т.ч. англ. CAS Latency, CL; жарг. тайминг) — временна́я задержка сигнала при работе динамической оперативной памяти со страничной организацией, в частности, SDRAM. Эти временны́е задержки также называют таймингами и для краткости записывают в виде трех чисел, по порядку: CAS Latency, RAS to CAS Delay и RAS Precharge Time. От них в значительной степени зависит пропускная способность участка «процессор-память» и задержки чтения данных из памяти и, как следствие, быстродействие системы.

Источник

Последовательная связь — Serial communication

В связи и передачи данных , последовательная связь представляет собой процесс отправки данных один бит за один раз, последовательно, по каналу связи или шине компьютера . Это контрастирует с параллельной связью , когда несколько битов передаются целиком по каналу с несколькими параллельными каналами.

Последовательная связь используется для всей дальней связи и большинства компьютерных сетей , где стоимость кабеля и трудности с синхронизацией делают параллельную связь непрактичной. Последовательные компьютерные шины становятся все более распространенными даже на более коротких расстояниях, поскольку улучшенная целостность сигнала и скорость передачи в новых последовательных технологиях начали перевешивать преимущество параллельной шины в простоте (отсутствие необходимости в сериализаторе и десериализаторе или SerDes ) и превзойти ее недостатки ( перекос часов , плотность межсоединений). Переход от PCI к PCI Express является примером.

СОДЕРЖАНИЕ

Кабели

Многие системы последовательной связи изначально были разработаны для передачи данных на относительно большие расстояния через какой-то кабель для передачи данных .

Практически при любой междугородной связи данные передаются побитно, а не параллельно, поскольку это снижает стоимость кабеля. Кабели, по которым передаются эти данные (кроме «последовательного» кабеля), и компьютерные порты, к которым они подключаются, обычно имеют более конкретное имя, чтобы избежать путаницы.

Кабели и порты клавиатуры и мыши почти всегда последовательны — например, порт PS / 2 , Apple Desktop Bus и USB .

Кабели, по которым передается цифровое видео, почти всегда являются последовательными, например, коаксиальный кабель, подключенный к порту HD-SDI , веб-камера, подключенная к порту USB или Firewire , кабель Ethernet, соединяющий IP-камеру с портом Power over Ethernet , FPD-Link , так далее.

Другие такие кабели и порты, передающие данные по одному биту, включают Serial ATA , Serial SCSI , кабель Ethernet, подключенный к портам Ethernet , канал данных дисплея с использованием ранее зарезервированных контактов разъема VGA или порта DVI или порта HDMI .

Серийные автобусы

Многие системы связи, как правило, были разработаны для соединения двух интегральных схем на одной печатной плате , соединенных сигнальными дорожками на этой плате (а не внешними кабелями).

Интегральные схемы дороже, чем больше контактов. Чтобы уменьшить количество выводов в корпусе, многие ИС используют последовательную шину для передачи данных, когда скорость не важна. Некоторые примеры таких недорогих последовательных шин включают RS-232 , SPI , I²C , UNI / O , 1-Wire и PCI Express .

Последовательный или параллельный

Каналы связи, по которым компьютеры (или части компьютеров) взаимодействуют друг с другом, могут быть последовательными или параллельными. Параллельный канал передает несколько потоков данных одновременно по нескольким каналам (например, по проводам, дорожкам печатной схемы или оптическим волокнам); тогда как по последовательному каналу передается только один поток данных.

Хотя последовательный канал может показаться хуже параллельного, поскольку он может передавать меньше данных за такт, часто бывает так, что последовательные каналы могут синхронизироваться значительно быстрее, чем параллельные каналы, чтобы достичь более высокой скорости передачи данных. Несколько факторов позволяют синхронизировать серийный номер с большей частотой:

• Часы перекос между различными каналами не является проблемой (для unclocked асинхронных последовательных коммуникационных связей).
• Последовательное соединение требует меньшего количества соединительных кабелей (например, проводов / волокон) и, следовательно, занимает меньше места. Дополнительное пространство позволяет лучше изолировать канал от окружающей среды.
• Перекрестные помехи представляют меньшую проблему, потому что поблизости меньше проводников.
• Бюджеты на энергопотребление, рассеивание мощности, стоимость кабеля, стоимость компонентов, площадь кристалла ИС, площадь печатной платы, защиту от электростатического разряда и т. Д. Могут быть сосредоточены на одном канале.

Во многих случаях последовательное соединение дешевле, чем параллельное. Многие ИС имеют последовательные интерфейсы, а не параллельные, поэтому они имеют меньше контактов и, следовательно, менее дороги.

Источник