串行传输_VS_并行传输
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并行传输与串行传输字符编码在信源——信宿之间的传输根据组成字符的各个二进制位是否同时传输,分为并行传输和串行传输两种方式。
一、并行传输1、什么是并行传输并行传输指的是数据以成组的方式,在多条并行信道上同时进行传输,常用的是将构成一个字符的几位二进制数同时分别在几个并行的信道上传输,另外加一条「选通」线用来通知接收设备,以指示各条信道上已出现某字符信息,可对各条信道上的信号进行取样了. 计算机内的总线结构就是并行通信的例子。
这种方法的优点是传输速度快,处理简单。
简单来讲并行传输就是字符编码的各位(比特)同时传输。
2、并行传输优、缺点并行传输的主要优点是:①系统采用多个信道并行传输,一次传送个字符,因此收、发双方不存在字符同步的问题,不需要额外的措施来实现收发双方的字符同步;②传输速度快,一位(比特)时间内可传输一个字符。
并行传输的主要缺点是:①通信成本高,每位传输要求一个单独的信道支持,因此如果一个字符包含8个二进制位,则并行传输要求8个独立的信道支持;②不支持长距离传输,由于信道之间的电容感应,远距离传输时,可靠性较低,适于设备之间的距离较近时采用,例如,计算机和打印机之间的数据传送。
3、并行传输虽说不用考虑字符同步,但为了保证各对信号线上的信号时序一致,并行设备需要严格同步时钟信号,或者采用额外的时钟信号线。
二、串行传输1、什么是串行传输串行传输指的是组成字符的若干位二进制码排列成数据流以串行的方式在一条信道上传输。
通常传输顺序为由高位到低位,传完一个字符再传下个字符,因此收、发双方必须保持字符同步,以使接收方能够从接收的数据比特流中正确区分出与发送方相同的一个个字符。
这就需要外加同步措施这是串行传输必须解决的问题。
通俗讲串行传输就是将组成字符的各位串行地发往线路。
2、并行传输优、缺点优点通信成本也较低,只需一个信道。
支持长距离传输,目前计算机网络中所用的传输方式均为串行传输。
缺点是要解决收、发双方码组或字符的同步,需外加同步措施。
寄存器的并行与串行传输实验寄存器是计算机中的重要组件之一,用于存储和传输数据。
在计算机系统中,数据的传输方式有并行传输和串行传输两种方式。
本实验旨在通过对寄存器的并行传输和串行传输进行比较和分析,了解它们的特点和应用,在实践中加深对寄存器的理解。
一、实验背景计算机中数据的传输方式通常有并行和串行两种。
并行传输是指同时传输多个数据位,其中每个数据位都有独立的传输线路;而串行传输是指逐位传输,一个数据位接着一个数据位按顺序传输。
寄存器作为计算机中的一种存储器件,也可以选择并行传输或串行传输来完成数据的读取和写入。
二、实验目的1. 了解寄存器的并行传输和串行传输的原理;2. 掌握寄存器的并行传输和串行传输的操作方法;3. 比较并行传输和串行传输的优缺点。
三、实验器材1. 计算机;2. 开发板;3. 连接线。
四、实验步骤1. 准备实验器材,将开发板与计算机连接;2. 打开计算机,加载实验所需的软件;3. 运行软件,选择并行传输或串行传输的模式;4. 根据软件提示,进行相应的操作,将数据写入寄存器或从寄存器读取数据;5. 比较并分析并行传输和串行传输的实验结果;6. 关闭软件,断开开发板与计算机的连接。
五、实验结果与分析通过对比实验结果,我们可以得出以下结论:1. 并行传输的速度较快,能够同时传输多个数据位,适用于需要高速传输的场景;2. 串行传输的速度较慢,但传输线路较简单,适用于数据传输距离较远的场景;3. 并行传输需要较多的连接线路和引脚,占用空间较大;4. 串行传输只需一条传输线路,空间占用较小;5. 在实际应用中,根据不同的需求可以选择并行传输或串行传输。
六、实验总结通过本次实验,我们加深了对寄存器的理解,了解到寄存器的并行传输和串行传输在数据传输中的应用。
并行传输和串行传输各自有其优缺点,应根据具体需求进行选择。
了解并熟悉这两种传输方式对于计算机系统的开发和性能优化具有重要意义。
七、参考资料[无]。
数据传输与通信协议的基础知识随着科技的不断发展,数据传输和通信协议成为了现代社会不可或缺的重要基础。
在信息时代,我们需要将数据从一个地方传输到另一个地方,并确保数据的安全、完整和准确性。
本文将介绍数据传输和通信协议的基础知识,包括数据传输的方式、通信协议的概念和常见的通信协议。
首先,让我们来了解数据传输的方式。
数据传输是指将数据从一个设备传输到另一个设备的过程。
数据传输可以通过物理媒介(如电缆、光纤等)或无线媒介(如无线电波、红外线等)进行。
常见的数据传输方式有串行传输和并行传输。
串行传输是指逐位地传输数据,一次只传输一个比特。
串行传输速度较慢,但可以通过增加传输通道的数量来提高传输速度。
串行传输适用于长距离传输和高精度传输。
与串行传输相对,并行传输是指一次传输多个比特。
并行传输速度较快,但受限于传输通道的数量。
并行传输适用于短距离传输和并行计算。
为了确保数据的安全、完整和准确性,通信协议被引入到数据传输过程中。
通信协议是一种规范或约定,用于管理数据传输和通信的整个过程。
通信协议定义了数据传输的格式、错误检测和纠正机制、数据压缩和加密等功能。
通信协议有许多不同的层次,每个层次负责特定的功能。
其中,最常见的通信协议是TCP/IP协议栈,它是互联网上数据传输和通信的基础。
TCP/IP协议栈分为四个层次:物理层、数据链路层、网络层和传输层。
物理层是最底层的层次,负责将比特流转换为电信号,并通过物理媒介进行传输。
数据链路层负责将物理层传输的比特流划分为数据块,并添加头部和尾部信息,以便于数据传输和错误检测。
网络层是TCP/IP协议栈中的核心层次,负责将数据包从源节点传输到目标节点。
网络层使用IP地址将数据包传输到正确的目标节点,并通过路由选择算法选择最佳路径。
传输层负责在源节点和目标节点之间建立可靠的数据传输连接。
最常见的传输层协议是传输控制协议(TCP),它提供了面向连接的可靠数据传输和错误恢复机制。
串行通信与并行通信技术的比较分析一、引言在信息通信领域,串行通信与并行通信技术是两种常见的数据传输方式。
作为通信技术的基础,它们在不同的应用领域中发挥着重要作用。
本文将对串行通信和并行通信技术进行比较分析,探讨它们各自的优缺点和适用场景。
二、串行通信技术串行通信指的是将数据按照顺序位逐个地传输,即一个位一个地进行传输的方式。
串行通信技术利用了线路稳定的优势,常用于远距离通信或者光纤通信中。
其主要特点有以下几点:1. 简单可靠:串行通信只需要两根传输线路用于发送和接收,并且不会出现并发的现象,使得电路设计和调试相对简单。
此外,串行通信在传输时不会出现时序问题,更容易实现可靠性通信。
2. 传输速率相对较慢:由于串行通信是按位传输,它的传输速率相对较慢。
因此,当需要传输大量数据时,串行通信可能会显得效率较低。
3. 适用于长距离传输:串行通信技术可以通过扩展传输线路的长度来实现长距离传输。
这使得串行通信在远距离通信中得到广泛应用。
三、并行通信技术并行通信是指通过多条线路同时传输数据,即一次性传输多个位的数据。
与串行通信相比,它具有以下特点:1. 高传输速率:由于并行通信同时传输多个位的数据,因此它的传输速率较高。
这使得并行通信在需要快速传输大量数据的场景下得到广泛应用,比如计算机内部的数据传输。
2. 复杂的设计和调试:并行通信涉及多条传输线路的设计和调试,因此其硬件实现相对复杂。
并且,在高速并行通信中,也需要处理时序和同步等问题,加大了设计的复杂度。
3. 信号传输受限:由于并行通信需要较多的传输线路,信号传输的质量可能受到限制。
长距离传输时,信号衰减和时序偏移等问题可能导致通信质量下降。
四、串行通信与并行通信的对比在不同的应用场景下,串行通信和并行通信各有优势。
根据具体需求,选择合适的通信技术可以提高通信效率和可靠性。
1. 数据传输量:当需要传输大量数据时,串行通信可能显得效率低下,而并行通信能够充分利用多条线路的传输能力,实现高速的数据传输。
数据传输方法、系统、设备及存储介质与流程在现代计算机系统中,数据传输是非常重要的一环。
数据传输的方法、系统、设备以及存储介质与流程都需要被精心设计和管理,以确保数据能够正常被传输、存储和使用,不受到任何干扰或损失。
本文将以此为主题,介绍数据传输的相关内容。
一、方法在数据传输中,有许多不同的方法可以用来完成数据传输的任务。
以下是几种主要的数据传输方法:1. 串行传输串行传输是指一次只能传输一个位的数据,将多个位按序传输的方式。
通常使用RS-232串行通信协议进行数据传输,可以将单一的串行通道拆分成多路通道,实现数据的高速传输,但不能同时传输多个数据。
2. 并行传输并行传输是指同时传输多个位的数据。
由于每个信号线都可以传输一个数据位,因此并行传输可以实现高速传输,该传输方式适用于数据传输速度非常快的情况下。
3. 数据压缩在数据传输过程中,一些无用的数据会增加传输的时间和占用存储空间。
数据压缩可以将数据进行压缩,减少数据量,提高传输效率,节省存储空间。
4. 数据加密数据加密可以在数据传输过程中对数据进行加密,避免数据泄露或被篡改。
数据加密的方式有许多种,如对称加密和非对称加密。
二、系统数据传输是现代计算机系统中的核心组成部分,涉及到计算机硬件和软件的多个层面。
以下是几个主要的数据传输系统:1. 数据总线数据总线是计算机系统中的数据传输管道,它连接了各个硬件组件,使它们能够相互通信。
数据总线的速度和传输能力在系统性能中起着至关重要的作用。
2. 网络传输网络传输是指通过网络连接多个设备,完成数据的传输。
网络传输适用于远程传输,并且可以通过局域网或互联网进行。
3. 存储器传输存储器传输是指将数据从主存储器(RAM)传输到外部存储器(如磁盘、光盘等)或从外部存储器传输到主存储器。
存储器传输可以使用直接存储访问技术、DMA(直接内存访问)技术等。
三、设备为了实现数据传输,通常需要使用一些特殊的设备,以下是几种常见的数据传输设备:1. 串口 / 并口串口和并口都是连接设备的接口,串口适用于串行传输,而并口适用于并行传输,两者都有不同的速率和数据传输量。
计算机网络中的数据传输原理在计算机网络中,数据传输是指将信息从一个地方传递到另一个地方的过程。
数据传输的成功与否直接影响着网络的性能和效率。
理解计算机网络中的数据传输原理对于构建高效可靠的网络至关重要。
一、数据传输方式数据在计算机网络中的传输常常采用两种方式:串行传输和并行传输。
1. 串行传输串行传输是指按照位的顺序逐位进行传输。
在串行传输中,数据以比特流的形式传输,逐位传输的好处是线路成本较低,但传输速度相对较慢。
2. 并行传输并行传输是指同时传输多个比特位。
在并行传输中,数据以多个并行的传输线路进行传输,能够一次传输多个比特位,传输速度相对较快,但线路成本较高。
二、数据传输的核心原理数据在计算机网络中的传输涉及到以下几个核心原理:分组、传输协议和可靠性控制。
1. 分组在数据传输过程中,数据被分割成较小的数据单元,称为分组。
分组是数据传输的基本单位,通过划分为多个分组来传输,能够更有效地利用网络资源和提高传输效率。
2. 传输协议计算机网络中的数据传输依赖于不同的传输协议。
传输协议负责控制数据的传输方式、数据分组的格式以及数据传输的流程等。
常见的传输协议包括TCP/IP协议、UDP协议等。
TCP/IP协议是最常用的一种传输协议,它提供了可靠的数据传输机制。
它通过建立连接、拆分数据为多个分组、保证分组的顺序和确认接收等方式,确保数据的准确无误地传输到目的地。
UDP协议则是一种无连接的传输协议,它将数据划分为多个分组进行传输,但不保证分组的顺序和可靠传输。
UDP协议适用于对数据传输速度要求较高而对传输可靠性要求较低的场景。
3. 可靠性控制为了保证数据传输的可靠性,计算机网络中采用了多种可靠性控制机制。
其中包括错误检测、流量控制和拥塞控制等。
错误检测可以通过校验和、冗余校验码等方式来检测传输过程中的错误,并进行错误的纠正。
流量控制是为了解决发送方和接收方传输速度不匹配的问题。
通过控制发送方的发送速率和接收方的接收速率,可以避免因传输速率不一致而导致的数据丢失和网络拥塞。
数据传输操作方法数据传输是指将数据从一个地方传送到另一个地方的过程。
它在现代社会中非常重要,涉及几乎所有领域,包括通信、互联网、电子商务等。
数据传输操作方法有很多种,下面将详细介绍几种常见的数据传输操作方法。
1. 串行传输:串行传输是一种逐位地将数据从一个地方传输到另一个地方的方法。
它在数据传输速度较低的情况下比较常用,因为串行传输能够有效地利用有限的带宽。
串行传输可以通过一根电缆或一对电缆来实现,具体的实现方式包括同步串行传输和异步串行传输。
2. 并行传输:并行传输是一种同时将多个位或字节从一个地方传输到另一个地方的方法。
它在数据传输速度较高的情况下比较常用,因为并行传输可以同时传输多个位或字节,提高传输速度。
并行传输通常需要多条电缆来实现。
3. 网络传输:网络传输是一种通过计算机网络将数据从一个地方传输到另一个地方的方法。
它是现代社会中最常见的数据传输方法之一,涵盖了互联网、局域网、广域网等各种类型的网络。
网络传输可以通过有线或无线的方式实现,具体的实现技术包括以太网、无线局域网等。
4. 文件传输:文件传输是一种将文件从一个地方传输到另一个地方的方法。
它通常在计算机之间或计算机与外部存储设备之间进行。
文件传输可以通过拷贝、移动、上传、下载等方式实现,具体的实现技术包括文件传输协议(如FTP、SFTP)、云存储等。
5. 数据压缩:数据压缩是一种通过减少数据的存储空间或传输带宽来实现数据传输的方法。
它在数据传输过程中起到了提高效率和节省资源的作用。
数据压缩可以通过无损压缩和有损压缩两种方式实现,无损压缩能够保证数据的原始性,而有损压缩会损失一定的数据质量。
6. 数据加密:数据加密是一种通过改变数据的形式来保护数据安全的方法。
它在数据传输过程中起到了防止数据被未授权访问和篡改的作用。
数据加密可以通过对数据进行编码、加密和解密来实现,常见的加密算法包括DES、AES、RSA 等。
综上所述,数据传输操作方法包括串行传输、并行传输、网络传输、文件传输、数据压缩和数据加密。
串行传输和并行传输的概念
串行传输和并行传输是数据传输领域中两个重要的概念。
这两种
传输方式在计算机网络、通讯设备和储存器等领域都有广泛应用,因
此了解它们的不同之处和应用场景非常重要。
首先,我们来看看什么是串行传输。
串行传输指的是将数据通过
一个线路逐位传输。
在串行传输中,数据位按照一定的顺序一个接一
个地传输,即将每一位数据从发送方发送到接收方。
串行传输的优点
是可以节省数据传输设备的成本,因为它们只需要一个传输线路即可。
此外,通过串行传输,数据传输也可以更加稳定和可靠,因为这种传
输方式避免了在并行传输中可能出现的跨线路问题。
接下来,我们来看看什么是并行传输。
在并行传输中,数据以多
个线路的形式同时传输。
并行传输可以一次传输多个数据位,因此它
可以比串行传输更快地传输大量的数据。
并行传输的优点是能够更快
地传输数据量大的数据,这对于需要快速传输大量数据的应用来说非
常重要,例如高清视频、高速网络和储存器等。
在实际应用中,我们可以根据需要来选择串行传输还是并行传输。
串行传输适用于需要节省成本,同时对数据传输速度要求较低的场合。
而并行传输适用于对数据传输速度要求较高的场合,也适用于需要传
输大量数据的情况。
总的来说,串行传输和并行传输都是数据传输领域中的基础技术
之一。
了解这两种传输方式的应用场景和使用方法,可以帮助我们更
好地理解计算机网络中数据传输的原理和优化方法。
串行传输和并行传输总线结构
串行传输和并行传输都是计算机通信中常用的传输方式,而总线结构是计算机内部通信的基础。
本文将介绍串行传输和并行传输在总线结构中的应用。
首先,串行传输是指数据按照位的顺序一个一个地传输,而并行传输是指数据同时通过多个线路传输。
在总线结构中,串行传输常常用于连接远距离的设备,而并行传输则常常用于连接内部设备。
串行传输的优点是可以减少传输线路的数量,从而降低成本,并且可以提高传输距离。
但是,它的缺点是传输速度较慢,因为数据需要一个一个地传输。
相比之下,并行传输的优点是可以提高传输速度,因为数据可以同时通过多个线路传输。
但是,它的缺点是需要更多的传输线路,从而增加成本,也会受到线路长度限制。
在总线结构中,串行传输和并行传输都有各自的应用场景。
例如,在连接外部设备时,串行传输通常用于传输长距离的数据,如串口接口、USB接口、以太网等;而并行传输则常常用于连接内部设备,如内存总线、CPU总线等。
总的来说,串行传输和并行传输都是计算机通信中不可或缺的传输方式,而总线结构则是计算机内部通信的基础。
了解它们的原理和应用场景可以帮助我们更好地理解计算机的工作原理。
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串行传输VS并行传输“众人拾柴火焰高”是句老话,但电脑领域却发生了多根线比不过1根线的怪事。
无论从通信速度、造价还是通信质量上来看,现今的串行传输方式都比并行传输方式更胜一筹。
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IEEE1284,SATA取代PATA,PCIExpress 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“众人拾柴火焰高”是句老话,但电脑领域却发生了多根线比不过1根线的怪事。
无论从通信速度、造价还是通信质量上来看,现今的串行传输方式都比并行传输方式更胜一筹。
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IEEE1284,SATA取代PATA,PCIExpress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(StandardParallelPort)和串行口(俗称COM口)为例,并行接口有8根数据线,数据传输率高;而串行接口只有1根数据线,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:并行接口速度是串行接口的8倍那么,为何现在的串行传输方式会更胜一筹?下文将从并行、串行的变革以及技术特点,分析隐藏在表象背后的深层原因。
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。
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,数据总线为8位,工作频率为8.33MHz,这在当时却已算是“先进技术”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。
这种技术一直沿用到386系统中。
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、声卡到网卡和显卡全部使用PCI插槽。
图2: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。
因此,并行方式难以实现高速化。
另外,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IEEE1284并行口的速率可达300KB/s,传输图形数据时采用压缩技术可以提高到2MB/s,而RS-232C标准串行口的数据传输率通常只有20KB/s,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,IEEE1284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打印机来说,情况发生了变化。
笔者使用爱普生6200L(同时具备并行口和USB接口)在打印2MB图片时,并行口和USB接口的速度差异并不明显,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,就用了33秒。
从这一测试结果可以看出,现行的并行口对于时下的应用需求而言,确实出现了瓶颈。
你知道吗?IEEE1284的三种接口早期的并行口是一种环形端口,IEEE1284则采用防呆设计的D型连接器。
IEEE1284定义了D-sub、Centronics和MDR-36等三种连接器(图3)。
我们所见到打印机电缆,一端是D-sub连接器,用来与主机连接,另一端为带有锁紧装置的Centronics连接器,用来连接到打印机。
连接起来不仅方便,而且十分可靠。
D-sub连接器有25根插针,而Centronics连接器有36根插针,多出来的11根基本上是冗余的信号地。
MDR(MiniDeltaRibbon,小型三角带)连接器也是36根插针,这种小尺寸连接器是为数码相机、Zip驱动器等小型设备而设计的,实际上很少被使用。
图3:三种不同尺寸的并行口连接器二、USB,让串行传输浴火重生回顾前面所介绍的并行接口与串行接口,我们知道IEEE1284并行口的速率可达300KB/s,而RS-232C标准串行口的数据传输率通常只有20KB/s,并行口的数据传输率无疑要胜出一筹。
外部接口为了获得更高的通信质量,也必须寻找RS-232的替代者。
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。
USB比RS-232C的速度提高了100倍以上,突破了串行口通信的速度瓶颈,而且具有很好的兼容性和易用性。
USB设备通信速率的自适应性,使得它可以根据主板的设定自动选择HS(High-Speed,高速,480Mbps)、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,操作系统软件会自动地检测、安装和配置该设备,免除了增减设备时必须关闭PC机的麻烦。
USB接口之所以能够获得很高的数据传输率,主要是因为其摒弃了常规的单端信号传输方式,转而采用差分信号(differentialsignal)传输技术,有效地克服了因天线效应对信号传输线路形成的干扰,以及传输线路之间的串扰。
USB接口中两根数据线采用相互缠绕的方式,形成了双绞线结构(图4)。
图4:采用差模信号传送方式的USB图5:差分传输方式具有更好的抗干扰性能图5是由两根信号线缠绕在环状铁氧体磁芯上构成的扼流线圈。
在单端信号传输方式下,线路受到电磁辐射干扰而产生共模电流时,磁场被叠加变成较高的线路阻抗,这样虽然降低了干扰,但有效信号也被衰减了。
而在差动传输模式下,共模干扰被磁芯抵消,但不会产生额外的线路阻抗。
换句话说,差动传输方式下使用共模扼流线圈,既能达到抗干扰的目的,又不会影响信号传输。
差分信号传输体系中,传输线路无需屏蔽即可取得很好的抗干扰性能,降低了连接成本。
不过,由于USB接口3.3V的信号电平相对较低,最大通信距离只有5米。
USB规范还限制物理层的层数不超过7层,这意味着用户可以通过最多使用5个连接器,将一个USB 设备置于距离主机最远为30米的位置。
为解决长距离传输问题,扩展USB的应用范围,一些厂商在USB规范上添加了新的功能,例如PoweredUSB和ExtremeUSB,前者加大了USB的供电能力,后者延长了USB 的传输距离。
三、差分信号技术:开启信号高速传输之门的金钥匙电脑发展史就是追求更快速度的历史,随着总线频率的提高,所有信号传输都遇到了同样的问题:线路间的电磁干扰越厉害,数据传输失败的发生几率就越高,传统的单端信号传输技术无法适应高速总线的需要。
于是差分信号技术就开始在各种高速总线中得到应用,我们已经知道,USB实现高速信号传输的秘诀在于采用了差分信号传输方式。
差分信号技术是20世纪90年代出现的一种数据传输和接口技术,与传统的单端传输方式相比,它具有低功耗、低误码率、低串扰和低辐射等特点,其传输介质可以是铜质的PCB连线,也可以是平衡电缆,最高传输速率可达1.923Gbps。
Intel倡导的第三代I/O技术(3GIO),其物理层的核心技术就是差分信号技术。
那么,差分信号技术究竟是怎么回事呢?图6:差分信号传输电路众所周知,在传统的单端(Single-ended)通信中,一条线路来传输一个比特位。
高电平表示为“1”,低电平表示为“0”。
倘若在数据传输过程中受到干扰,高低电平信号完全可能因此产生突破临界值的大幅度扰动,一旦高电平或低电平信号超出临界值,信号就会出错(图7)。
图7:单端信号传输在差分电路中,输出电平为正电压时表示逻辑“1”,输出负电压时表示逻辑“0”,而输出“0”电压是没有意义的,它既不代表“1”,也不代表“0”。
而在图7所示的差分通信中,干扰信号会同时进入相邻的两条信号线中,当两个相同的干扰信号分别进入接收端的差分放大器的两个反相输入端后,输出电压为0。
所以说,差分信号技术对干扰信号具有很强的免疫力。
图8:差分信号传输正因如此,实际电路中只要使用低压差分信号(LowVoltageDifferentialSignal,LVDS),350mV左右的振幅便能满足近距离传输的要求。
假定负载电阻为100Ω,采用LVDS方式传输数据时,如果双绞线长度为10米,传输速率可达400Mbps;当电缆长度增加到20米时,速率降为100Mbps;而当电缆长度为100米时,速率只能达到10Mbps左右。
在近距离数据传输中,LVDS不仅可以获得很高的传输性能,同时还是一个低成本的方案。
LVDS器件可采用经济的CMOS工艺制造,并且采用低成本的3类电缆线及连接件即可达到很高的速率。
同时,由于LVDS可以采用较低的信号电压,并且驱动器采用恒流源模式,其功率几乎不会随频率而变化,从而使提高数据传输率和降低功耗成为可能。
因此,LVDS技术在USB、SATA、PCIExpress以及HyperTransport中得以应用,而LCD中控制电路向液晶屏传送像素亮度控制信号,也采用了LVDS方式。
四、新串行时代已经到来差分传输技术不仅突破了速度瓶颈,而且使用小型连接可以节约空间。
近年来,除了USB和FireWire,还涌现出很多以差分信号传输为特点的串行连接标准,几乎覆盖了主板总线和外部I/O端口,呈现出从并行整体转移到新串行时代的大趋势,串行接口技术的应用在2005年将进入鼎盛时期(图9)。
图9:所有的I/O技术都将采用串行方式1.LVDS技术,突破芯片组传输瓶颈随着电脑速度的提高,CPU与北桥芯片之间,北桥与南桥之间,以及与芯片组相连的各种设备总线的通信速度影响到电脑的整体性能。