การส่งสัญญาณแบบอนุกรมกับแบบขนาน
ความแตกต่างหลักระหว่างการส่งข้อมูลแบบอนุกรมและแบบขนานคือวิธีการส่งข้อมูล ในการส่งข้อมูลแบบอนุกรมจะเป็นแบบต่อเนื่องในขณะที่การส่งข้อมูลแบบขนานจะเป็นแบบพร้อมกัน ในโลกของคอมพิวเตอร์ ข้อมูลถูกส่งแบบดิจิทัลโดยใช้บิต ในการส่งข้อมูลแบบอนุกรม ข้อมูลจะถูกส่งตามลำดับโดยที่บิตต่อจากอีกอันหนึ่งถูกส่งผ่านสายเส้นเดียว ในการส่งข้อมูลแบบขนาน ข้อมูลจะถูกส่งแบบขนานโดยที่หลายบิตถูกส่งพร้อมกันโดยใช้หลายสาย ด้วยเหตุผลหลายประการที่เรากล่าวถึงด้านล่าง การส่งข้อมูลแบบอนุกรมจึงมีข้อดีมากกว่าการส่งข้อมูลแบบขนาน ดังนั้นในปัจจุบันการส่งข้อมูลแบบซีเรียลจึงถูกติดตามในอินเทอร์เฟซที่ใช้กันมากที่สุด เช่น USB, SATA และ PCI Express
การส่งสัญญาณแบบอนุกรมคืออะไร
การส่งสัญญาณแบบอนุกรมหมายถึงการส่งสัญญาณทีละบิตโดยที่การส่งสัญญาณเป็นแบบต่อเนื่อง สมมติว่าเรามีข้อมูลจำนวนหนึ่งไบต์ "10101010" ที่จะส่งผ่านช่องทางการส่งข้อมูลแบบอนุกรม มันส่งทีละนิดทีละน้อย ส่ง "1" แรกแล้วส่ง "0" อีกครั้ง "1" เป็นต้น ดังนั้น โดยพื้นฐานแล้ว จำเป็นต้องใช้สายข้อมูล/สายข้อมูลเพียงเส้นเดียวสำหรับการส่ง และเป็นข้อได้เปรียบเมื่อพิจารณาต้นทุน ทุกวันนี้ เทคโนโลยีการส่งสัญญาณจำนวนมากใช้การส่งสัญญาณแบบอนุกรมเนื่องจากมีข้อดีหลายประการ ข้อได้เปรียบที่สำคัญประการหนึ่งคือ เนื่องจากไม่มีบิตคู่ขนานจึงไม่จำเป็นต้องซิงโครไนซ์ ในกรณีนั้น ความเร็วสัญญาณนาฬิกาสามารถเพิ่มได้ถึงระดับที่สูงมากจนได้อัตราบอดที่ดี ด้วยเหตุผลเดียวกัน คุณจึงสามารถใช้การส่งข้อมูลแบบอนุกรมในระยะทางไกลได้โดยไม่มีปัญหาใดๆ นอกจากนี้ เนื่องจากไม่มีเส้นคู่ขนานในบริเวณใกล้เคียง สัญญาณจึงไม่ได้รับผลกระทบจากปรากฏการณ์ต่างๆ เช่น ครอสทอล์คและการรบกวนจากเส้นข้างเคียง เช่นเดียวกับสิ่งที่เกิดขึ้นในการส่งสัญญาณแบบขนาน
สายสัญญาณอนุกรม
คำว่าการส่งข้อมูลแบบอนุกรมนั้นเชื่อมโยงกับ RS-232 เป็นอย่างมาก ซึ่งเป็นมาตรฐานการสื่อสารแบบอนุกรมที่เปิดตัวในพีซี IBM เมื่อนานมาแล้ว ใช้การส่งข้อมูลแบบอนุกรมและเรียกอีกอย่างว่าพอร์ตอนุกรม USB (Universal Serial Bus) ซึ่งเป็นอินเทอร์เฟซที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในปัจจุบันในอุตสาหกรรมคอมพิวเตอร์ ก็เป็นพอร์ตอนุกรมเช่นกัน อีเธอร์เน็ตที่เราใช้สำหรับเชื่อมต่อเครือข่ายนั้นเป็นไปตามการสื่อสารแบบอนุกรมด้วย SATA (Serial Advanced Technology Attachment) ซึ่งใช้เพื่อแก้ไขฮาร์ดดิสก์และเครื่องอ่านดิสก์แบบออปติคัล ยังเป็นซีเรียลตามชื่อของมันเองเทคโนโลยีการส่งข้อมูลแบบอนุกรมที่รู้จักกันดีอื่นๆ ได้แก่ Fire wire, RS-485, I2C, SPI (Serial Peripheral Interface), MIDI (Musical Instrument Digital Interface) นอกจากนี้ PS/2 ซึ่งใช้สำหรับเชื่อมต่อเมาส์และคีย์บอร์ดยังเป็นแบบอนุกรมอีกด้วย สิ่งสำคัญที่สุดคือ PCI Express ซึ่งใช้เชื่อมต่อการ์ดกราฟิกสมัยใหม่กับพีซีก็เป็นไปตามการส่งข้อมูลแบบอนุกรมด้วย
การส่งสัญญาณแบบขนานคืออะไร
การส่งแบบขนานหมายถึงการส่งบิตข้อมูลแบบขนานพร้อมกัน สมมติว่าเรามีระบบส่งกำลังแบบขนานซึ่งส่งครั้งละ 8 บิต ควรประกอบด้วยสาย/สายไฟแยกกัน 8 เส้น ลองนึกภาพว่าเราต้องการส่งข้อมูลไบต์ “10101010” ผ่านการส่งแบบขนาน ที่นี่บรรทัดแรกส่ง "1" บรรทัดที่สองส่ง "0" และอื่น ๆ พร้อมกัน แต่ละบรรทัดส่งบิตที่สอดคล้องกันในเวลาเดียวกัน ข้อเสียคือควรมีสายไฟหลายเส้นและด้วยเหตุนี้ค่าใช้จ่ายจึงสูง นอกจากนี้ เนื่องจากควรมีพินมากขึ้น พอร์ตและสล็อตจึงใหญ่ขึ้น ทำให้ไม่เหมาะสำหรับอุปกรณ์ฝังตัวขนาดเล็กเมื่อพูดถึงการส่งข้อมูลแบบขนาน สิ่งแรกที่ควรคำนึงถึงคือ การส่งข้อมูลแบบขนานควรจะเร็วกว่า เนื่องจากมีการส่งหลายบิตพร้อมกัน ในทางทฤษฎีต้องเป็นเช่นนั้น แต่ด้วยเหตุผลในทางปฏิบัติ การส่งข้อมูลแบบขนานจึงช้ากว่าการส่งข้อมูลแบบอนุกรม เหตุผลก็คือต้องได้รับบิตข้อมูลแบบขนานทั้งหมดที่ปลายผู้รับก่อนที่จะส่งชุดข้อมูลถัดไป อย่างไรก็ตาม สัญญาณบนสายต่างๆ อาจใช้เวลาต่างกัน ดังนั้นบิตทั้งหมดจะไม่ได้รับพร้อมกัน ดังนั้นสำหรับการซิงโครไนซ์จึงควรมีระยะเวลารอ ด้วยเหตุนี้ ความเร็วสัญญาณนาฬิกาจึงไม่สามารถเพิ่มสูงเท่ากับการส่งข้อมูลแบบอนุกรม และด้วยเหตุนี้ความเร็วของการส่งข้อมูลแบบขนานจึงช้าลง ข้อเสียอีกประการหนึ่งของการส่งสัญญาณแบบขนานคือสายไฟที่อยู่ใกล้เคียงทำให้เกิดปัญหาเช่นการพูดคุยข้ามและการรบกวนซึ่งกันและกันซึ่งทำให้สัญญาณเสื่อมโทรม ด้วยเหตุนี้ การส่งข้อมูลแบบขนานจึงถูกใช้ในระยะทางสั้นๆ
IEEE 1284
การส่งสัญญาณแบบขนานที่โด่งดังที่สุดคือพอร์ตเครื่องพิมพ์ซึ่งเรียกอีกอย่างว่า IEEE 1284 นี่คือพอร์ตที่เรียกว่าพอร์ตขนาน นี้ใช้สำหรับเครื่องพิมพ์ แต่วันนี้ ไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลาย ในอดีต เครื่องอ่านฮาร์ดดิสก์และออปติคัลดิสก์เชื่อมต่อกับพีซีโดยใช้ PATA (Parallel Advanced Technology Attachment) ดังที่เราทราบ พอร์ตเหล่านี้ไม่มีการใช้งานอีกต่อไป เนื่องจากถูกแทนที่ด้วยเทคโนโลยีการส่งข้อมูลแบบอนุกรม SCSI (Small Computer System Interface) และ GPIB (General Purpose Interface Bus) เป็นอินเทอร์เฟซที่โดดเด่นซึ่งใช้ในอุตสาหกรรมที่ใช้การส่งข้อมูลแบบขนาน
อย่างไรก็ตาม สิ่งสำคัญคือต้องรู้ว่าบัสที่เร็วที่สุดในคอมพิวเตอร์ ซึ่งเป็น front side bus ที่เชื่อมต่อ CPU และ RAM เป็นการส่งข้อมูลแบบขนาน
การส่งสัญญาณแบบอนุกรมและแบบขนานต่างกันอย่างไร
• ในการส่งข้อมูลแบบอนุกรม ข้อมูลจะถูกส่งทีละบิต การส่งสัญญาณเป็นแบบต่อเนื่อง ในการส่งข้อมูลแบบขนาน จะมีการส่งข้อมูลหลายบิตพร้อมกันและด้วยเหตุนี้จึงส่งพร้อมกัน
• การส่งข้อมูลแบบอนุกรมต้องการสายเพียงเส้นเดียว แต่การส่งสัญญาณแบบขนานต้องใช้หลายสาย
• ขนาดของบัสอนุกรมโดยทั่วไปจะเล็กกว่าบัสแบบขนานเนื่องจากจำนวนพินน้อยกว่า
• สายส่งแบบอนุกรมจะไม่ประสบปัญหาการรบกวนและปัญหาการพูดคุยข้ามสาย เนื่องจากไม่มีสายใกล้เคียง แต่การส่งสัญญาณแบบขนานประสบปัญหาดังกล่าวเนื่องจากสายที่อยู่ใกล้เคียง
• การส่งข้อมูลแบบอนุกรมสามารถทำได้เร็วขึ้นโดยการเพิ่มอัตรานาฬิกาเป็นค่าที่สูงมากอย่างไรก็ตาม ในการส่งข้อมูลแบบขนาน เพื่อที่จะซิงโครไนซ์การรับบิตทั้งหมดให้ตรงกัน อัตราสัญญาณนาฬิกาจะต้องช้าลง ดังนั้นการส่งแบบขนานโดยทั่วไปจะช้ากว่าการส่งข้อมูลแบบอนุกรม
• สายส่งข้อมูลแบบอนุกรมสามารถส่งข้อมูลไปยังระยะทางที่ไกลมากในขณะที่ไม่ส่งแบบขนาน
• เทคนิคการส่งสัญญาณที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบันคือการส่งสัญญาณแบบอนุกรม
สรุป:
การส่งสัญญาณแบบขนานกับแบบอนุกรม
ปัจจุบันการส่งข้อมูลแบบอนุกรมมีการใช้งานมากกว่าการส่งข้อมูลแบบขนานในอุตสาหกรรมคอมพิวเตอร์ เหตุผลก็คือการส่งข้อมูลแบบอนุกรมสามารถส่งไปได้ไกลด้วยอัตราที่เร็วกว่ามากด้วยต้นทุนที่ต่ำมาก ข้อแตกต่างที่สำคัญคือ การส่งแบบอนุกรมเกี่ยวข้องกับการส่งครั้งละหนึ่งบิต ในขณะที่การส่งข้อมูลแบบขนานเกี่ยวข้องกับการส่งหลายบิตพร้อมกัน การส่งแบบอนุกรมจึงต้องการเพียงสายเดียวในขณะที่การส่งข้อมูลแบบขนานต้องใช้หลายสายUSB, Ethernet, SATA, PCI Express เป็นตัวอย่างสำหรับการใช้การส่งข้อมูลแบบอนุกรม การส่งสัญญาณแบบขนานนั้นไม่ได้ถูกใช้อย่างแพร่หลายในปัจจุบันแต่ถูกใช้ในอดีตในพอร์ตเครื่องพิมพ์และ PATA