Последовательная связь

В телекоммуникациях и данных передаче последовательная связь — это процесс последовательной отправки данных по одному биту за раз по каналу связи или компьютерной шине . В этом отличие от параллельной связи , при которой несколько бит передаются целиком по каналу связи с несколькими параллельными каналами.

Последовательная связь используется для всей дальней связи и большинства компьютерных сетей , где стоимость кабеля и трудности синхронизации делают параллельную связь непрактичной. Последовательные компьютерные шины стали более распространенными даже на более коротких расстояниях, поскольку улучшенная целостность сигнала и скорость передачи в новых последовательных технологиях начали перевешивать преимущество простоты параллельной шины (отсутствие необходимости в сериализаторе и десериализаторе или SerDes ) и превосходить ее недостатки ( тактовый сдвиг , плотность межсоединений). переход от PCI к PCI Express Примером может служить .

Кабели

Многие системы последовательной связи изначально были разработаны для передачи данных на относительно большие расстояния по своеобразному кабелю передачи данных .

Практически при любой дальней 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 название, чтобы избежать путаницы.

Кабели и порты клавиатуры и мыши почти всегда являются последовательными, например порт PS/2 , шина Apple Desktop Bus и USB .

Кабели, по которым передается цифровое видео, также в основном являются последовательными — например, коаксиальный кабель, подключенный к порту HD-SDI , веб-камера, подключенная к порту USB или порту FireWire , кабель Ethernet, соединяющий IP-камеру с портом Power over Ethernet , FPD-Link. , цифровые телефонные линии (например, ISDN ) и т. д.

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

Серийные автобусы

RS-232 Разъем D-Sub DB-25) ( вариант

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

Интегральные схемы дороже, если у них больше контактов. Чтобы уменьшить количество контактов в корпусе, многие микросхемы используют последовательную шину для передачи данных, когда скорость не важна. Некоторые примеры таких недорогих низкоскоростных последовательных шин включают RS-232 , DALI , SPI , CAN bus , I²C , UNI/O и 1-Wire . К более высокоскоростным последовательным шинам относятся USB , SATA и PCI Express .

Последовательный или параллельный

Каналы связи, по которым компьютеры (или части компьютеров) общаются друг с другом, могут быть последовательными или параллельными. Параллельная линия передает несколько потоков данных одновременно по нескольким каналам (например, проводам, дорожкам печатных плат или оптическим волокнам); тогда как последовательный канал передает только один поток данных. Обоснованием параллельной связи было дополнительное преимущество прямого доступа к памяти к 8-битным или 16-битным адресам реестра в то время, когда сопоставление прямых полос данных было более удобным и быстрым, чем последовательная синхронизация данных. ^{[ нужна ссылка ]}

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

Рассогласование тактовой частоты между различными каналами не является проблемой (для несинхронизированных асинхронных последовательных каналов связи).
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, поскольку поблизости меньше проводников.
Бюджеты на энергопотребление, рассеиваемую мощность, 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 последовательный интерфейс дешевле реализовать, чем параллельный. Многие микросхемы имеют последовательные интерфейсы, а не параллельные, поэтому они имеют меньше контактов и, следовательно, дешевле.

Примеры архитектур

ARINC 818 Avionics Цифровая видеошина
Atari SIO (Джо Декуир считает, что его работа над Atari SIO легла в основу USB)
Двоичная синхронная связь BSC - Двоичная синхронная связь
CAN- управления Автомобильная шина Сеть
ccTalk Используется в сфере денежных операций и в точках продаж.
CoaXPress по коаксиалу Протокол промышленной камеры
DMX512 управление театральным освещением
Ethernet
Fibre Channel (высокоскоростной, для подключения компьютеров к устройствам хранения данных)
FireWire
HDMI
ГиперТранспорт
InfiniBand (очень высокая скорость, по объему сравнимая с PCI )
I²C Многоточечная последовательная шина
MIDI- управление электронными музыкальными инструментами
MIL-STD-1553A/Б
азбукой Морзе Телеграфия
PCI Экспресс
Профибус
RS-232 (низкоскоростной, реализуется через последовательные порты )
RS-422 Многоточечная последовательная шина
РС-423
RS-485 с несколькими ведущими устройствами Многоточечная последовательная шина
SDI-12 Протокол промышленного датчика
СЕРКОМ
Серийный АТА
SCSI с последовательным подключением
Сдвиговый регистр с конфигурацией последовательного входа и последовательного выхода
SONET и SDH (высокоскоростная связь по оптическим волокнам)
SpaceWire Сеть связи космических кораблей
СПИ
T-1 , E-1 и варианты (высокоскоростная связь по медным парам)
Универсальная последовательная шина (для подключения периферийных устройств к компьютерам)
UNI/O Многоточечная последовательная шина
1-проводная многоточечная последовательная шина

См. также

Ссылки

^ Маккензи, Чарльз Э. (1980). Наборы кодированных символов, история и развитие (PDF) . Серия системного программирования (1-е изд.). Addison-Wesley Publishing Company, Inc., стр. 247–253. ISBN 978-0-201-14460-4 . LCCN 77-90165 . Архивировано (PDF) из оригинала 26 мая 2016 г. Проверено 29 декабря 2022 г.

Внешние ссылки

[Mackenzie_1980-1] Маккензи, Чарльз Э. (1980). Наборы кодированных символов, история и развитие (PDF) . Серия системного программирования (1-е изд.). Addison-Wesley Publishing Company, Inc., стр. 247–253. ISBN 978-0-201-14460-4 . LCCN 77-90165 . Архивировано (PDF) из оригинала 26 мая 2016 г. Проверено 29 декабря 2022 г.

[1]

v т и Технические и фактические стандарты для проводных компьютерных шин
General	System bus Front-side bus Back-side bus Daisy chain Control bus Address bus Bus contention Bus mastering Network on a chip Plug and play List of bus bandwidths
Standards	SS-50 bus S-100 bus Multibus Unibus VAXBI MBus STD Bus SMBus Q-Bus Europe Card Bus ISA STEbus Zorro II Zorro III CAMAC FASTBUS LPC HP Precision Bus EISA VME VXI VXS VPX NuBus TURBOchannel MCA SBus VLB HP GSC bus InfiniBand Ethernet UPA PCI PCI Extended (PCI-X) PXI PCI Express (PCIe) AGP Compute Express Link (CXL) Direct Media Interface (DMI) RapidIO Intel QuickPath Interconnect NVLink HyperTransport Infinity Fabric Intel Ultra Path Interconnect Coherent Accelerator Processor Interface (CAPI) SpaceWire
Storage	ST-506 ESDI IPI SMD Parallel ATA (PATA) Bus and Tag DSSI HIPPI Serial ATA (SATA) SCSI Parallel SAS ESCON Fibre Channel SSA SATAe PCI Express (via AHCI or NVMe logical device interface)
Peripheral	Apple Desktop Bus Atari SIO DCB Commodore bus HP-IL HIL MIDI RS-232 RS-422 RS-423 RS-485 Lightning DMX512-A IEEE-488 (GPIB) IEEE-1284 (parallel port) IEEE-1394 (FireWire) UNI/O 1-Wire I²C (ACCESS.bus, PMBus, SMBus) I3C SPI D²B Parallel SCSI Profibus USB Camera Link External PCIe Thunderbolt
Audio	ADAT Lightpipe AES3 Intel HD Audio I²S MADI McASP S/PDIF TOSLINK
Portable	PC Card ExpressCard
Embedded	Multidrop bus CoreConnect AMBA (AXI) Wishbone SLIMbus
Interfaces are listed by their speed in the (roughly) ascending order, so the interface at the end of each section should be the fastest. Category

v т и Линейное кодирование (цифровая передача в основной полосе частот)
Main articles	Unipolar encoding Bipolar encoding On-off keying Mark and space
Basic line codes	Return to zero (RZ) Non-return-to-zero, level (NRZ/NRZ-L) Non-return-to-zero, inverted (NRZ-I) Non-return-to-zero, space (NRZ-S) Manchester Differential Manchester/biphase (Bi-φ)
Extended line codes	Conditioned diphase 4B3T 4B5B 2B1Q Alternate mark inversion Modified AMI code Coded mark inversion MLT-3 encoding Hybrid ternary code 6b/8b encoding 8b/10b encoding 64b/66b encoding Eight-to-fourteen modulation Delay/Miller encoding TC-PAM
Optical line codes	Carrier-suppressed return-to-zero Alternate-phase return-to-zero
See also: Baseband Baud Bit rate Digital signal Digital transmission Ethernet physical layer Pulse modulation methods Pulse-amplitude modulation (PAM) Pulse-code modulation (PCM) Serial communication Category:Line codes