并行通信的基本原理是什么？它與串行通信的區(qū)別在哪？

在通信領(lǐng)域，并行通信和串行通信是兩種常見的通信方式。這兩種方式各有其基本原理和特點(diǎn)，本文將詳細(xì)介紹并行通信的基本原理以及它與串行通信的區(qū)別。

一、并行通信的基本原理

在操作系統(tǒng)中是指，一組程序按獨(dú)立異步的速度執(zhí)行，不等于時(shí)間上的重疊(同一個(gè)時(shí)刻發(fā)生)。要區(qū)別并發(fā)。并發(fā)是指：在同一個(gè)時(shí)間段內(nèi)，兩個(gè)或多個(gè)程序執(zhí)行，有時(shí)間上的重疊。并行也指8位數(shù)據(jù)同時(shí)通過并行線進(jìn)行傳送，這樣數(shù)據(jù)傳送速度大大提高，但并行傳送的線路長(zhǎng)度受到限制，因?yàn)殚L(zhǎng)度增加，干擾就會(huì)增加，數(shù)據(jù)也就容易出錯(cuò)。

并行通信的確具有傳輸速度快、效率高的特點(diǎn)，但同時(shí)它也具有成本高、適用于近距離通信的限制。在集成電路芯片內(nèi)部、同一插件板上各部件之間、同一機(jī)箱內(nèi)個(gè)插件板之間的數(shù)據(jù)傳輸都是并行的，這也是并行通信的一個(gè)重要應(yīng)用場(chǎng)景。

并行接口輸入數(shù)據(jù)的過程如下：

1. 外部設(shè)備首先將數(shù)據(jù)送到接口，并使?fàn)顟B(tài)線“數(shù)據(jù)輸入準(zhǔn)備好”成為高電平。

2. 接口把數(shù)據(jù)接收到數(shù)據(jù)輸入緩沖寄存器的同時(shí)，使“數(shù)據(jù)輸入回答”線變?yōu)楦唠娖?，禁止輸入設(shè)備發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)，作為對(duì)外部設(shè)備的響應(yīng)。

3. 外部設(shè)備接到此信號(hào)，便撤除數(shù)據(jù)和“數(shù)據(jù)輸入準(zhǔn)備好”信號(hào)。

4. 數(shù)據(jù)到達(dá)接口中后，接口會(huì)在狀態(tài)寄存器中設(shè)置“輸入準(zhǔn)備好”狀態(tài)位，以便CPU對(duì)其進(jìn)行查詢，接口也可以在此時(shí)向CPU發(fā)一個(gè)中斷請(qǐng)求。

5. CPU從并行接口中讀取數(shù)據(jù)后，接口會(huì)自動(dòng)清除狀態(tài)寄存器中的“輸入準(zhǔn)備好”狀態(tài)位，并且使數(shù)據(jù)總線處于高阻狀態(tài)。此后，又可以開始下一個(gè)輸入過程。

二、串行通信的基本原理

串行通信(英語(yǔ)：Serial communication)是指在計(jì)算機(jī)總線或其他數(shù)據(jù)通道上，每次傳輸一個(gè)位元數(shù)據(jù)，并連續(xù)進(jìn)行以上單次過程的通信方式。與之對(duì)應(yīng)的是并行通信，它在串行端口上通過一次同時(shí)傳輸若干位元數(shù)據(jù)的方式進(jìn)行通信。串行通信被用于長(zhǎng)距離通信以及大多數(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，在這些應(yīng)用場(chǎng)合里，電纜和同步化使并行通信實(shí)際應(yīng)用面臨困難。憑借著其改善的信號(hào)完整性和傳播速度，串行通信總線正在變得越來越普遍，甚至在短程距離的應(yīng)用中，其優(yōu)越性已經(jīng)開始超越并行總線不需要串行化元件(serializer)，并解決了諸如時(shí)鐘偏移(Clock skew)、互聯(lián)密度(interconnect density)等缺點(diǎn)。

串行通信被用于長(zhǎng)距離通信和大多數(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)殡娎|和同步化使得并行通信在實(shí)際應(yīng)用中面臨困難。串行通信的優(yōu)點(diǎn)包括改善的信號(hào)完整性、傳播速度快、不需要串行化元件等。此外，串行通信還可以解決諸如時(shí)鐘偏移、互聯(lián)密度等并行通信存在的問題。在串行通信中，數(shù)據(jù)以位為單位依次傳輸，因此傳輸速度較慢，但是可以通過提高波特率來提高傳輸速度。此外，串行通信還可以通過差分信號(hào)傳輸方式來提高信號(hào)的抗干擾性。

如果集成電路具有更多的引腳的話，那么它的價(jià)格通常會(huì)更加昂貴。為了減少封裝中的引腳數(shù)，許多集成電路在速度不是特別重要的情況下，使用串行總線來傳輸數(shù)據(jù)。這樣的低價(jià)串行總線的例子有序列周邊接口(Serial Peripheral Interface Bus，SPI)、I2C、UNI/O、1-Wire等。

三、并行通信與串行通信的區(qū)別

1. 傳輸速度：并行通信的傳輸速度較快，因?yàn)樗梢酝瑫r(shí)傳輸多個(gè)數(shù)據(jù)位。而串行通信的傳輸速度相對(duì)較慢，因?yàn)樗枰鹞粋鬏敂?shù)據(jù)。

2. 通道數(shù)量：并行通信需要多個(gè)通道進(jìn)行傳輸，每個(gè)通道負(fù)責(zé)傳輸一個(gè)數(shù)據(jù)位。而串行通信只需要一個(gè)通道進(jìn)行傳輸，所有數(shù)據(jù)位都通過一個(gè)通道進(jìn)行傳輸。

3. 適用場(chǎng)景：并行通信適用于需要高速、大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱?chǎng)景，如計(jì)算機(jī)內(nèi)部總線、高速網(wǎng)絡(luò)等。而串行通信適用于需要長(zhǎng)距離、低速、成本較低的場(chǎng)景，如電話線、串口通信等。

并行通信和串行通信各有其基本原理和特點(diǎn)，選擇使用哪種通信方式需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求和場(chǎng)景來決定。