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“串行”为什么会走红?

发布时间:2008/6/5 0:00:00 访问次数:325

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(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“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-2-1.tif 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,工作频率为8.33mhz,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,工作频率仍为8.33mhz。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,我们知道ieee 1284并行口的速率可达300kbps,传输图形数据时采用压缩技术可以提高到2mbps,而rs-232c标准串行口的数据传输率通常只有20kbps,并行口的数据传输率无疑要胜出一筹。因此十多年来,并行口一直是打印机首选的连接方式。对于仅传输文本的针式打印机来说,ieee 1284并行口的传输速度可以说是绰绰有余的。但是,对于近年来一再提速的激光打印机来说,情况发生了变化。笔者使用爱普生6200l在打印2mb图片时,速度差异不甚明显,但在打印7.5mb大小的图片文件时,从点击“打印”到最终出纸,使用usb接口用了18秒,而使用并行口时,用了33秒。这一测试结果说明,现行的并行口对于时下流行的激光打印机来说,已经力难胜任了。

  二、usb,串行接口欲火重生

  凤凰涅槃,欲火重生。1995年,由compaq、intel、microsoft和nec等几家公司推出的usb接口首次出现在pc机上,1998年起即进入大规模实用阶段,作为ieee 1284并行口和rs-232c串行口的接班人,usb现在已经呈现出大红大紫了。


usb虽然只有一位的位宽,但数据传输速度却比并行口要高,而且具有很大的发展空间。usb设备通信速率的自适应性,使得它可以自动选择hs(high-speed,高速,480 mbps)、fs(full-speed,全速,12mbps)和ls(low-speed,低速,1.5mbps)三种模式中的一种。usb总线还具有自动的设备检测能力,设备插入之后,操

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(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“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-2-1.tif 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,工作频率为8.33mhz,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,工作频率仍为8.33mhz。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,我们知道ieee 1284并行口的速率可达300kbps,传输图形数据时采用压缩技术可以提高到2mbps,而rs-232c标准串行口的数据传输率通常只有20kbps,并行口的数据传输率无疑要胜出一筹。因此十多年来,并行口一直是打印机首选的连接方式。对于仅传输文本的针式打印机来说,ieee 1284并行口的传输速度可以说是绰绰有余的。但是,对于近年来一再提速的激光打印机来说,情况发生了变化。笔者使用爱普生6200l在打印2mb图片时,速度差异不甚明显,但在打印7.5mb大小的图片文件时,从点击“打印”到最终出纸,使用usb接口用了18秒,而使用并行口时,用了33秒。这一测试结果说明,现行的并行口对于时下流行的激光打印机来说,已经力难胜任了。

  二、usb,串行接口欲火重生

  凤凰涅槃,欲火重生。1995年,由compaq、intel、microsoft和nec等几家公司推出的usb接口首次出现在pc机上,1998年起即进入大规模实用阶段,作为ieee 1284并行口和rs-232c串行口的接班人,usb现在已经呈现出大红大紫了。


usb虽然只有一位的位宽,但数据传输速度却比并行口要高,而且具有很大的发展空间。usb设备通信速率的自适应性,使得它可以自动选择hs(high-speed,高速,480 mbps)、fs(full-speed,全速,12mbps)和ls(low-speed,低速,1.5mbps)三种模式中的一种。usb总线还具有自动的设备检测能力,设备插入之后,操

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