Por que a transmissão de dados seriais é mais rápida que a transmissão paralela de dados?

As conexões de disco rígido SATA são mais rápidas do que as conexões de disco rígido PATA mais antigas e o mesmo pode ser dito para os padrões de cabeamento externo, mas isso é contra-intuitivo: por que a transmissão paralela não seria mais rápida??

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A questão

Leitor de superusuário A Modest está curiosa sobre as taxas de transferência de dados de conexões paralelas e seriais:

Intuitivamente, você pensaria que a transmissão paralela de dados deveria ser mais rápida que a transmissão serial de dados; em paralelo você está transferindo muitos bits ao mesmo tempo, enquanto que em serial você está fazendo um bit de cada vez.

Então, o que torna as interfaces SATA mais rápidas do que a PATA, os dispositivos PCI-e mais rápidos que o PCI e as portas seriais mais rápidas que as paralelas??

Embora seja fácil entender que a SATA é mais nova que a PATA, deve haver um mecanismo mais concreto no trabalho do que apenas a idade.

A resposta

O contribuidor do SuperUser, Mpy, oferece algumas informações sobre a natureza dos tipos de transmissão:

Você não pode formular dessa maneira.

Transmissão serial é Mais devagar de transmissão paralela dada a mesma frequência de sinal. Com uma transmissão paralela, você pode transferir uma palavra por ciclo (por exemplo, 1 byte = 8 bits), mas com uma transmissão serial apenas uma fração dela (por exemplo, 1 bit).

A razão pela qual os dispositivos modernos usam transmissão serial é o seguinte:

• Você não pode aumentar a freqüência do sinal para uma transmissão paralela sem limite, porque, por design, todos os sinais do transmissor precisam chegar ao receptor em o mesmo tempo. Isto não pode ser garantido para altas freqüências, pois você não pode garantir que tempo de trânsito do sinal é igual para todas as linhas de sinal (pense em caminhos diferentes na placa principal). Quanto maior a frequência, mais pequenas são as diferenças. Portanto, o receptor tem que esperar até que todas as linhas de sinalização sejam resolvidas - obviamente, esperar diminui a taxa de transferência.
• Outro bom ponto (deste post) é que é preciso considerar crosstalk com linhas de sinal paralelas. Quanto mais alta a freqüência, mais difusa a pronunciação e, com ela, maior a probabilidade de uma palavra corrompida e a necessidade de retransmiti-la. [1]

Assim, mesmo que você transfira menos dados por ciclo com uma transmissão serial, pode ir para freqüências muito mais altas, o que resulta em uma taxa de transferência líquida mais alta.

[1] Isso também explica por que os cabos UDMA (ATA paralelo com maior velocidade de transferência) tinham o dobro de fios que os pinos. Cada segundo fio foi aterrado para reduzir a interferência.

Scott Chamberlain ecoa a resposta de Myp e expande a economia do design:

O problema é sincronização.

Quando você envia em paralelo, você deve medir todas as linhas exatamente no mesmo momento, conforme você vai mais rápido, o tamanho da janela para esse momento fica menor e menor, eventualmente pode ficar tão pequeno que alguns dos fios ainda podem estar estabilizando. enquanto outros estão acabados antes de ficar sem tempo.

Ao enviar em série, você não precisa mais se preocupar com todas as linhas de estabilização, apenas uma linha. E é mais econômico fazer uma linha estabilizar 10 vezes mais rápido do que adicionar 10 linhas na mesma velocidade.

Algumas coisas como PCI Express fazem o melhor dos dois mundos, eles fazem um conjunto paralelo de conexões seriais (a porta 16x da sua placa-mãe tem 16 conexões seriais). Ao fazer isso, cada linha não precisa estar em perfeita sincronia com as outras linhas, contanto que o controlador na outra ponta possa reordenar os “pacotes” de dados conforme eles chegam usando a ordem correta..

A página How Stuff Works para PCI-Express explica muito bem como o PCI Express em série pode ser mais rápido que o PCI ou PCI-X em paralelo.

TL; Versão DR: É mais fácil fazer com que uma única conexão seja 16 vezes mais rápida do que 8 conexões são 2 vezes mais rápidas quando você alcança freqüências muito altas.

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