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为什么串口比并口快?

2020-11-08 19:37阅读(60)

为什么串口比并口快?:就一句“为什么串口比并口快?”也太简单了吧,也要看那种串口和哪一种并口比啊,没有约束条件很难讲清楚这个问题。目前现在很多:-并口,

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就一句“为什么串口比并口快?”也太简单了吧,也要看那种串口和哪一种并口比啊,没有约束条件很难讲清楚这个问题。

目前现在很多人潜意思里就认为串口速度一定比并口块,其实这是一个误读,因为我们平常常见的都是基于串口技术发展的接口、线缆,例如串口的SATA代替了并口的IDE,这就给人一个很大的错觉,串口就是牛X,速度快。

其实不然,串口的极限速度并不比并口的快,因为并口可以通过增加线缆接口来不断提升一次性并发的比特位数,速度可以做得更快,具体例子就是CPU内部高速互联通道/高位宽的数据总线、DDR标准的数据交换其实都属于并行。

而且一开始串口诞生速度就不快,因为当时技术限制,一旦速度快了,接收端无法正确接受/还原数据,那么这些数据就会变成一堆垃圾,根本无法使用。但是后来工程师在研究出差分信号、时钟-数据恢复、信道均一化之后,解决了高速传输、抗干扰问题,速度才蹭蹭蹭地往上涨。

提高传输带宽不外乎两种方法,一个是提高单根线的传输速率,另一个就是增加数据传输的通道。那么你想想都知道,现在的企业都追逐利润的,增加传输通道就是增加线缆,搞一个这样的并行标准线缆,光是买线材一年要多花很多钱,显然提高单线传输速度更加节省成本。其次,现在的MCU\CPU数据I/O口还是很紧张的,你要是搞个并行占据更多数据总线位宽,还要增加芯片来保持并行数据的准确性,加上并行在PCB上设计太复杂了,现在的设备上PCB面积有限,容不得并行走线,这些都是需求、物理因素限制住了并行接口技术的发展,并不是说它慢。

然而随着电子技术的提升以及人们日常使用需求,设计一个快速的并口并不如设计高速的串口来得经济实惠,而且串口可以大大减少使用的线缆使用数量,做出来的串行接口/线缆已经满足日常所需,因此才会在日常通用性设备上采用串口技术。

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首先声明一下,我对硬件一窍不通,这些都是网上查阅的资料,有什么不对的请您不要介意及时向我提出。

我们要先知道什么是串口,什么是并口;串口是一对一传输,而并口是分发传输,是可以同时传输多位的,换个角度,把他们想象成车道,串口就是一条车道,并口就是8条车道同时传输8位(一个字节)数据。但是在同时传输8位数据的情况下,他是互相干扰的(串扰),传输容易出错,反之串口互相不受干扰,并口同时发送的数据量大,但是不如串口稳定性好,所以我认为串口比并口快!

关于串口快还是并口快,网上答案也各不相同,各持其理,反正对我来说 那个好用用那个咯,不喜勿喷 不喜勿喷 ,如果有大神请留下您更好的回答,谢谢

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做一个简单的比方:串口是单车道,一次只能通行一辆车;而并行口是多车道,一次可以走多辆车。

但问题来了,既然这样,好像很显然并行接口的速度会更快啊?为什么现在都是串口的速度更快呢?

答案是,并行接口的数据需要保证同步,但传输速率高了之后,频率会非常高,很难做到同步。

比如说,你的数据线弯曲来一点,导致不同通道的电阻、电容、电感不一样,从而产生了微小的时间差。

对于低速传输来说,这个时间差可以忽略。然而对于高速传输来说,这个时间差就是速率的瓶颈。你的时钟周期不能小于时间误差。这就限制了并行接口的速度。



而串行接口则没有这个问题:

虽然一次可以走的车少,但没有限速,想多快有多快。就像高铁一样,虽然只有一条道,但速度都一样,没有时间差。

而非常宽的高速公路,虽然路宽,但每辆车的速度不一样,就容易造成拥堵,客运效率可能还不如一条道的高铁。

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就一般情况来说,并口肯定比串口快,因为并口一次传输多个位,串口一次传输一个位。

上面说的是低速情况,或者理想情况,实际使用中高速传输一般都采用串行,这就要从传输原理说起了。

并口传输是一般按电平来,比如高电平1,低电平0,在实际应用的时候要考虑多高电平为1,多低为0?其实就是一个模拟信号到数字信号的过程,这里就带来了另一个问题,如果电压选择得高,那么抗干扰能力是好了,但是速度就会下降,因为电压的变化是需要时间的,如果电压选得低,又很容易被干扰。如果频率很高的话,还会因为每根线的长短不同而影响信号到达时间。

而串行传输一般为了解决信号干扰问题,都会采用差分方式,甚至加入屏蔽层。差分信号抗干扰原理为干扰信号一般会直接作用到两条信号线上,而使用差分后正好可以将这部分干扰信号给过滤掉。

常见的串行差分信号:网线、USB、HDMI、SATA、PCIE……

串行非差分信号:RS232、TTL、IIC、SPI……

常见的并行信号:并口、IDE、PCI……

综上:低速使用串行并行无所谓,高速基本都使用差分方式的串行

思考题:PCIE x16是属于串行传输还是并行传输?

(手机码字,没多少格式,见谅)

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首先你要明白…电的速度很慢很慢…3亿米每秒…当频率为2G时…也就是20亿次每秒…以双线通信为例…两根导线长度相差15厘米…每秒就会出现一次错位传输错误…或者两根导线相差1厘米…每15秒出现一次错误…两根导线相差1毫米…每150秒会出现一次错误…错误并不可怕…可以发现重传…但重传是有开销的…这个开销随着频率的提高越来越大…并且还和线材质量有关…这样双线传输实际上是有极限速度的…也就是频率提高速度不会再提高了……

同理三线传输…四线传输比两线传输问题更严重……

那么一线传输是什么情况?一线没有这个问题…所以一线传输速度远快于两线传输快于三线快于四线…也就是串口快于并口…

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并不是串口更快,这个结论是有问题的,只是并口物理成本更高,需要线缆更多,管脚也更多,所以得到优先发展和使用

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串口一比特一比特的传输数据,是没有同步问题嗲,CPU不需要参与数据的传输过程,因此硬件系统可以自行管理传输过程,而且串行可以通过加地线来降噪。但是并行不是,并行一次传输多个比特,有同步的问题,需要CPU实时地参与数据传输,效率较低,并不是说串口比并口快,两者可以一样快,只是我们为了效率,让并口在显示器,打印机等这些需要并口但不特别要求传输速率的地方使用。而在U盘,移动硬盘,固态硬盘等使用串口,加速数据传输效率。

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其实在能保证同步的情况下并行总线还是比串行要快得多

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并行口是TTL/COMS电平,频率不能太高,以地线作为参考,容易受干扰,线长不能太长,像ATA的133M已经是极限了。


而串行口基于LVDS,不是基于地线的电平信号,而是两根双绞线的电位差,不容易受干扰,两根线同时受到一样的关扰,电位差就不变,你比我就表示1,我比你高表示0,看下图!因为速度可以很高,所以不需要太多的数据线,像CAN,HDMI,DP,USB,网线,PCI-E,SATA…时下主流接口都是串行口!

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我猜你想问的问题是这两种工作模式的总线哪个快吧。其实在现在问这个问题有些晚了,因为这已经不是个问题。这两种工作模式已经融合。最典型的例子就是PCI-E,它的单独通道是工作在串行模式的,但是为了增加带宽它又可以多通道并行,比如插显卡用的PCI-E 16X插槽。单独的串行工作模式接口一般只存在于工况恶劣的环境。比如Usb,sata这样要求兼容性大于速度的接口上。

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