Ethernet параллельный или последовательный
Обновлено: 07.07.2024
Вы здесь: Главная Введение Введение Параллельные и последовательные интерфейсы
Архитектура ЭВМ
Компоненты ПК
Интерфейсы
Мини блог
Самое читаемое
- Арифметико логическое устройство (АЛУ)
- Страничный механизм в процессорах 386+. Механизм трансляции страниц
- Организация разделов на диске
- Диск Picture CD
- White Book/Super Video CD
- Прямой доступ к памяти, эмуляция ISA DMA (PC/PCI, DDMA)
- Карты PCMCIA: интерфейсы PC Card, CardBus
- Таблица дескрипторов прерываний
- Разъемы процессоров
- Интерфейс Slot A
Параллельные и последовательные интерфейсы
Общая информация параллельных и последовательных интерфейсов
Для компьютеров и связанных с ним устройств наиболее распространенной является задача передачи дискретных данных, и, как правило, в значительных количествах (не один бит). Самый распространенный способ представления данных сигналами — двоичный: например, условно высокому (выше порога) уровню напряжения соответствует логическая единица, низкому — логический ноль (возможно и обратное представление). Для того чтобы передавать группу битов, используются два основных подхода к организации интерфейса:
- параллельный интерфейс — для каждого бита передаваемой группы используется своя сигнальная линия (обычно с двоичным представлением), и все биты группы передаются одновременно за один квант времени. Примеры: параллельный порт подключения принтера (LPT-порт, 8 бит), интерфейс ATA/ATAPI (16 бит), SCSI (8 или 16 бит), шина PCI (32 или 64 бита);
- последовательный интерфейс — используется лишь одна сигнальная линия, и биты группы передаются друг за другом по очереди; на каждый из них отводится свой квант времени (битовый интервал). Примеры: последовательный коммуникационный порт (COM-порт), последовательные шины USB и FireWire, PCI Express, интерфейсы локальных и глобальных сетей.
На первый взгляд организация параллельного интерфейса проще и нагляднее и этот интерфейс обеспечивает более быструю передачу данных, поскольку биты передаются сразу пачками. Очевидный недостаток параллельного интерфейса — большое количество проводов и контактов разъемов в соединительном кабеле (по крайней мере по одному на каждый бит). Отсюда громоздкость и дороговизна кабелей и интерфейсных цепей устройств, с которой мирятся ради вожделенной скорости. У последовательного интерфейса приемопередающие узлы функционально сложнее, зато кабели и разъемы гораздо проще и дешевле. Понятно, что на большие расстояния тянуть многопроводные кабели параллельных интерфейсов неразумно (и невозможно), здесь гораздо уместнее последовательные интерфейсы.
Скорость передачи данных интерфейсов
Теперь подробнее разберемся со скоростью передачи данных. Очевидно, что она равна числу бит, передаваемых за квант времени, деленному на продолжительность кванта. Для простоты можно оперировать тактовой частотой интерфейса — величиной, обратной длительности кванта. Это понятие естественно для синхронных интерфейсов, у которых имеется сигнал синхронизации (clock), определяющий возможные моменты возникновения всех событий (смены состояния). Для асинхронных интерфейсов можно воспользоваться эквивалентной тактовой частотой — величиной, обратной минимальной продолжительности одного состояния интерфейса. Теперь можно сказать, что максимальная (пиковая) скорость передачи данных равна произведению тактовой частоты на разрядность интерфейса. У последовательного интерфейса разрядность 1 бит, у параллельного она соответствует числу параллельных сигнальных цепей передачи битов данных. Остаются вопросы о достижимой тактовой частоте и разрядности. И для последовательного, и для параллельного интерфейсов максимальная тактовая частота определяется достижимым (при разумной цене и затратах энергии) быстродействием приемопередающих цепей устройств и частотными свойствами кабелей. Здесь уже очевидны выгоды последовательного интерфейса: для него, в отличие от параллельного интерфейса, затраты на построение высокоскоростных элементов не приходится умножать на разрядность.
В параллельном интерфейсе существует явление перекоса (skew), существенно влияющее на достижимый предел тактовой частоты. Суть его в том, что сигналы, одновременно выставленные на одной стороне интерфейсного кабеля, доходят до другого конца не одновременно из-за разброса характеристик цепей. На время прохождения влияет длина проводов, свойства изоляции, соединительных элементов и т. п. Очевидно, что перекос (разница во времени прибытия) сигналов разных битов должен быть существенно меньше кванта времени, иначе биты будут искажаться (путаться с одноименными битами предшествующих и последующих посылок). Вполне понятно, что перекос ограничивает и допустимую длину интерфейсных кабелей: при одной и той же относительной погрешности скорости распространения сигналов на большей длине набегает и больший перекос. Перекос сдерживает и увеличение разрядности интерфейса: чем больше используется параллельных цепей, тем труднее добиться их идентичности. Из-за этого даже приходится «широкий» (многоразрядный) интерфейс разбивать на несколько «узких» групп, для каждой из которых используются свои управляющие сигналы. В 90-х годах в схемотехнике приемопередающих узлов стали осваиваться частоты в сотни мегагерц и выше, то есть длительность кванта стала измеряться единицами наносекунд. Достичь соизмеримо малого перекоса можно лишь в пределах жестких компактных конструкций (печатная плата), а для связи отдельных устройств кабелями длиной в десятки сантиметров пришлось остановиться на частотах, не превышающих десятков мегагерц. Для того чтобы ориентироваться в числах, отметим, что за 1 нс сигнал пробегает по электрическому проводнику порядка 20–25 см. Наносекунда — это период сигнала с частотой 1 ГГц.
Повышения пропускной способности параллельных интерфейсов
Для повышения пропускной способности параллельных интерфейсов с середины 90-х годов стали применять двойную синхронизацию DDR (Dual Data Rate). Ее идея заключается в выравнивании частот переключения информационных сигнальных линий и линий стробирования (синхронизации). В «классическом» варианте данные информационных линий воспринимаются только по одному перепаду (фронту или спаду) синхросигнала, что удваивает частоту переключения линии синхросигнала относительно линий данных. При двойной синхронизации данные воспринимаются и по фронту, и по спаду, так что частота смены состояний всех линий выравнивается, что при одних и тех же физических параметрах кабеля и интерфейсных схем позволяет удвоить пропускную способность. Волна этих модернизаций началась с интерфейса ATA (режимы UltraDMA) и прокатилась уже и по SCSI (Ultra160 и выше), и по памяти (DDR SDRAM). Кроме того, на высоких частотах применяется синхронизация от источника данных (Source Synchronous transfer): сигнал синхронизации, по которому определяются моменты переключения или действительности (валидности) данных, вырабатывается самим источником данных. Это позволяет точнее совмещать по времени данные и синхронизующие импульсы, поскольку они распространяются по интерфейсу параллельно в одном направлении. Альтернатива — синхронизация от общего источника (common clock) — не выдерживает высоких частот переключения, поскольку здесь в разных (пространственных) точках временные соотношения между сигналами данных и сигналами синхронизации будут различными.
Повышение частоты переключений интерфейсных сигналов, как правило, сопровождается понижением уровней сигналов, формируемых интерфейсными схемами. Эта тенденция объясняется энергетическими соображениями: повышение частоты означает уменьшение времени, отводимого на переключения сигналов. Чем выше амплитуда сигнала, тем выше должна быть скорость нарастания сигнала и, следовательно, выходной ток передатчика. Повышение выходного тока (импульсного!) нежелательно по разным причинам: большие перекрестные помехи в параллельном интерфейсе, необходимость применения мощных выходных формирователей, повышенное тепловыделение. Тенденцию снижения напряжения можно проследить на примере порта AGP (3,3/1,5/0,8 В), шин PCI/PCI-X (5/3,3/1,5 В), SCSI, шин памяти и процессоров.
Повышения пропускной способности последовательных интерфейсов
В последовательном интерфейсе явления перекоса отсутствуют, так что повышать тактовую частоту можно вплоть до предела возможностей приемопередающих цепей. Конечно, есть ограничения и по частотным свойствам кабеля, но изготовить хороший кабель для одной сигнальной цепи гораздо проще, чем для группы цепей. А когда электрический кабель уже «не тянет» требуемые частоту и дальность, можно перейти на оптический, у которого есть в этом плане огромные, еще не освоенные «запасы прочности». Устраивать же параллельный оптический интерфейс — слишком дорогое удовольствие.
Вышеприведенные соображения объясняют современную тенденцию перехода на последовательный способ передачи данных.
В прошлой части цикла «Введение в SSD» мы рассказали про историю появления дисков. Вторая часть расскажет про интерфейсы взаимодействия с накопителями.
Общение между процессором и периферийными устройствами происходит в соответствии с заранее определенными соглашениями, называемыми интерфейсами. Эти соглашения регламентируют физический и программный уровень взаимодействия.
Интерфейс — совокупность средств, методов и правил взаимодействия между элементами системы.
Физическая реализация интерфейса влияет на следующие параметры:
- пропускная способность канала связи;
- максимальное количество одновременно подключенных устройств;
- количество возникающих ошибок.
Параллельные и последовательные порты
По способу обмена данными порты ввода-вывода делятся на два типа:
Последовательные порты — противоположность параллельным. Отправка данных происходит по одному биту за раз, что сокращает общее количество сигнальных линий, но усложняет контроллер ввода-вывода. Контроллер передатчика получает машинное слово за раз и должен передавать по одному биту, а контроллер приемника в свою очередь должен получать биты и сохранять в том же порядке.
Small Computer Systems Interface (SCSI) появился в далеком 1978 году и был изначально разработан, чтобы объединять устройства различного профиля в единую систему. Спецификация SCSI-1 предусматривала подключение до 8 устройств (вместе с контроллером), таких как:
- сканеры;
- ленточные накопители (стримеры);
- оптические приводы;
- дисковые накопители и прочие устройства.
Изначально SCSI имел название Shugart Associates System Interface (SASI), но стандартизирующий комитет не одобрил бы название в честь компании и после дня мозгового штурма появилось название Small Computer Systems Interface (SCSI). «Отец» SCSI, Ларри Баучер (Larry Boucher) подразумевал, что аббревиатура будет произноситься как «sexy», но Дал Аллан (Dal Allan) прочитал «sсuzzy» («скази»). Впоследствии произношение «скази» прочно закрепилось за этим стандартом.
В терминологии SCSI подключаемые устройства делятся на два типа:
Используемая топология «общая шина» накладывает ряд ограничений:
- на концах шины необходимы специальные устройства — терминаторы;
- пропускная способность шины делится между всеми устройствами;
- максимальное количество одновременно подключенных устройств ограничено.
Устройства на шине идентифицируются по уникальному номеру, называемому SCSI Target ID. Каждый SCSI-юнит в системе представлен минимум одним логическим устройством, адресация которого происходит по уникальному в пределах физического устройства номеру Logical Unit Number (LUN).
Команды в SCSI отправляются в виде блоков описания команды (Command Descriptor Block, CDB), состоящих из кода операции и параметров команды. В стандарте описано более 200 команд, разделенных в четыре категории:
- Mandatory — должны поддерживаться устройством;
- Optional — могут быть реализованы;
- Vendor-specific — используются конкретным производителем;
- Obsolete — устаревшие команды.
- TEST UNIT READY — проверка готовности устройства;
- REQUEST SENSE — запрашивает код ошибки предыдущей команды;
- INQUIRY — запрос основных характеристик устройства.
Дальнейшее усовершенствование SCSI (спецификации SCSI-2 и Ultra SCSI) расширило список используемых команд и увеличило количество подключаемых устройств до 16-ти, а скорость обмена данными по шине до 640 МБ/c. Так как SCSI — параллельный интерфейс, повышение частоты обмена данными было сопряжено с уменьшением максимальной длины кабеля и приводило к неудобству в использовании.
Начиная со стандарта Ultra-3 SCSI появилась поддержка «горячего подключения» — подключение устройств при включенном питании.
Первым известным SSD диском с интерфейсом SCSI можно считать M-Systems FFD-350, выпущенный в 1995 году. Диск имел высокую стоимость и не имел широкой распространенности.
В настоящее время параллельный SCSI не является популярным интерфейсом подключения дисков, но набор команд до сих пор активно используется в интерфейсах USB и SAS.
ATA / PATA
Интерфейс ATA (Advanced Technology Attachment), так же известный как PATA (Parallel ATA) был разработан компанией Western Digital в 1986 году. Маркетинговое название стандарта IDE (англ. Integrated Drive Electronics — «электроника, встроенная в привод») подчеркивало важное нововведение: контроллер привода был встроен в привод, а не на отдельной плате расширения.
Решение разместить контроллер внутри привода решило сразу несколько проблем. Во-первых, уменьшилось расстояние от накопителя до контроллера, что положительным образом повлияло на характеристики накопителя. Во-вторых, встроенный контроллер был «заточен» только под определенный тип привода и, соответственно, был дешевле.
ATA, как и SCSI, использует параллельный способ ввода-вывода, что отражается на используемых кабелях. Для подключения дисков с использованием интерфейса IDE необходимы 40-жильные кабели, также именуемые шлейфами. В более поздних спецификациях используются 80-жильные шлейфы: более половины из которых — заземления для уменьшения интерференции на высоких частотах.
На шлейфе ATA присутствует от двух до четырех разъемов, один из которых подключается в материнскую плату, а остальные — в накопители. При подключении двух устройств одним шлейфом, одно из них должно быть сконфигурировано как Master, а второе — как Slave. Третье устройство может быть подключено исключительно в режиме «только чтение».
Положение перемычки задает роль конкретного устройства. Термины Master и Slave по отношению к устройствам не совсем корректны, так как относительно контроллера все подключенные устройства — Slaves.
Особенным нововведением в ATA-3 считается появление Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology (S.M.A.R.T.). Пять компаний (IBM, Seagate, Quantum, Conner и Western Digital) объединили усилия и стандартизировали технологию оценки состояния накопителей.
Поддержка твердотельных накопителей появилась с четвертой версии стандарта, выпущенной в 1998 году. Эта версия стандарта обеспечивала скорость обмена данными до 33.3 МБ/с.
Стандарт выдвигает жесткие требования к шлейфам ATA:
- шлейф обязательно должен быть плоским;
- максимальная длина шлейфа 18 дюймов (45.7 сантиметров).
Стандарт Serial ATA (SATA) был представлен 7 января 2003 года и решал проблемы своего предшественника следующими изменениями:
- параллельный порт заменен последовательным;
- широкий 80-жильный шлейф заменен 7-жильным;
- топология «общая шина» заменена на подключение «точка-точка».
Шестнадцать сигнальных линий для передачи данных в ATA были заменены на две витые пары: одна для передачи, вторая для приема. Коннекторы SATA спроектированы для большей устойчивости к множественным переподключениям, а спецификация SATA 1.0 сделала возможным «горячее подключение» (Hot Plug).
Некоторые пины на дисках короче, чем все остальные. Это сделано для поддержки «горячей замены» (Hot Swap). В процессе замены устройство «теряет» и «находит» линии в заранее определенном порядке.
Чуть более, чем через год, в апреле 2004-го, вышла вторая версия спецификации SATA. Помимо ускорения до 3 Гбит/с в SATA 2.0 ввели технологию Native Command Queuing (NCQ). Устройства с поддержкой NCQ способны самостоятельно организовывать порядок выполнения поступивших команд для достижения максимальной производительности.
Последующие три года SATA Working Group работала над улучшением существующей спецификации и в версии 2.6 появились компактные коннекторы Slimline и micro SATA (uSATA). Эти коннекторы являются уменьшенной копией оригинального коннектора SATA и разработаны для оптических приводов и маленьких дисков в ноутбуках.
Несмотря на то, что пропускной способности второго поколения SATA хватало для жестких дисков, твердотельные накопители требовали большего. В мае 2009 года вышла третья версия спецификации SATA с увеличенной до 6 Гбит/с пропускной способностью.
Особое внимание твердотельным накопителям уделили в редакции SATA 3.1. Появился коннектор Mini-SATA (mSATA), предназначенный для подключения твердотельных накопителей в ноутбуках. В отличие от Slimline и uSATA новый коннектор был похож на PCIe Mini, хотя и не был электрически совместим с PCIe. Помимо нового коннектора SATA 3.1 мог похвастаться возможностью ставить команды TRIM в очередь с командами чтения и записи.
Команда TRIM уведомляет твердотельный накопитель о блоках данных, которые не несут полезной нагрузки. До SATA 3.1 выполнение этой команды приводило к сбросу кэшей и приостановке операций ввода-вывода с последующим выполнением команды TRIM. Такой подход ухудшал производительность диска при операциях удаления.
Спецификация SATA не успевала за бурным ростом скорости доступа к твердотельным накопителям, что привело к появлению в 2013 году компромисса под названием SATA Express в стандарте SATA 3.2. Вместо того, чтобы снова удвоить пропускную способность SATA, разработчики задействовали широко распространенную шину PCIe, чья скорость превышает 6 Гбит/с. Диски с поддержкой SATA Express приобрели собственный форм-фактор под названием M.2.
«Конкурирующий» с ATA стандарт SCSI тоже не стоял на месте и всего через год после появления Serial ATA, в 2004, переродился в последовательный интерфейс. Имя новому интерфейсу — Serial Attached SCSI (SAS).
Несмотря на то, что SAS унаследовал набор команд SCSI, изменения были значительные:
- последовательный интерфейс;
- 29-ти жильный кабель с питанием;
- подключение «точка-точка»
Максимальное количество одновременно подключенных устройств в SAS-домене по спецификации превышает 16 тысяч, а вместо SCSI ID для адресации используется идентификатор World-Wide Name (WWN).
WWN — уникальный идентификатор длиной 16 байт, аналог MAC-адреса для SAS-устройств.
Несмотря на схожесть разъемов SAS и SATA, эти стандарты не являются полностью совместимыми. Тем не менее, SATA-диск может быть подключен в SAS-коннектор, но не наоборот. Совместимость между SATA-дисками и SAS-доменом обеспечивается при помощи протокола SATA Tunneling Protocol (STP).
Первая версия стандарта SAS-1 имеет пропускную способность 3 Гбит/с, а самая современная, SAS-4, улучшила этот показатель в 7 раз: 22,5 Гбит/с.
Peripheral Component Interconnect Express (PCI Express, PCIe) — последовательный интерфейс для передачи данных, появившийся в 2002 году. Разработка была начата компанией Intel, а впоследствии передана специальной организации — PCI Special Interest Group.
Последовательный интерфейс PCIe не был исключением и стал логическим продолжением параллельного PCI, который предназначен для подключения карт расширения.
PCI Express значительно отличается от SATA и SAS. Интерфейс PCIe имеет переменное количество линий. Количество линий равно степеням двойки и колеблется в диапазоне от 1 до 16.
Термин «линия» в PCIe обозначает не конкретную сигнальную линию, а отдельный полнодуплексный канал связи, состоящий из следующих сигнальных линий:
- прием+ и прием-;
- передача+ и передача-;
- четыре жилы заземления.
«Аппетиты» твердотельных накопителей растут очень быстро. И SATA, и SAS не успевают увеличивать свою пропускную способность, чтобы «угнаться» за SSD, что привело к появлению SSD-дисков с подключением по PCIe.
Хотя PCIe Add-In карты прикручиваются винтом, PCIe поддерживает «горячую замену». Короткие пины PRSNT (англ. present — присутствовать) позволяют удостовериться, что карта полностью установлена в слот.
Твердотельные накопители, подключаемые по PCIe регламентируются отдельным стандартом Non-Volatile Memory Host Controller Interface Specification и воплощены в множестве форм-факторов, но о них мы расскажем в следующей части.
Удаленные накопители
При создании больших хранилищ данных появилась потребность в протоколах, позволяющих подключить накопители, расположенные вне сервера. Первым решением в этой области был Internet SCSI (iSCSI), разработанный компаниями IBM и Cisco в 1998 году.
Идея протокола iSCSI проста: команды SCSI «оборачиваются» в пакеты TCP/IP и передаются в сеть. Несмотря на удаленное подключение, для клиентов создается иллюзия, что накопитель подключен локально. Сеть хранения данных (Storage Area Network, SAN), основанная на iSCSI, может быть построена на существующей сетевой инфраструктуре. Использование iSCSI значительно снижает затраты на организацию SAN.
У iSCSI существует «премиальный» вариант — Fibre Channel Protocol (FCP). SAN с использованием FCP строится на выделенных волоконно-оптических линиях связи. Такой подход требует дополнительного оптического сетевого оборудования, но отличается стабильностью и высокой пропускной способностью.
Существует множество протоколов для отправки команд SCSI по компьютерным сетям. Тем не менее, есть только один стандарт, решающий противоположную задачу и позволяющий отправлять IP-пакеты по шине SCSI — IP-over-SCSI.
Большинство протоколов для организации SAN используют набор команд SCSI для управления накопителями, но есть и исключения, например, простой ATA over Ethernet (AoE). Протокол AoE отправляет ATA-команды в Ethernet-пакетах, но в системе накопители отображаются как SCSI.
С появлением накопителей NVM Express протоколы iSCSI и FCP перестали удовлетворять быстро растущим требованиям твердотельных накопителей. Появилось два решения:
- вынос шины PCI Express за пределы сервера;
- создание протокола NVMe over Fabrics.
Протокол NVMe over Fabrics стал хорошей альтернативой iSCSI и FCP. В NVMe-oF используются волоконно-оптическая линии связи и набор команд NVM Express.
Стандарты iSCSI и NVMe-oF решают задачу подключения удаленных дисков как локальные, а компания Intel пошла другой дорогой и максимально приблизила локальный диск к процессору. Выбор пал на DIMM-слоты, в которые подключается оперативная память. Максимальная пропускная способность канала DDR4 составляет 25 ГБ/с, что значительно превышает скорость шины PCIe. Так появился твердотельный накопитель Intel® Optane™ DC Persistent Memory.
Для подключения накопителя в DIMM слоты был изобретен протокол DDR-T, физически и электрически совместимый с DDR4, но требующий специального контроллера, который видит разницу между планкой памяти и накопителем. Скорость доступа к накопителю меньше, чем к оперативной памяти, но больше, чем к NVMe.
Протокол DDR-T доступен только с процессорами Intel® поколения Cascade Lake или новее.
Заключение
Почти все интерфейсы прошли долгий путь развития от последовательного до параллельного способа передачи данных. Скорости твердотельных накопителей стремительно растут, еще вчера твердотельные накопители были в диковинку, а сегодня NVMe уже не вызывает особого удивления.
Все движения мыши, соединения USB и другие периферийные устройства ПК, такие как принтеры и т. д., называются последовательной связью. Один бит за время.
Пока все хорошо. Но когда дело доходит до протокола TCP, Ethernet и Интернета, он больше не называется последовательной связью. Но это также бит в секунду.
Почему это так? В чем основное отличие? Я не мог понять, почему это не последовательная связь.
Как минимум три причины, возможно:
Кстати, соединение Ethernet с 10 базовыми станциями T отправляет отдельные биты последовательно, но высокоскоростные кабели часто используют различные методы сигнализации для отправки нескольких бит одновременно.
Ethernet может передаваться серийно и обычно до дней 1000BASE-T.
В целом, это намного сложнее, чем последовательное соединение.
Ответ: ISO- OSI .
OSI означает «Объединение открытых систем» (ISO - это Международная организация стандартизации), и это модель, которая определяет структуру, используемую для передачи данных между всеми типами устройств. Каждый уровень представляет собой другой уровень абстракции и добавляет правила или детали, которые определяют протокол связи.
пакете интернет-протоколов :
Ethernet и WiFi - это примеры протоколов, которые могут работать как уровень сетевого доступа, обеспечивая физический носитель и основные правила передачи (например, кодирование символов) для подключения к Интернету.
Несколько человек дали вам хорошие ответы на ваш вопрос.
Но есть еще одно различие, о котором никто еще не упоминал.
Когда мы говорим о последовательных и параллельных периферийных устройствах для ПК, исторически мы говорили о двухточечной ссылке. Один компьютер разговаривает с одним принтером или одним модемом (на кабель). В общем случае есть устройство master , которое контролирует все коммуникации по этим ссылкам и устройствам slave , которые просто делают то, что им говорят.
Когда мы говорим о Ethernet, мы говорим о networking . Несколько компьютеров подключены к сети, и ни один из них не обязательно является ведущим или ведомым. В ранних протоколах Ethernet несколько компьютеров фактически подключались к одному и тому же коаксиальному кабелю. В настоящее время, как правило, Ethernet означает двухточечные соединения, но Ethernet включает протоколы, которые позволяют осуществлять связь с несколькими другими устройствами в одноранговой сети.
Конечно, USB несколько изменяет изображение для периферийных устройств ПК, потому что его многоточечная сеть, но ее все еще периферийное соединение с определенными мастерами и подчиненными устройствами, а не одноранговая сеть.
Итак, я бы сказал, что обсуждение последовательных и параллельных интерфейсов не упоминает о сети, не говоря о TCP или Ethernet, потому что эти вещи живут в совершенно другом мире от периферийных межсоединений. Например, когда вы говорите обо всех видах яблок (Red Delicious, Braeburn и т. Д.), Вы никогда не упоминаете Гроса Мишеля и Кавендиша.
В моей работе в качестве инженера систем управления для проектирования электростанций у нас есть проводные списки ввода-вывода (ввода /вывода) и отдельный список «серийных» точек. Мое предпочтение состоит в том, чтобы называть эти «мягкие» списки точек «сообщенным списком точек», поскольку они обычно основаны на Ethernet (Modbus TCP, DNP3, Profinet и т. Д.). Многие коллеги по-прежнему настаивают на использовании исторического названия «серийного списка». Мне интересно услышать от других о соответствующей номенклатуре таких списков.
Один байт за один раз также называется последовательной связью, за исключением аппаратных пользователей. Никто не заботится о том, как делается сигнализация. Подумайте о модемом. Хотя интерфейс RS-323, управляемый микросхемой UART, может бить биты по одному за раз, фактическая кодировка, выполняемая модемом, может использовать параллельные кодировки, в которых одновременно передаются несколько битов.
Ethernet также был строго последовательным (импульсы основной полосы со скоростью 10 МГц). Современные протоколы Ethernet не являются серийными.
Слово «сериализация» часто используется для обозначения «упаковывать некоторые данные в память в побайтовый формат» (где проблемы порядка бит и т. д. устраняются в некоторых каналах передачи данных и физической коммуникации) .
Главное различие между Параллельным и Последовательным портом состоит в том, чт о Параллельный порт передачи данных является двунаправленным, и имеет возможность одновременной передачи и приёма битов данных, тогда как Последовательный порт является однонаправленным и может передавать данные одновременно только в одном направлении.
Содержание
- Обзор и основные отличия
- Что такое Параллельный порт?
- Что такое Последовательный порт?
- В чем разница между Параллельным и Последовательным портом?
- Заключение
Что такое Параллельный порт?
Разъёмы на кабелях Параллельного порта
Что такое Последовательный порт?
Компьютерная мышь с подключением на последовательный порт RS-232
Стандартный 9-контактный D-образный разъем DB-9 (D-sub) последовательного порта может использоваться для подключения таких устройств, как мышь, модемы, игровые контроллеры и старые принтеры. Это один из старейших интерфейсов, использовавшихся для подключения к компьютеру модема и принтеров. Но современные последовательные порты используются для специализированных устройств, таких как камеры слежения, мониторы с плоским экраном или приемники GPS.
В чем разница между Параллельным и Последовательным портом
Параллельный и Последовательный порт на материнской плате
Производительность. Параллельная передача данных происходит намного быстрее относительно последовательной передачи, даже при той же частоте сигнала. Таким образом, скорость передачи в параллельных портах выше, поскольку они способны передавать сразу несколько потоков данных, тем самым устраняя перекрестные помехи и ошибки. Таким образом, для связи через параллельный порт используется относительно больше проводов. Последовательные порты являются более медленными с точки зрения скорости передачи, поскольку они способны передавать только один поток данных одновременно по одному проводу.
Устройства. Параллельный порт является одним из самых универсальных портов ввода-вывода в системе, поскольку его можно использовать для различных устройств, включая принтеры, оптические приводы, сканеры, внешние CD-ROM жесткие диски и т.д. Последовательный порт может использоваться для подключения таких устройств, как мышь (старые модели), модемы, игровые контроллеры и старые принтеры. Однако современные последовательные порты используются для подключения таких устройств, как камеры видеонаблюдения, мониторы с плоским экраном, приемники GPS, телескопы и инверторы питания.
Заключение
Вам также может понравиться
Разница между Одномодовым и Многомодовым оптоволокном
Основное отличие Одномодового и Многомодового оптического волокна состоит в том, что в Одномодовом оптическом волокне луч света распространяется только по одному пути, […]
Какую модель iPad выбрать в 2021- 2022 году?
Если вы подумываете о покупке нового планшета или обновлении iPad впервые за несколько лет, вы можете обнаружить, что у вас гораздо больше […]
Разница между Компоновщиком и Загрузчиком
Что такое FreeSync и чем он отличается от V-Sync и G-Sync
Современные дисплеи предлагают массу функций. Мы перешли от мерцающих и запаздывающих дисплеев прошлых лет к сверхбыстрым дисплеям, которые реагируют быстрее, чем большинство […]
Семейство технологий Ethernet.
Модификации Ethernet.
| Варианты соединения | Скорость | |
|---|---|---|
| Ethernet | Коаксиальный кабель, оптика, витая пара | 10 Мб/с |
| Fast Ethernet | Оптика, витая пара | 100 Мб/с |
| Gigabit Ethernet | Оптика, витая пара | 1 Гб/с |
| 10G Ethernet | Оптика, витая пара | 10 Гб/с |
Как мы и отметили сразу, различаются, в первую очередь, скорость передачи данных и тип используемого кабеля. На заре развития Ethernet использовались исключительно коаксиальные кабели, и лишь затем появились варианты с витой парой и оптикой, что привело к значительному расширению возможностей. К примеру, использование витой пары дает одновременно:
| Ethernet (10 Мб/с) |
|---|
| 10Base-2 |
| 10Base-5 |
| 10Base-T |
| 10Base-F |
| 10Base-FL |
При этом различная физическая реализация подключения (разные кабели) приводят к возможности использования разных топологий сети. Для 10Base-5 максимально топорно:
А вот 10Base-T уже может использовать полнодуплексную передачу данных:
Здесь, как видите присутствует устройство под названием сетевой концентратор. Поэтому небольшое лирическое отступление на эту тему.
Зачастую термины сетевой концентратор, сетевой коммутатор и маршрутизатор перемешиваются и могут использоваться для описания одного и того же. Но строго говоря, все эти три термина относятся к абсолютно разному типу устройств:
- Сетевой концентратор (хаб) работает на 1-м (физическом) уровне модели OSI и ретранслирует сигнал с одного входящего порта, на несколько исходящих. На этом его функционал заканчивается.
- Сетевой коммутатор (свитч) работает на 2-м (канальном уровне). Здесь также происходит передача данных от одного устройства нескольким, но при этом коммутатор анализирует кадры на предмет MAC-адреса получателя и передает пакет только тому узлу, которому он адресован(!). Адресацию и структуру кадров подробно разберем чуть ниже.
- Маршрутизатор же и вовсе работает на 3-м уровне (сетевом) модели OSI.
Кадр Ethernet.
Вся передаваемая информация поделена на пакеты/кадры, имеющие следующий формат:
Рассмотрим блоки подробнее:
Все поля, кроме поля данных, являются служебными.
При этом контрольная сумма в данном случае никоим образом не может помочь в устранении ошибки, она только сигнализирует о ее наличии. В результате принятый кадр целиком считается некорректным. Это, в свою очередь, приводит к необходимости передать ошибочный кадр еще раз.
При работе он позволяет идентифицировать все устройства в сети и определить, какому именно из них предназначен тот или иной кадр данных. Распределением MAC-адресов занимается регулирующий комитет IEEE Registration Authority, именно сюда производитель сетевого устройства должен обращаться для выделения ему некоего диапазона адресов, которые он сможет использовать для своей продукции.
И на этой ноте заканчиваем вводную теоретическую часть по Ethernet, в дальнейшем приступим к практическому использованию в своих устройствах. До скорого!
Читайте также: