علم فردا

تکنولوژی به زبان ساده

شاید واسه شما هم جالب باشه بدونید که چرا انتقال اطلاعات به صورت سریال ، محبوب تر و سریع تر از انتقال موازی هست . تو این پست دلیل علمی این مسئله رو بررسی می کنم پس با من همراه باشید .

درباره ارتباط موازی

قبل از اینکه انتقال اطلاعات در کامپیوتر به صورت سریال انجام بشه ، تمام دیتاها به صورت موازی منتقل میشد . یعنی به ازای هر بیت ، یه دونه سیم در نظر میگرفتن مثلا برای انتقال 8 بیت که یک بایت میشه ، حداقل 8 تا سیم نیاز بود ، این که میگم ” حداقل ” یعنی اینکه سیم های دیگه مثل سیم زمین هم لازمه . اینجوری در هر کلاک پالس ، 8 تا بیت به صورت همزمان ارسال میشد . شکل زیر رو نگاه کنید :

ارتباط موازی – انتقال دیتا به صورت موازی

سیم هایی که تو عکس بالا می بینید ، در واقعیت همون مسیرهای مسی روی بُرد الکترونیکی هست . شکل زیر رو ببینید .

مسیرهای مسی روی مادربورد

پس توی ارتباط موازی به مسیرهای مسی بیشتری نیازه .

درباره ارتباط سریال

در ارتباط سریال به جای اینکه برای هر بیت ، یه سیم در نظر بگیرن ، بیت ها توسط یک سیم و پشت سرهم ارسال میشن . به شکل زیر نگاه کنید .

ارتباط سریال – انتقال دیتا به صورت سریال

هر چی سرعت کلاک پالس بیشتر باشه ، بیت ها سریع تر منتقل میشن . شاید پیش خودتون بگید خب اگه اینجوری باشه که ارتباط موازی خیلی سریع تر از ارتباط سریاله چون 8 تا بیت رو در یک کلاک پالس منتقل می کنه . این حرف درسته اما موقعی درسته که سرعت کلاک پالس سیستم موازی و سیستم سریال برابر باشه .

فرق سرعت انتقال دیتا در ارتباط سریال و موازی

اگه ارتباط سریال و موازی جفتشون با سرعت 100 مگاهرتز کار کنن ، سرعت سیستم موازی ، 8 برابر بیشتر از سیستم سریال هستش . در ارتباط موازی در هر کلاک ، 8 تا بیت می تونه انتقال داده بشه و در ارتباط سریال در هر کلاک یک بیت . حالا اگه سرعت کلاک پالس ارتباط موازی یک هرتز باشه و سرعت کلاک پالس ارتباط سریال 10 هرتز باشه اینجوری سرعت ارتباط سریال بیشتره ، چرا ؟ چون سیستم موازی در هر ثانیه می تونه 8 تا بیت رو انتقال بده اما ارتباط سریال در هر ثانیه می تونه 10 تا بیت رو منتقل کنه . پس 2 تا بیت جلوتر از موازیه . ( وقتی میگیم سرعت کلاک 10 هرتزه یعنی در هر ثانیه 10 تا کلاک پالس زده میشه ) .

پس دلیل اینکه سرعت انتقال دیتا در ارتباط سریال بیشتر از ارتباط موازیه اینه که توی ارتباط سریال ، سرعت کلاک پالس رو زیاد می کنن اما در ارتباط موازی نمیشه بیشتر از یه حدی ، سرعت کلاک پالس رو افزایش داد ، چرا ؟ دلایلش رو در ادامه توضیح میدم .

چرا سرعت کلاک ارتباط موازی نمی تونه زیاد بشه

هر چی فرکانس یه سیگنال کمتر باشه پایداریش بیشتره و مدت زمان بیشتری می تونه تو یه مقدار خاص باقی بمونه اما اگه فرکانس سیگنال بالا باشه انرژی نویز می تونه پایداری کوتاه سیگنال رو تضعیف کنه و کل سیگنال ضعیف میشه . به شکل های زیر دقت کنید :

تاثیر نویز روی سیگنال با فرکانس بالا

همونطور که در عکس بالا می بینید ، بازه زمانی که سیگنال در حالت فعال قرار داره خیلی کمه یعنی اگه یه سیگنال ناخواسته مثل نویز ، روی این سیگنال قرار بگیره می تونه انرژیش رو از بین ببره و اصالت سیگنال میره زیر سوال ! حالا شکل زیر رو ببینید :

تاثیر نویز روی سیگنال فرکانس پایین

تو تصویر بالا می بینید که بازه زمانی سیگنال با فرکانس پایین ، زیاده و نویز حتی اگه روی این سیگنال بیفته فقط قسمتی از سیگنال رو خراب می کنه . چون خود نویز هم سیگنال فرکانس بالاییه و بازه زمانی کمی داره .

تمام این شکل ها نشون دادم و حرفا رو زدم که تاثیر نویز روی فرکانس بالا رو بدونید . پس همچین الکی الکی نمیشه فرکانس کلاک پالس رو افزایش داد . حالا از طرف دیگه ، سیم هایی که به صورت موازی کنار هم قرار میگیرن ، می تونن روی سیم کناری نویز بندازن حالا اگه فرکانس کلاک رو بالا ببریم همون اتفاقی که گفتم روی سیگنال میفته . واسه همین دلایلی که گفتم ، نمیشه فرکانس کلاک رو در سیستم موازی بیش از اندازه زیاد کرد .

مسیرهای مسی مادربورد و عدم همزمانی دیتا

یه مشکل دیگه در مورد ارتباط موازی اینه که باید برای هر بیت ، یه  مسیر مسی جداگونه در نظر بگیرید . یه دفعه می بینی واسه انتقال 8 بیت باید حدود 12  13 تا سیم یا همون مسیر مسی روی مادربورد در نظر گرفته بشه . جدای اینکه شکل ظاهری مادربورد دچار تغییرات میشه و باید بزرگ تر طراحی بشه ، یه مشکل دیگه هم پیش میاد . اونم این که مسیرهای مسی نمی تونن دقیقا مثل هم و با طول یکسان طراحی بشن . یه مسیر اگه یه ذره پیچ و خم داشته باشه ، به خاطر طول مسیر ، دچار تاخیر در انتقال دیتا میشه ، این زمان تاخیر خیلی کمه اما تو کامپیوتر صحبت از نانو ثانیه و پیکو ثانیه است .

پس تا اینجا متوجه شدید که چرا دیگه خیلی کم از ارتباط موازی استفاده میشه . اما دو تا مزیت دیگه در مورد ارتباط سریال وجود داره :

■ در ارتباط سریال سیم کمتری استفاده میشه . شما الان کابل USB رو نگاه کنید کلا 4 تا دونه سیم داره ( فرق سیم و کابل رو بخونید ) این در حالیه که کابل IDE که به هارد های قدیمی می خورد حدود 80 تا سیم داره . خب تولید و چیدمان این سیم ها خیلی هزینه داره .

■ در ارتباط سریال چون به سیم کمتری نیازه پس کیس ، قاب یا هر چیز دیگه ای که قطعات رو داخل خودش جا میده رو می تونیم کوچیکتر بسازیم . نه تنها تو هزینه تولید ، صرفه جویی کردیم ، بلکه سیستم تهویه هوا و خنک سازی هم راحت تر انجام میشه چون فضای کمتری توسط کابل اشغال میشه .

خب دوستان امیدوارم که تفاوت انتقال سریال و موازی رو متوجه شده باشید .

حتما مطالب زیر رو هم بخونید

محمدرضا امين زاده هستم ، مهندس الكترونيك و سردبير مجله علم فردا . علاقه زیادی به سخت افزار دارم ، اگه فرصتی بمونه در زمینه ادیت فیلم و تصویر و طراحی رابط کاربری وب و اندروید مطالعه و تمرین می کنم .