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“串行”为什么会走红?
技术分类: 微处理器与DSP  消费电子设计  | 2006-10-08
作者:安徽财经大学陈忠民
       近两年,大家听得最多的一个词可能就是串行传输了。从技术发展的情况来看,串行传输方式大有彻底取代并行传输方式的势头,USB取代 IEEE 1284,SATA取代PATA,PCI Express取代PCI……
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(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“advanced”的传送任务时,串行口中仅传送了这个单词的首字母“a”。
                                    图1:H6A-2- 并行接口速度是串行接口的8倍
那么,现在的串行传输方式为何会更胜一筹呢?
一、并行传输技术遭遇发展困境
电脑中的总线和接口是主机与外部设备间传送数据的“大动脉”,随着处理器速度的节节攀升,总线和接口的数据传输速度也需要逐步提高,否则就会成为电脑发展的瓶颈。
                                                              图2  PC总线的发展
       我们先来看看总线的情况。1981年第一台PC中以ISA总线为标志的开放式体系结构,使用了ISA总线,数据总线为8位,,这在当时却已经算作“先进技术(Advanced Technology)”了,所以ISA总线还有另一个名字“AT总线”。到了286时,ISA的位宽提高到了16位,为了保持与8位的ISA兼容,。ISA总线虽然只有16MBps的数据传输率,但直到386时代,都一直是主板与外部设备间最快的数据通道。
到了486时代,同时出现了PCI和VESA两种更快的总线标准,它们具有相同的位宽(32位),但PCI总线能够与处理器异步运行,当处理器的频率增加时,PCI总线频率仍然能够保持不变,可以选择25MHz、30MHz和33MHz三种频率。而VESA总线与处理器同步工作,因而随着处理器频率的提高,VESA总线类型的外围设备工作频率也得随着提高,适应能力较差,因此很快失去了竞争力。PCI总线标准成为Pentium时代PC总线的王者,硬盘控制器、声卡到网卡,全部使用PCI插槽。而显卡方面对数据传输速度要求更高,出现了专用的AGP,
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。
在外部接口方面,我们知