Скорость передачи данных

Скорость, с которой биты передаются от одного вычислительного компонента к другому, измеряется в битах в секунду (бит/с). Широкое распространение также получили такие единицы измерения, как Кбит/с (килобит в секунду, рав­ный 1000 бит/с), Мбит/с (мегабит в секунду, равный миллиону бит/с) и Гбит/с (гигабит в секунду, равный миллиарду бит/с). В каждом случае максимальная скорость передачи данных зависит от типа используемой линии связи и техноло­гии, примененной для ее реализации.

Существуют два основных типа соединений: параллельный и последователь­ный. Указанные термины определяют способ, который используется для переда­чи отдельных битов в комбинации по отношению друг к другу. При параллель­ной передаче несколько битов передаются одновременно, каждый по отдельной линии связи. Такой способ позволяет повысить скорость передачи данных, одна­ко требует использования относительно сложных соединений. В качестве приме­ров таких соединений можно привести внутреннюю шину компьютера и боль­шинство соединений между компьютером и его периферийными устройствами, например устройствами массовой памяти или принтерами. В этих случаях ско­рость передачи данных измеряется обычно в Мбит/с и даже выше.

Конструкция шины

Конструирование шины компьютера всегда было очень сложной задачей. Например, проводники в плохо разработанной шине способны вести себя как небольшие антенны и ловить сигналы различных передач (радио, телевидение и т.д.), что вызывает нарушения во взаимодействиях центрального процессора ком­пьютера, его основной памяти и периферийных устройств. Более того, длина шины (у настольного компью­тера она равна примерно пятнадцати сантиметрам) намного превышает длину "проводников" внутри цен­трального процессора (длина которых измеряется в микронах). Поэтому прохождение сигналов через шину занимает существенно больше времени, чем требуется для передачи сигналов внутри центрального про­цессора. В результате технология изготовления шин находится в постоянной погоне за бурно развиваю­щимися технологиями центральных процессоров. В современных компьютерах используется ряд различных

конструкций шин. Основные отличия этих шин заключаются в объеме передаваемой одновременно инфор­мации, скорости изменения сигналов в шине, а также в физических свойствах соединений между шиной и платами контроллеров. Важнейшими типами используемых в настоящее время шин являются ISA (Industrial Standard Architecture- стандартная промышленная архитектура), EISA (Extended Industrial Standard Architecture - усовершенствованная стандартная промышленная архитектура) и PCI (Peripheral Component Interconnect - соединение периферийных компонентов).

Различают шины параллельные и последовательные. Параллельные шины представляют собой несколько параллельных линий, каждая из которых за один такт передает один бит, а следовательно, вся шина передает некоторую последовательность бит. В противоположность этому, при последовательной передаче в каждый мо­мент по соединению передается только один бит данных. В результате передача данных происходит медленнее, однако соединение более простое, так как все би­ты последовательно, один за другим, передаются по одной и той же линии свя­зи. Последовательные соединения чаще всего используются для связи между разными компьютерами, где простота соединений позволяет достичь существен­ной экономии ресурсов.

Например, существующие телефонные линии, как раньше, так и сейчас, представляют собой основное средство обеспечения связи между компьютерами. Используемые для этого средства унаследовали от телефонных сетей принцип последовательной передачи данных с помощью звуковых сигналов. Взаимодейст­вие компьютеров через подобные линии связи осуществляется посредством пре­образования исходных битовых комбинаций в звуковые сигналы с помощью специальных устройств, называемых модемами (сокращение от модулятор-демодулятор). Затем полученные звуковые сигналы последовательно, один за другим, посылаются по телефонным линиям, после чего на приемной стороне вновь преобразуются другим модемом в битовые комбинации.

На практике простое представление битовых комбинаций в виде звуковых сигналов различной частоты (что называется частотной манипуляцией) исполь­зуется только при низкоскоростных передачах со скоростью до 1200 бит/с. Для того чтобы добиться скорости 2400 бит/с, 9600 бит/с и выше, модем комбиниру­ет изменения частоты тона, его амплитуды (громкости) и фазы (степени задерж­ки передачи сигнала). А для достижения еще более высоких скоростей передачи данных часто применяются способы сжатия данных, что позволяет получить скорость передачи до 57,6 Кбит/с.

Такая скорость передачи данных является предельной для обычных телефонных линий, хотя этот уровень уже не удовлетворяет запросы современных пользователей. Время, необходимое для передачи обычной фотографии (файл, размером приблизи­тельно в один мегабайт), при скорости 57,6 Кбит/с измеряется в минутах. В резуль­тате передача видеоинформации со скоростью, соответствующей скорости ее про­смотра, оказывается практически невозможной. Поэтому разработка новых техноло­гий межкомпьютерной связи имеет весьма важное значение. В качестве примера можно привести разработку оптоволоконного кабеля, допускающего передачу дан­ных со скоростью, измеряемой в сотнях Мбит/с и даже Гбит/с.

Другие типы архитектуры компьютеров

Для расширения кругозора целесообразно рассмотреть некоторые варианты архитектуры построения компьютеров, отличающиеся от той архитектуры, речь о которой шла в предыдущих разделах этой главы.