什么是串行與并行？串行和并行各自有什么優(yōu)越點和應(yīng)用場景？

為什么serdes？

serdes是串行傳輸?shù)囊环N。

串行數(shù)據(jù)傳輸：因為在芯片內(nèi)部數(shù)據(jù)都是并行傳輸?shù)模皇窃谛酒l(fā)送器一端轉(zhuǎn)換為串行形式，在接收器一端又轉(zhuǎn)換回并行數(shù)據(jù)。在兩個芯片之間的串行傳輸過程中 時鐘問題是導(dǎo)致誤碼率降低的瓶頸。

高速電路中，時鐘分為系統(tǒng)同步時鐘和源同步時鐘，在要求長距離且時鐘要求高的情況下兩種時鐘系統(tǒng)都會產(chǎn)生相應(yīng)的問題。從而出現(xiàn)了serdes芯片，在串行數(shù)據(jù)傳輸過程中不傳輸時鐘信號，而是在數(shù)據(jù)的上升沿恢復(fù)出時鐘信號，解決了時鐘不同步出現(xiàn)誤碼的情況。

什么是串行與并行?

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信接口可以分為兩大類：串行接口和并行接口。串行數(shù)據(jù)是把一個數(shù)值(如1字節(jié)，即8bit)進(jìn)行單通道(如一根導(dǎo)線)傳輸，每次傳輸1bit。在接收端，每個比特都被讀出并重新組合為1個字節(jié)。

串行數(shù)據(jù)傳輸

上圖所示的同步串行接口，這表明數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收是由從發(fā)送器到接收器的一個時鐘信號協(xié)調(diào)的(SerDes就是去除了這個時鐘信號)。豎直虛線表明接收器檢測輸入信號高(1)/低電平(0)的時間點，它可能位于每個時鐘脈沖的起始(上升沿)或結(jié)束(下降沿)。上圖中，檢測點在時鐘脈沖的上升沿。注：異步數(shù)據(jù)傳輸方式，它不需要時鐘。

而并行數(shù)據(jù)傳輸，可以將一個完整的字節(jié)(單詞或更大的數(shù)據(jù))一下子從發(fā)送器傳輸?shù)搅私邮掌?。如你所料，并行接口比串行接口快得多，因為并?串行和串行-并行的解/譯碼步驟被省略了。而并行傳輸?shù)娜秉c是：需要足夠數(shù)量的傳輸線(導(dǎo)線)來傳輸單獨的數(shù)字。

并行數(shù)據(jù)傳輸

對于并行數(shù)據(jù)傳輸，只設(shè)置一個控制脈沖(上圖稱為：數(shù)據(jù)選通)是絕對必要的。當(dāng)接收器檢測到要讀入(數(shù)字信號中稱為鎖存)的脈沖時，并行數(shù)據(jù)就排成一列進(jìn)入數(shù)據(jù)寄存器。注：上圖中垂直的虛線代表數(shù)據(jù)被檢測到并載入到接收器寄存器的時間。

串行和并行各自有什么優(yōu)越點和應(yīng)用場景

串行和并行通信各自有其優(yōu)越點和應(yīng)用場景，具體如下：

串行通信的優(yōu)越點：

1. 傳輸距離遠(yuǎn)：串行通信使用單根傳輸線，可以傳輸?shù)木嚯x更遠(yuǎn)，傳輸線的長度可以達(dá)到幾百米甚至幾千米。

2. 傳輸速度快：串行通信可以使用高速傳輸協(xié)議，比如SATA、USB3.0等，可以達(dá)到很高的傳輸速度。

3. 傳輸可靠性高：串行通信使用單根傳輸線，信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性更高，抗干擾能力更強，傳輸數(shù)據(jù)的可靠性更高。

串行通信的應(yīng)用場景：

1. 高速數(shù)據(jù)傳輸：串行通信可以使用高速傳輸協(xié)議，適用于需要高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱鼍?，如存儲設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)通信等。

2. 長距離傳輸：串行通信可以傳輸?shù)木嚯x更遠(yuǎn)，適用于需要長距離傳輸?shù)膱鼍?，如遠(yuǎn)程監(jiān)控、電力通信等。

并行通信的優(yōu)越點：

1. 傳輸速度快：并行通信可以同時傳輸多個比特位，傳輸速度更快，適用于需要高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱鼍啊?/p>

2. 數(shù)據(jù)帶寬大：并行通信可以同時傳輸多個比特位，數(shù)據(jù)帶寬更大，適用于需要大數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱鼍啊?/p>

3. 傳輸效率高：并行通信可以同時傳輸多個比特位，傳輸效率更高，適用于需要高效率數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱鼍啊?/p>

并行通信的應(yīng)用場景：

1. 大數(shù)據(jù)傳輸：并行通信可以同時傳輸多個比特位，數(shù)據(jù)帶寬更大，適用于需要大數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱鼍埃绺咔?a target="_blank">視頻傳輸?shù)取?/p>

2. 高效率數(shù)據(jù)傳輸：并行通信可以同時傳輸多個比特位，傳輸效率更高，適用于需要高效率數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱鼍埃绮⑿杏嬎愕取?/p>

串行和并行各自有什么缺點呢

串行和并行通信各自有其缺點，具體如下：

串行通信的缺點：

1. 數(shù)據(jù)帶寬窄：串行通信采用單根傳輸線，數(shù)據(jù)帶寬相對較窄，無法同時傳輸多個數(shù)據(jù)流。

2. 延遲較高：串行通信需要將數(shù)據(jù)流分成多個數(shù)據(jù)包進(jìn)行傳輸，因此傳輸延遲相對較高。

3. 設(shè)計復(fù)雜：串行通信需要使用調(diào)制解調(diào)器等復(fù)雜的硬件設(shè)計，增加了系統(tǒng)設(shè)計的復(fù)雜性。

并行通信的缺點：

1. 傳輸距離短：并行通信需要使用多根傳輸線，傳輸距離相對較短，無法傳輸長距離數(shù)據(jù)。

2. 抗干擾能力差：并行通信使用多根傳輸線，信號之間容易相互干擾，抗干擾能力較差。

3. 設(shè)計難度大：并行通信需要使用多個傳輸線和多路復(fù)用器等復(fù)雜的硬件設(shè)計，增加了系統(tǒng)設(shè)計的難度。

總的來說，串行通信適用于需要長距離傳輸和高可靠性數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱鼍埃珟捪鄬^窄；并行通信適用于需要高速數(shù)據(jù)傳輸和大數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱鼍埃珎鬏斁嚯x相對較短，抗干擾能力較差。

什么是同步與異步?

同步和異步這兩術(shù)語指的是傳送的數(shù)據(jù)在發(fā)送器和接收器之間的傳遞方式。同步傳輸依靠時鐘信號或傳送脈沖協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)傳送的時間，而異步傳輸不需要這些參量。

同步：同步通信是一種連續(xù)串行傳送數(shù)據(jù)的通信方式，一次通信只傳送一幀信息。這里的信息幀與異步通信中的字符幀不同，通常含有若干個數(shù)據(jù)字符。

采用同步通信時，將許多字符組成一個信息組，這樣，字符可以一個接一個地傳輸，但是，在每組信息(通常稱為幀)的開始要加上同步字符，在沒有信息要傳輸時，要填上空字符，因為同步傳輸不允許有間隙。在同步傳輸過程中，一個字符可以對應(yīng)5～8位。當(dāng)然，對同一個傳輸過程，所有字符對應(yīng)同樣的數(shù)位，比如說n位。這樣，傳輸時，按每n位劃分為一個時間片，發(fā)送端在一個時間片中發(fā)送一個字符，接收端則在一個時間片中接收一個字符。

同步傳輸時，一個信息幀中包含許多字符，每個信息幀用同步字符作為開始，一般將同步字符和空字符用同一個代碼。在整個系統(tǒng)中，由一個統(tǒng)一的時鐘控制發(fā)送端的發(fā)送和空字符用同一個代碼。接收端當(dāng)然是應(yīng)該能識別同步字符的，當(dāng)檢測到有一串?dāng)?shù)位和同步字符相匹配時，就認(rèn)為開始一個信息幀，于是，把此后的數(shù)位作為實際傳輸信息來處理。

異步：異步通信是一種很常用的通信方式。異步通信在發(fā)送字符時，所發(fā)送的字符之間的時間間隔可以是任意的。當(dāng)然，接收端必須時刻做好接收的準(zhǔn)備。發(fā)送端可以在任意時刻開始發(fā)送字符，因此必須在每一個字符的開始和結(jié)束的地方加上標(biāo)志，即加上開始位和停止位，以便使接收端能夠正確地將每一個字符接收下來。異步通信的好處是通信設(shè)備簡單、便宜，但傳輸效率較低(因為開始位和停止位的開銷所占比例較大)。最經(jīng)典的就是串口傳輸。

審核編輯：劉清