Последовательное соединение (информатика)

В области телекоммуникаций и информатике под термином последовательное соединение понимают процесс пересылки данных по одному биту за раз (последовательно) по каналу связи или компьютерной шине. Это противопоставляется параллельному соединению, в котором несколько бит отсылаются одновременно по соединению с несколькими параллельными каналами. Последовательное соединение используется для всех протяженных коммуникаций и большинства компьютерных сетей, где стоимость кабеля и сложности с синхронизацией делают использование параллельного соединения неэффективным. Последовательные компьютерные шины становятся все более распространенными даже на коротких расстояниях, по мере улучшения обеспечения целостности сигнала и скорости передачи данных в новых технологиях последовательной передачи она начинает перевешивать преимущество простоты параллельной шины (не требуется схема параллельно-последовательного / последовательно-параллельного преобразования, также известная как SerDes) и перекрывать недостатки (расфазировка синхронизирующих импульсов, плотность межсоединения). Подходящим примером является переход с PCI на PCI Express.

Последовательные шины

Интегральные цепи становятся дороже по мере увеличения числа штырьков. Для уменьшения числа штырьков в системе многие ИЦ используют последовательную шину для передачи данных в случае, когда скорость не так важна. В качестве примеров подобных недорогих последовательных шин можно привести SPI, I²C, UNI/O и 1-Wire.

Сравнение последовательного и параллельного соединений

Коммуникационные соединения, при помощи которых компьютеры—или части компьютеров—взаимодействуют друг с другом, могут быть или последовательными или параллельными. Параллельное соединение передает несколько потоков данных (которые, вероятно, представляют собой определенные биты потока байтов) по нескольким каналам (кабели, дорожки печатных плат, оптоволокно и т. д.); последовательное соединение передает лишь один поток данных.

На первый взгляд кажется, что последовательное соединение должно проигрывать параллельному, так как оно может передавать меньше данных за такт. Однако, зачастую последовательные соединения могут функционировать значительно быстрее по сравнению с параллельными соединениями, и за счет этого достигать более высокой скорости передачи данных. Среди факторов, позволяющих последовательному соединению работать быстрее параллельного, выделяют:

• Нет расфазировки синхронизирующих импульсов между различными каналами (для нескоростных асинхронных последовательных соединений соединений)
• Последовательное соединение требует меньше соединительных кабелей (то есть проводов/волокон) и поэтому занимает меньше пространства. Дополнительное пространство позволяет использовать более лучшую изоляцию канала от влияния окружающей среды
• Перекрестные помехи существенно ниже, так как там меньше расположенных рядом проводников.

Во многих случаях, последовательное соединение является лучшим выбором, так как оно дешевле в реализации. Множество ИС имеют последовательный интерфейс, которые, в отличие от параллельных интерфейсов, имеют меньше штырьков и за счет этого дешевле.

Примеры архитектур последовательных соединений

• Азбука Морзе, используемая на телеграфе
• RS-232 (низкоскоростной, реализуется последовательными портами)
• RS-422
• RS-423
• RS-485
• I²C
• SPI
• ARINC 818 Avionics Digital Video Bus
• USB (управляемая скорость, используется для подключения периферии к компьютеру)
• FireWire
• Ethernet
• Fibre Channel (высокая скорость, используется для подключения компьютеров к устройствам хранения данных)
• InfiniBand (очень высокая скорость, сравнимая с PCI)
• MIDI — управление электронными музыкальными инструментами
• DMX512 — управление театральной подсветкой
• SDI-12 — промышленный протокол для сенсоров
• Serial Attached SCSI
• Serial ATA
• SpaceWire — коммуникационная сеть в космических аппаратах
• HyperTransport
• PCI Express
• SONET и SDH (высокоскоростная телекоммуникация по оптическим фильтрам)
• T-1, E-1 и их варианты (высокоскоростная телекоммуникация по медной паре)
• MIL-STD-1553A/B

См. также

• Передача данных
• Шина

• Параллельное соединение, является противоположностью последовательного соединения.
• Асинхронное последовательное соединение
• Сравнение использования синхронных и асинхронных сигналов
• Список пропускных способностей интерфейсов передачи данных

• 8N1
• Федеральный стандарт 1037C
• MIL-STD-188

Ссылки

• Serial Interface Tutorial for Robotics (содержит множество практических примеров)  (англ.)
• Список последовательных интерфейсов (с разъемами)  (англ.)
• Wiki:SerialPorts  (англ.)
• Visual studio 2008 coding for Serial communication  (англ.)