Параллельная передача данных

Data communications - осуществляется по трем каналам связи:

• сигналы синхронизации, тактовые импульсы и т.д., служащие не только для настройки приемных и передающих трактов коммуникации, но и для, собственно, безошибочного приема и распознавания электрических сигналов в виде данных;

• данные, чаще говорят – доступные данные (data available) – собственно данные (информация), которую следует передать;

• шина управления, контроля, обратной связи (data has been used/Not ready) - служит для информирования отправителя о получении данных и готовности получателя к приему следующей порции.

Основное преимущество – высокая скорость передачи данных, недостаток – стоимость и малые расстояния.

Последовательная передача данных

Использует две или три-четыре физические линии связи по одной из которых передаются данные. Различают два основных метода передачи данных – асинхронный метод и синхронный метод.

При асинхронной коммуникации (asynchronous communication) нет отдельной линии связи по которой передавались бы сигналы синхронизации (как в случае параллельной шины). При этом методе данные группируются в некоторую последовательность битов (5-8 бит), каждая из которых имеет свой префикс и суффикс. Префикс является первым битом, который называется стартовым (Start bit) всегда нулевой бит, который сигнализирует о начале передачи байтовой последовательности символов.

В конце последовательности помещается стоповый бит или, вернее, биты (Stop bits) которые служат для перевода линии связи в нормальное состояние ожидания и предназначены для определения конца последовательности информационных символов.

Асинхронный режим является апериодическим режимом передачи с неравномерными промежутками между блоками данных и находит применение, как правило, для низкоскоростных каналов связи.

Stop bit Data Start bit

Direction of flow

Gaps between data units

Необходимо понимать, что как отправитель, так и получатель должны ре-синхронизироваться каждый раз при отправлении очередного байта.

Синхронные коммуникации

Synchronous bit synchronization – строго периодический режим с фиксированной скоростью передачи данных, они требуют применения механизма синхронизации, обеспечивающего согласование таймеров отправителя и получателя. Для координации временных соотношений используются три метода:

• гарантированное изменение состояния;

• отдельный сигнал синхронизации;

• передискретизация (oversampling).

Гарантированное изменение состояния – метод, при котором информация синхронизации встраивается в сам сигнал передачи данных.

Отдельный сигнал синхронизации – метод, в котором используется специальный канал между передатчиком и приемником, по которому передается исключительно информация синхронизации.

Передискретизация – метод, при котором приемник дискретизирует сигнал с более высокой тактовой частотой, чем скорость передачи данных.

Синхронное соединение используется, главным образом, для скоростных каналов связи и передачи мультимедийного трафика, для соединения мейнфреймов и миникомпьютеров. Одна из проблем асинхронной передачи данных связана с очень высокой избыточностью кода. Для каждого байта информационных символов мы вынуждены присовокупить 3-4 бита служебной информации.

Последовательная передача называется синхронной, если точно определен момент отправки и приема каждого бита. При этом поток бит группируется в кадры (frames), нет пустых интервалов, осуществляется синхронизация на протяжении всей передачи. Отсюда высокая скорость передачи данных и, естественно, возможность применения высокоскоростных приложений.

Direction of flow

В случае синхронного соединения исходное сообщение разбивается на достаточно крупные фрагменты (пакеты, кадры, сегменты). Каждый пакет сопровождается служебной информацией содержащейся в заголовке (header) и концевике (tail), который говорит об окончании пакета и приеме его без ошибок. Это позволяет существенно поднять эффективность методов обнаружения и коррекции ошибок, по сравнению с асинхронным методом.

По порядку передачи коммуникации различают: симплексная, полудуплексная и дуплексная или полная дуплексная.

Симплексная (simplex communication)

Данные передаются исключительно в одном направлении (одностороннее движение). Метод в чистом виде используется редко, нет возможности сообщать и корректировать ошибки вовремя. Пример: телевидение.

П олудуплекс (half-duplex communication)

Полудуплексный канал посылает и получает пакеты данных по одной линии связи, но попеременно или с разделением во времени. Пример: СВ радио.

Пример реализации полудуплексного протокола FTP (File Transfers Protocol).

П олный дуплекс (full-duplex communication)

При этом методе данные проходят в обоих направлениях по единственной линии связи одновременно. Это похоже на улицу с двусторонним движением. Пример: телефон.