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Parallele Datenübertragungen übertragen digitale Daten über mehrere Leitungen gleichzeitig Die Übertragung erfolgt dabei
Parallele Datenübertragung
Parallele Datenübertragungen übertragen digitale Daten über mehrere Leitungen gleichzeitig. Die Übertragung erfolgt dabei auf mehreren physischen Leitungen nebeneinander oder über mehrere Kanäle zur gleichen Zeit im „Gleichschritt“.
Werden nur binäre Symbole mit zwei möglichen Zuständen eingesetzt, so entspricht ein Symbol einem Bit, welches pro Datenpfad übertragen werden kann. Bei n parallelen Datenpfaden können n Bits in einem Schritt parallel übertragen werden.
Die parallele Übertragung über mehrere serielle Datenkanäle unterscheidet sich grundlegend von einer echt parallelen Datenübertragung in der Weise, dass dort auf der unteren Hardwareebene alle Kanäle unabhängig voneinander übertragen und Laufzeitunterschiede irrelevant sind. Bei echt parallelen Übertragungen dagegen arbeiten alle Datenkanäle streng mit einem gemeinsamen Taktregime und sind dadurch sehr empfindlich auf Laufzeitunterschiede der Kanäle.
Allgemeines
Parallele Schnittstellen arbeiten in den meisten Fällen mit 8 oder 16 Kanälen. Prinzipiell ist jede andere Zahl größer als 1 möglich. Zur Synchronisation sind zusätzliche Leitungen notwendig. Meist sind das Leitungen zur Datenflusskontrolle oder zur Synchronisation (Strobe, Taktsignale).
Eine Umsetzung zwischen der parallelen und der seriellen Datenübertragung kann mittels spezieller Baugruppen erfolgen, welche als SerDes bezeichnet werden.
Nachteil
Der wesentliche Nachteil der parallelen Datenübertragung – neben dem Umstand, viele parallele Datenübertragungspfade zu benötigen – ist der Umstand, dass die einzelnen Laufzeiten entlang der parallelen Leitungen nicht alle exakt gleich sind. Diese Ungleichheiten können z. B. durch kleine Abweichung in den Leitungslängen und anderen Toleranzen im physikalischen Aufbau der Übertragungsstrecke bedingt sein. Dadurch kommt es, insbesondere bei höheren Schrittgeschwindigkeiten, zu Empfangsfehlern bzw. einer Beschränkung der Schrittgeschwindigkeit und damit der Datenübertragungsrate. Aus diesem Grund werden bei höheren Übertragungsraten serielle Übertragungsverfahren eingesetzt, auch wenn durch die serielle Aneinanderreihung der einzelnen Symbole hohe Symbolraten und große Bandbreiten die Folge sind.
In diesem Fall wird durch mäanderförmige Leiterbahnführungen auf den Leiterplatten versucht, eine möglichst identische Laufzeit zwischen den einzelnen Signalen sicherzustellen. Die Mäanderform dient dazu, dass alle Leiterbahnen fast exakt die gleiche Länge zueinander aufweisen. Zusätzlich werden in den einzelnen Schaltkreisen, wie den DDR-SDRAM-Chips, Delay-Locked Loops (DLL) angewendet, welche Laufzeitunterschiede dynamisch ausgleichen und so eine parallele Datenübertragung bei hohen Taktraten sicherstellen.
Beispiele für parallele Datenübertragungen, die durch serielle Schnittstellen abgelöst wurden, sind:
- die ATA/ATAPI-Schnittstelle, abgelöst durch die SATA-Schnittstelle
- PCI, abgelöst durch PCI-Express
- die SCSI-Busvarianten, weiterentwickelt als Fibre Channel. Trotz drastischer Reduzierung der Übertragungsleitungen wurden die Bussysteme dabei um etwa den Faktor 2 schneller.
Literatur
- Dietmar Lochmann: Digitale Nachrichtentechnik. 2. Auflage. Verlag Technik Berlin, 1997, ISBN 3-341-01184-6.
- Roland Hellmann: Rechnerarchitektur. Einführung in den Aufbau moderner Computer, 2. Auflage, de Gruyter Verlag, Berlin / Boston 2016, ISBN 978-3-11-044605-0.
- Thomas Flik: Mikroprozessortechnik und Rechnerstrukturen. 7. Auflage. Springer Verlag, Berlin / Heidelberg 2005, ISBN 3-540-22270-7.
- Ekbert Hering, Klaus Bressler, Jürgen Gutekunst: Elektronik für Ingenieure und Naturwissenschaftler. Springer Verlag, Berlin/Heidelberg 2014, ISBN 978-3-642-05499-0.
- Hans Liebig: Rechnerorganisation. Die Prinzipien, 3. Auflage, Springer Verlag, Berlin / Heidelberg 2003, ISBN 978-3-540-00027-3.
Einzelnachweise
- DDR Interface Design Implementation. Lattice Semiconductor, 2004, archiviert vom am 18. März 2006; abgerufen am 4. März 2014. Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.
Weblinks
- Datenübertragung (abgerufen am 18. September 2017)
- RECHNERNETZE II (abgerufen am 18. September 2017)
- Digitale Datenübertragung (abgerufen am 18. September 2017)
- Netzwerke (abgerufen am 18. September 2017)
Autor: www.NiNa.Az
Veröffentlichungsdatum:
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Parallele Datenubertragungen ubertragen digitale Daten uber mehrere Leitungen gleichzeitig Die Ubertragung erfolgt dabei auf mehreren physischen Leitungen nebeneinander oder uber mehrere Kanale zur gleichen Zeit im Gleichschritt Parallele und serielle Datenubertragung im Vergleich Werden nur binare Symbole mit zwei moglichen Zustanden eingesetzt so entspricht ein Symbol einem Bit welches pro Datenpfad ubertragen werden kann Bei n parallelen Datenpfaden konnen n Bits in einem Schritt parallel ubertragen werden Die parallele Ubertragung uber mehrere serielle Datenkanale unterscheidet sich grundlegend von einer echt parallelen Datenubertragung in der Weise dass dort auf der unteren Hardwareebene alle Kanale unabhangig voneinander ubertragen und Laufzeitunterschiede irrelevant sind Bei echt parallelen Ubertragungen dagegen arbeiten alle Datenkanale streng mit einem gemeinsamen Taktregime und sind dadurch sehr empfindlich auf Laufzeitunterschiede der Kanale AllgemeinesParallele Schnittstellen arbeiten in den meisten Fallen mit 8 oder 16 Kanalen Prinzipiell ist jede andere Zahl grosser als 1 moglich Zur Synchronisation sind zusatzliche Leitungen notwendig Meist sind das Leitungen zur Datenflusskontrolle oder zur Synchronisation Strobe Taktsignale Eine Umsetzung zwischen der parallelen und der seriellen Datenubertragung kann mittels spezieller Baugruppen erfolgen welche als SerDes bezeichnet werden NachteilDDR3 Speichermodule bei denen zwischen dem Printstecker und den Speicherchips die maanderformig gefuhrten Leiterbahnen zur Laufzeitkorrektur der Bussignale erkennbar sind Der wesentliche Nachteil der parallelen Datenubertragung neben dem Umstand viele parallele Datenubertragungspfade zu benotigen ist der Umstand dass die einzelnen Laufzeiten entlang der parallelen Leitungen nicht alle exakt gleich sind Diese Ungleichheiten konnen z B durch kleine Abweichung in den Leitungslangen und anderen Toleranzen im physikalischen Aufbau der Ubertragungsstrecke bedingt sein Dadurch kommt es insbesondere bei hoheren Schrittgeschwindigkeiten zu Empfangsfehlern bzw einer Beschrankung der Schrittgeschwindigkeit und damit der Datenubertragungsrate Aus diesem Grund werden bei hoheren Ubertragungsraten serielle Ubertragungsverfahren eingesetzt auch wenn durch die serielle Aneinanderreihung der einzelnen Symbole hohe Symbolraten und grosse Bandbreiten die Folge sind In diesem Fall wird durch maanderformige Leiterbahnfuhrungen auf den Leiterplatten versucht eine moglichst identische Laufzeit zwischen den einzelnen Signalen sicherzustellen Die Maanderform dient dazu dass alle Leiterbahnen fast exakt die gleiche Lange zueinander aufweisen Zusatzlich werden in den einzelnen Schaltkreisen wie den DDR SDRAM Chips Delay Locked Loops DLL angewendet welche Laufzeitunterschiede dynamisch ausgleichen und so eine parallele Datenubertragung bei hohen Taktraten sicherstellen Beispiele fur parallele Datenubertragungen die durch serielle Schnittstellen abgelost wurden sind die ATA ATAPI Schnittstelle abgelost durch die SATA Schnittstelle PCI abgelost durch PCI Express die SCSI Busvarianten weiterentwickelt als Fibre Channel Trotz drastischer Reduzierung der Ubertragungsleitungen wurden die Bussysteme dabei um etwa den Faktor 2 schneller LiteraturDietmar Lochmann Digitale Nachrichtentechnik 2 Auflage Verlag Technik Berlin 1997 ISBN 3 341 01184 6 Roland Hellmann Rechnerarchitektur Einfuhrung in den Aufbau moderner Computer 2 Auflage de Gruyter Verlag Berlin Boston 2016 ISBN 978 3 11 044605 0 Thomas Flik Mikroprozessortechnik und Rechnerstrukturen 7 Auflage Springer Verlag Berlin Heidelberg 2005 ISBN 3 540 22270 7 Ekbert Hering Klaus Bressler Jurgen Gutekunst Elektronik fur Ingenieure und Naturwissenschaftler Springer Verlag Berlin Heidelberg 2014 ISBN 978 3 642 05499 0 Hans Liebig Rechnerorganisation Die Prinzipien 3 Auflage Springer Verlag Berlin Heidelberg 2003 ISBN 978 3 540 00027 3 EinzelnachweiseDDR Interface Design Implementation Lattice Semiconductor 2004 archiviert vom Original am 18 Marz 2006 abgerufen am 4 Marz 2014 Info Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht gepruft Bitte prufe Original und Archivlink gemass Anleitung und entferne dann diesen Hinweis 1 2 WeblinksDatenubertragung abgerufen am 18 September 2017 RECHNERNETZE II abgerufen am 18 September 2017 Digitale Datenubertragung abgerufen am 18 September 2017 Netzwerke abgerufen am 18 September 2017