Параллельные и последовательные соединения

Главная / Техническая документация / Параллельные и последовательные соединения

   Прежде чем приступить к созданию аккумулятора, важно разобраться, в чем разница между параллельным и последовательным подключением, в противном случае вы можете оказаться в опасной ситуации – произойдет короткое замыкание аккумуляторных элементов и, возможно, возгорание.

   Не волнуйтесь, параллельные и последовательные соединения очень просты для понимания. Когда вы узнаете, как они работают, вы точно сможете избежать опасных сценариев и безопасно построить свой аккумулятор.

 

Параллельные соединения

   Начнем с параллельных соединений. Параллельное соединение между элементами батареи представляет собой соединение, в котором все положительные клеммы ячеек соединены вместе, и все отрицательные клеммы также соединены вместе, но отдельно от положительных.

   На приведенном выше рисунке,  показаны одна, две и три ячейки, соединенные параллельно. Теоретически, вы можете соединить бесконечное количество ячеек параллельно, просто выстроив их в ряд и соединив все положительные, а затем и все отрицательные клеммы вместе.

   При параллельном соединении элементов батареи вы увеличиваете их емкость. По сути, вы создаете один большой аккумулятор из нескольких меньших. Общая емкость объединенных ячеек равна количеству параллельно соединенных ячеек, умноженному на емкость каждой ячейки. Например, если вы используете ячейки 3,5Ач (3500мАч) и параллельно соединяете две ячейки, вы создали одну ячейку 7Ач. Если бы вы сделали то же самое с тремя ячейками, вы бы создали ячейку 10,5Ач. Это показано на рисунке ниже.

   Итак, теперь вы понимаете, как работают параллельные соединения и как с их помощью можно создать более крупные аккумуляторные батареи с большей емкостью. Такие крупные батареи часто называют параллельными модулями или параллельными группами (иногда просто «модулями», «параллелями» для краткости).

   Международное обозначение «Р» (Parallel).

   Другое дополнительное преимущество создания параллельных групп, заключается в том, что они могут поддерживать больший ток, чем отдельные ячейки, из которых они собраны. Допустим, что ячейки, которые мы подключаем параллельно, могут поддерживать по 5 А. Это означает, что одна ячейка может питать нагрузку только в 5 А, иначе она может перегреться. Если у нас есть две ячейки, соединенные параллельно, мы можем удвоить текущую пропускную способность ячеек. Создав этот двухэлементный модуль, мы теперь можем питать нагрузку 10 А. Если мы объединяем три ячейки параллельно, этот трехэлементный модуль может поддерживать нагрузку 15 А и так далее.

   Именно так вы можете создавать аккумуляторы большей мощности, просто добавляя больше элементов параллельно. Даже «слабые» элементы, подключенные параллельно, могут питать мощную нагрузку. 

 

Последовательные соединения

   Теперь пришло время поговорить о последовательных соединениях. Последовательные соединения, по сути, являются противоположностью параллельных. При последовательном соединении вы соединяете положительную клемму одной ячейки с отрицательной клеммой следующей ячейки. Можно провести аналогию с расположением батареек в обычном фонарике — они выстраиваются в линию, и положительный конец одной батарейки, прижимается к отрицательному концу другой.

    При использовании наборов E-WOLF, вы не можете расположить батарейки в горизонтально, как на картинке выше. Вместо этого вы будете использовать шины для создания такого же электрического соединения, но уже в другой физической ориентации. Таким образом, клетки будут размещены вертикально, но это будет то же самое, если говорить на языке электрика.

   На рисунке ниже показано, как можно создать последовательное соединение между тремя батарейками, используя крышки E-WOLF.

    Это соединение может быть продлено, теоретически до бесконечности, для создания длинных последовательных соединений. Рисунок ниже показывает восемь ячеек, соединенных последовательно.

  Обратите внимание, что на схеме ниже, каждая шина, выполняющая последовательное соединение, чередуется. Например, верх первых двух ячеек соединен, но днища тех же первых двух ячеек не соединены. Для каждой шины, выполняющей последовательное соединение в верхней части ячеек, одно и то же местоположение не подключается в нижней части ячеек, и наоборот. Это чрезвычайно важно. Если бы вы соединяли верхнюю и нижнюю части ячеек, произошло бы короткое замыкание.

   ВАЖНО: помните, параллельные ячейки соединены как сверху, так и снизу ячеек, только потому, что они обращены в одну сторону. Когда ячейки обращены в разные стороны (при последовательном соединении), вы должны быть осторожны, чтобы не соединить верх и низ одинаковых ячеек. Вы сразу поймете, что совершили эту ошибку, ведь шины будут создавать искры, когда они касаются клемм ячейки.

  Последовательные соединения не изменяют емкость ячеек, измеряемых в ампер-часах, как это делают параллельные соединения. Вместо этого последовательные соединения изменяют напряжение комбинированных ячеек.

Международное обозначение «S» (Series).

   Например, в нашем примере  у нас есть группа из 3 ячеек. Если каждая из них имеет номинальное напряжение 3,7 В, то мы просто сложим напряжения всех ячеек последовательно. Для нашего модуля это даст нам 3,7 В + 3,7 В + 3,7 В = 11,1 В. В качестве альтернативы, вы можете умножить количество последовательно соединенных ячеек на напряжение каждой ячейки. Так для модуля с 8 ячейками 29,6 В напряжения.

  Даже если общее напряжение изменяется при последовательном подключении, емкость в ампер-часах останется неизменной. Следовательно, в итоге аккумулятор из 3 ячеек дает 11,1 В на 3,5 Ач.

 

Комбинирование параллельных и последовательных соединений

   Чтобы собрать аккумулятор, почти наверняка придётся сочетать как параллельные, так и последовательные соединения. Параллельные соединения увеличат емкость батарейного блока, а последовательные соединения увеличат напряжение. Контролируя количество ячеек подключенных последовательно и параллельно, вы можете получить характеристики для удовлетворения всех ваших потребностей.

   Предположим, что мы хотим построить аккумулятор на 36 В 10 Ач. Начнем с емкости. Чтобы достичь 10 Ач, нам понадобится соединить несколько ячеек параллельно. Если у нас есть ячейки 2 Ач, то нам понадобится пять ячеек, если у нас есть ячейки по 2,5 Ач — четыре ячейки. Далее рассмотрим напряжение. Если нам нужно достичь напряжения в 36 В, то соединив десять ячеек по 3,7 В последовательно,  получим 37 В.

   Существует несколько способов создания аккумулятора, подобного этому, но общий метод состоит в том, чтобы сначала создать 10 параллельных групп по три ячейки в каждой, а затем соединить их вместе последовательно (Международное обозначение этой сборки 3p10s). Тем не менее, с помощью набора E-WOLF мы могли бы соединить все 30 крышек для каждой стороны, затем поместить в них ячейки и прижать обе стороны крышек вместе. Тогда нужно использовать наши шины для последовательного и параллельного подключения.

Параллельное и последовательное соединение. Последовательное и параллельное соединения проводников

В физике изучается тема про параллельное и последовательное соединение, причем это могут быть не только проводники, но и конденсаторы. Здесь важно не запутаться в том, как выглядит каждое из них на схеме. А уже потом применять конкретные формулы. Их, кстати, нужно помнить наизусть.

Как различить эти два соединения?

Внимательно посмотрите на схему. Если провода представить как дорогу, то машины на ней будут играть роль резисторов. На прямой дороге без каких-либо разветвлений машины едут одна за другой, в цепочку. Так же выглядит и последовательное соединение проводников. Дорога в этом случае может иметь неограниченное количество поворотов, но ни одного перекрестка. Как бы ни виляла дорога (провода), машины (резисторы) всегда будут расположены друг за другом, по одной цепочке.

Совсем другое дело, если рассматривается параллельное соединение. Тогда резисторы можно сравнить со спортсменами на старте. Они стоят каждый на своей дорожке, но направление движения у них одинаковое, и финиш в одном месте. Так же и резисторы — у каждого из них свой провод, но все они соединены в некоторой точке.

Формулы для силы тока

О ней всегда идет речь в теме «Электричество». Параллельное и последовательное соединение по-разному влияют на величину силы тока в резисторах. Для них выведены формулы, которые можно запомнить. Но достаточно просто запомнить смысл, который в них вкладывается.

Так, ток при последовательном соединении проводников всегда одинаков. То есть в каждом из них значение силы тока не отличается. Провести аналогию можно, если сравнить провод с трубой. В ней вода течет всегда одинаково. И все препятствия на ее пути будут сметаться с одной и той же силой. Так же с силой тока. Поэтому формула общей силы тока в цепи с последовательным соединением резисторов выглядит так:

I _общ = I ₁ = I ₂

Здесь буквой I обозначена сила тока. Это общепринятое обозначение, поэтому его нужно запомнить.

Ток при параллельном соединении уже не будет постоянной величиной. При той же аналогии с трубой получается, что вода разделится на два потока, если у основной трубы будет ответвление. То же явление наблюдается с током, когда на его пути появляется разветвление проводов. Формула общей силы тока при параллельном соединении проводников:

I _общ = I ₁ + I ₂

Если разветвление составлено из проводов, которых больше двух, то в приведенной формуле на такое же количество станет больше слагаемых.

Формулы для напряжения

Когда рассматривается схема, в которой выполнено соединение проводников последовательно, то напряжение на всем участке определяется суммой этих величин на каждом конкретном резисторе. Сравнить эту ситуацию можно с тарелками. Удержать одну из них легко получится одному человеку, вторую рядом он тоже сможет взять, но уже с трудом. Держать в руках три тарелки рядом друг с другом одному человеку уже не удастся, потребуется помощь второго. И так далее. Усилия людей складываются.

Формула для общего напряжения участка цепи с последовательным соединением проводников выглядит так:

U _общ = U ₁ + U ₂, где U — обозначение, принятое для электрического напряжения.

Другая ситуация складывается, если рассматривается параллельное соединение резисторов. Когда тарелки ставятся друг на друга, их по-прежнему может удержать один человек. Поэтому складывать ничего не приходится. Такая же аналогия наблюдается при параллельном соединении проводников. Напряжение на каждом из них одинаковое и равно тому, которое на всех них сразу. Формула общего напряжения такая:

U _общ = U ₁ = U ₂

Формулы для электрического сопротивления

Их уже можно не запоминать, а знать формулу закона Ома и из нее выводить нужную. Из указанного закона следует, что напряжение равно произведению силы тока и сопротивления. То есть U = I * R, где R — сопротивление.

Тогда формула, с которой нужно будет работать, зависит от того, как выполнено соединение проводников:

• последовательно, значит, нужно равенство для напряжения — I_общ * R_общ = I₁ * R₁ + I₂ * R_2;
• параллельно необходимо пользоваться формулой для силы тока — U_общ / R_общ = U₁ / R₁ + U₂ / R₂ .

Далее следуют простые преобразования, которые основываются на том, что в первом равенстве все силы тока имеют одинаковое значение, а во втором — напряжения равны. Значит, их можно сократить. То есть получаются такие выражения:

1. R _общ = R ₁ + R ₂ (для последовательного соединения проводников).
2. 1 / R _общ = 1 / R ₁ + 1 / R ₂ (при параллельном соединении).

При увеличении числа резисторов, которые включены в сеть, изменяется количество слагаемых в этих выражениях.

Стоит отметить, что параллельное и последовательное соединение проводников по-разному влияют на общее сопротивление. Первое из них уменьшает сопротивление участка цепи. Причем оно оказывается меньше самого маленького из использованных резисторов. При последовательном соединении все логично: значения складываются, поэтому общее число всегда будет самым большим.

Работа тока

Предыдущие три величины составляют законы параллельного соединения и последовательного расположения проводников в цепи. Поэтому их знать нужно обязательно. Про работу и мощность необходимо просто запомнить базовую формулу. Она записывается так: А = I * U * t, где А — работа тока, t — время его прохождения по проводнику.

Для того чтобы определить общую работу при последовательном соединении нужно заменить в исходном выражении напряжение. Получится равенство: А = I * (U ₁ + U ₂) * t, раскрыв скобки в котором получится, что работа на всем участке равна их сумме на каждом конкретном потребителе тока.

Аналогично идет рассуждение, если рассматривается схема параллельного соединения. Только заменять полагается силу тока. Но результат будет тот же: А = А ₁ + А ₂.

Мощность тока

При выведении формулы для мощности (обозначение «Р») участка цепи опять нужно пользоваться одной формулой: Р = U * I. После подобных рассуждений получается, что параллельное и последовательное соединение описываются такой формулой для мощности: Р = Р ₁ + Р ₂.

То есть, как бы ни были составлены схемы, общая мощность будет складываться из тех, которые задействованы в работе. Именно этим объясняется тот факт, что нельзя включать в сеть квартиры одновременно много мощных приборов. Она просто не выдержит такой нагрузки.

Как влияет соединение проводников на ремонт новогодней гирлянды?

Сразу же после того, как перегорит одна из лампочек, станет ясно, как они были соединены. При последовательном соединении не будет светиться ни одна из них. Это объясняется тем, что пришедшая в негодность лампа создает разрыв в цепи. Поэтому нужно проверить все, чтобы определить, какая перегорела, заменить ее — и гирлянда станет работать.

Если в ней используется параллельное соединение, то она не перестает работать при неисправности одной из лампочек. Ведь цепь не будет полностью разорвана, а только одна параллельная часть. Чтобы отремонтировать такую гирлянду, не нужно проверять все элементы цепи, а только те, которые не светятся.

Что происходит с цепью, если в нее включены не резисторы, а конденсаторы

При их последовательном соединении наблюдается такая ситуация: заряды от плюсов источника питания поступают только на внешние обкладки крайних конденсаторов. Те, что находятся между ними, просто передают этот заряд по цепочке. Этим объясняется то, что на всех обкладках появляются одинаковые заряды, но имеющие разные знаки. Поэтому электрический заряд каждого конденсатора, соединенного последовательно, можно записать такой формулой:

q _общ = q ₁ = q ₂.

Для того чтобы определить напряжение на каждом конденсаторе, потребуется знание формулы: U = q / С. В ней С — емкость конденсатора.

Общее напряжение подчиняется тому же закону, который справедлив для резисторов. Поэтому, заменив в формуле емкости напряжение на сумму, мы получим, что общую емкость приборов нужно вычислять по формуле:

С = q / (U ₁ + U ₂).

Упростить эту формулу можно, перевернув дроби и заменив отношение напряжения к заряду емкостью. Получается такое равенство: 1 / С = 1 / С ₁ + 1 / С ₂.

Несколько по-другому выглядит ситуация, когда соединение конденсаторов — параллельное. Тогда общий заряд определяется суммой всех зарядов, которые накапливаются на обкладках всех приборов. А значение напряжения по-прежнему определяется по общим законам. Поэтому формула для общей емкости параллельно соединенных конденсаторов выглядит так:

С = (q 1 + q 2 ) / U.

То есть эта величина считается, как сумма каждого из использованных в соединении приборов:

С = С ₁ + С _2.

Как определить общее сопротивление произвольного соединения проводников

То есть такого, в котором последовательные участки сменяют параллельные, и наоборот. Для них по-прежнему справедливы все описанные законы. Только применять их нужно поэтапно.

Сперва полагается мысленно развернуть схему. Если представить ее сложно, то нужно нарисовать то, что получается. Объяснение станет понятнее, если рассмотреть его на конкретном примере (см. рисунок).

Ее удобно начать рисовать с точек Б и В. Их необходимо поставить на некотором удалении друг от друга и от краев листа. Слева к точке Б подходит один провод, а вправо направлены уже два. Точка В, напротив, слева имеет два ответвления, а после нее расположен один провод.

Теперь необходимо заполнить пространство между этими точками. По верхнему проводу нужно расположить три резистора с коэффициентами 2, 3 и 4, а снизу пойдет тот, у которого индекс равен 5. Первые три соединены последовательно. С пятым резистором они параллельны.

Оставшиеся два резистора (первый и шестой) включены последовательно с рассмотренным участком БВ. Поэтому рисунок можно просто дополнить двумя прямоугольниками по обе стороны от выбранных точек. Осталось применить формулы для расчета сопротивления:

• сначала ту, которая приведена для последовательного соединения;
• потом для параллельного;
• и снова для последовательного.

Подобным образом можно развернуть любую, даже очень сложную схему.

Задача на последовательное соединение проводников

Условие. В цепи друг за другом подсоединены две лампы и резистор. Общее напряжение равно 110 В, а сила тока 12 А. Чему равно сопротивление резистора, если каждая лампа рассчитана на напряжение в 40 В?

Решение. Поскольку рассматривается последовательное соединение, формулы его законов известны. Нужно только правильно их применить. Начать с того, чтобы выяснить значение напряжения, которое приходится на резистор. Для этого из общего нужно вычесть два раза напряжение одной лампы. Получается 30 В.

Теперь, когда известны две величины, U и I (вторая из них дана в условии, так как общий ток равен току в каждом последовательном потребителе), можно сосчитать сопротивление резистора по закону Ома. Оно оказывается равным 2,5 Ом.

Ответ. Сопротивление резистора равно 2,5 Ом.

Условие. Имеются три конденсатора с емкостями 20, 25 и 30 мкФ. Определите их общую емкость при последовательном и параллельном соединении.

Решение. Проще начать с параллельного подключения. В этой ситуации все три значения нужно просто сложить. Таким образом, общая емкость оказывается равной 75 мкФ.

Несколько сложнее расчеты будут при последовательном соединении этих конденсаторов. Ведь сначала нужно найти отношения единицы к каждой из этих емкостей, а потом сложить их друг с другом. Получается, что единица, деленная на общую емкость, равна 37/300. Тогда искомая величина получается приблизительно 8 мкФ.

Ответ. Общая емкость при последовательном соединении 8 мкФ, при параллельном — 75 мкФ.

Последовательное и параллельное соединение проводников – изучение формул

4.7

Средняя оценка: 4.7

Всего получено оценок: 195.

4.7

Средняя оценка: 4.7

Всего получено оценок: 195.

Электрические схемы представляют собой набор различных электронных компонент, с помощью которых получают (или преобразовывают) постоянные и переменные электрические сигналы нужной величины, формы и частоты. Для этого элементы схемы соединяют в определенном порядке. Самыми распространенными типами соединений являются последовательное и параллельное соединение проводников.

Закон Ома

Изучение последовательного и параллельного соединения проводников следует начинать с напоминания закона Ома, который является базовым законом при проектировании всех видов электрических схем.

Немецкий физик Георг Ом в 1826 г. экспериментально открыл фундаментальную связь между силой тока I и напряжением U. Ученый установил, что величина тока I в цепи прямо пропорциональна величине напряжения

U, т. е. I ∼ U.

Рис. 1. Закон Ома

Формула закона Ома для однородного участка цепи выглядит следующим образом:

$ I = {U \over R} $ (1),

где: R — величина сопротивления проводника, (Ом).

Полностью закон Ома звучит так: сила тока I для проводника на однородном участке цепи прямо пропорциональна напряжению U на этом участке и обратно пропорциональна сопротивлению проводника R.

Последовательное соединение проводников

Для простоты будем рассматривать соединения проводников на примере резисторов (сопротивлений) R. Если взять два резистора R

₁ и R₂ и соединить их друг за другом (правый контакт резистора R₁ с левым контактом резистора R₂, то это будет последовательное соединение.

Рис. 2. Схема последовательного соединения резисторов

При подключении напряжения U к левому концу R₁ и правому концу R₂ в замкнутой цепи потечет ток I, величина которого будет одинакова для обоих резисторов. Падение напряжений U₁ и U

₂ на сопротивлениях согласно закону Ома будут равны:

$ U_1 = I * R_1 $$ (2), $$ U_2 = I * R_2 $ (3).

Полное напряжение U равно сумме этих напряжений:

$ U = U_1 + U_2 $ (4).

Применив закон Ома для всей цепи, получим:

$ U = I * R_{общ} $ (5),

где R_общ — общее сопротивление всей цепи. Из формул (2), (3) и (4) следует, что:

$ U = I * R = I * R_1 + I * R_2 $ (6).

Сократив обе части уравнения на I, получим:

$ R_{общ} =R_1 + R_2 $ (7).

Если в цепи последовательно соединены N резисторов — R_1, R_2…

R_N, то, воспользовавшись такими же соображениями, можно получить формулу для величины общего сопротивления такой цепи R₀:

$$ R_0 = R_1 + R_2 +…+ R_N $$ (8).

Таким образом, можно сформулировать общее правило: при последовательном соединении резисторов величина общего сопротивления цепи равна сумме сопротивлений включенных резисторов.

Параллельное соединение проводников

Если взять два резистора R₁ и R₂ и соединить их так, что начала (левые концы) соединятся в одной точке, а правые концы соединятся в другой точке, то это и будет параллельное соединение.

Рис. 3. Схема параллельного соединения резисторов

После подключения к левому и правому концам источника напряжения U, в цепи потечет ток. Поскольку R₁ и R₂ могут отличаться друг от друга, то и значения токов I₁ и I₂ через них тоже будут разные. Зная напряжение U, и используя формулу закона Ома, можно рассчитать токи I₁ и I₂ :

$ I_1 = {U \over R_1} $ (9),

$ I_2 = {U \over R_2} $ (10)

Общий ток I в цепи является суммой токов

I₁ и I₂:

$ I = I_1 + I_2 $ (11),

Тогда, используя выражения для токов I₁ и I₂, получим следующую формулу:

${U \over R} = { U \over R_1}+ {U \over R_2}$ (12).

Сокращая обе части последнего уравнения на U, получим следующее выражение для обратной величины общего сопротивления R:

$ {1\over R} = {1 \over R_1}+ {1 \over R_2} $ (13).

Используя последнюю формулу и правило сложения дробей, получим выражение для сопротивления цепи, состоящей из двух резисторов:

$ R = {R_1* R_2 \over R_1 + R_2} $ (14).

Если соединить параллельно N резисторов с одинаковым сопротивлением R₀, то общее сопротивление цепи будет равно:

$ R = {R_0 \over N} $.

Что мы узнали?

Итак, мы узнали, что такое последовательное и параллельное соединение проводников в электрических цепях. Получены формулы для вычисления общих сопротивлений цепей при последовательном и параллельном соединениях.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

Пока никого нет.

Будьте первым!

Оценка доклада

4.7

Средняя оценка: 4.7

Всего получено оценок: 195.

---

А какая ваша оценка?

последовательных и параллельных хранилищ | Компьютерный мир

Практическое руководство

Рассел Кей

Соавтор, Компьютерный мир |

Данные, хранящиеся на диске, состоят из длинных строк (называемых дорожками и секторами) из единиц и нулей. Головки дисков считывают эти строки по одному биту за раз, пока накопитель не наберет нужное количество данных, а затем отправит их в процессор, память или другие запоминающие устройства. То, как диск отправляет эти данные, влияет на общую производительность.

Много лет назад все данные, отправляемые на диски и с дисков, передавались в последовательной форме — один бит отправлялся сразу за другим, используя только один канал или провод.

Подробнее

Computerworld
QuickStudies

Однако с появлением интегральных схем стало возможным и дешевым размещать несколько устройств на одном кристалле кремния, так родился параллельный интерфейс. Обычно для передачи использовалось восемь каналов, что позволяло одновременно отправлять восемь битов (один байт), что было быстрее, чем прямые последовательные соединения. В стандартном параллельном интерфейсе использовался громоздкий и дорогой 36-жильный кабель.

Так почему же поставщики отказываются от параллельных интерфейсов в пользу последовательных, когда нам нужно передавать данные на диски и с дисков быстрее, чем когда-либо?

Например, большинство принтеров больше не имеют параллельных портов. Ноутбуки отказались от традиционных параллельных и последовательных портов в пользу высокоскоростной универсальной последовательной шины и портов IEEE 1394. [Дополнительную информацию об этих технологиях см. в QuickLink 29332.] Теперь мы наблюдаем ту же миграцию в интерфейсах, соединяющих дисковые накопители.

На первый взгляд это кажется нелогичным. Разве параллельный не более эффективен, чем последовательный, с большей пропускной способностью? Не совсем, и, конечно, уже нет. При текущих скоростях параллельная передача имеет несколько недостатков.

Накладные расходы на обработку

Во-первых, помните, что данные сохраняются и извлекаются по одной дорожке за раз, по одному биту за раз. Мы говорим о байтах для удобства, но байт — это просто строка из восьми битов подряд, и в конечном итоге нам приходится обрабатывать каждый бит отдельно.

Таким образом, прежде чем мы сможем отправить байт параллельно на дисковод, мы должны получить эти восемь битов и выстроить их в линию, направив каждый по отдельному проводу. Когда мы выполнили всю обработку и подготовили их все, мы запускаем этот байт.

На другом конце кабеля, когда накопитель получает биты, он должен пройти обратный процесс, чтобы преобразовать этот байт обратно в последовательный поток битов, чтобы записывающие головки дисковода могли записать его на диск.

Чтобы представить это по-другому, подумайте о почти точно обратном процессе — преобразовании параллельного в последовательный для передачи и обратно. Это то, что происходит при отправке азбуки Морзе по телеграфной линии. Сообщение начинается как написанные слова (мыслите параллельно) на листе бумаги. Процессор (т. е. мозг оператора) должен преобразовать каждую букву в серию точек и тире (последовательность), а затем отправить их по сети.

На принимающей стороне другой процессор должен прослушивать эти последовательные точки и тире, а затем преобразовывать их обратно в буквы и слова. Требуется много накладных расходов, потому что среда передачи не соответствует исходному входу или желаемому результату.

Искажение сигнала

При передаче сигнала по проводу или дорожке интегральной схемы дефекты проводов или драйверов интегральных площадок могут замедлить передачу некоторых битов.

При параллельном соединении восемь битов, отправленных одновременно, не достигают другого конца одновременно; некоторые доберутся туда позже, чем другие. Это называется перекос. Чтобы справиться с этим, принимающая сторона должна синхронизироваться с передатчиком и ждать, пока не поступят все биты. Последовательность обработки такова: чтение, ожидание, защелка, ожидание тактового сигнала, передача.

Чем больше проводов и чем больше расстояние между ними, тем больше перекос и выше задержка. Эта задержка ограничивает эффективную тактовую частоту, а также длину и количество параллельных линий, которые можно использовать.

Перекрёстные помехи

Тот факт, что параллельные провода физически связаны, означает, что один сигнал может иногда «отпечатываться» на соседнем проводе. Пока сигналы различны, это не вызывает проблем.

Но по мере того, как биты становятся ближе друг к другу, уровень сигнала ослабевает на расстоянии (особенно на более высоких частотах), и из-за промежуточных разъемов накапливаются паразитные отражения. В результате вероятность ошибки значительно возрастает, и контроллер диска может быть не в состоянии отличить единицу от нуля. Для предотвращения этого необходима дополнительная обработка.

Последовательные шины избегают этого, изменяя сигналы во время передачи, чтобы компенсировать такие потери. В последовательной топологии все пути передачи хорошо контролируются с минимальной изменчивостью, что позволяет последовательной передаче надежно работать на значительно более высоких частотах, чем в параллельных схемах.

Более новые и мелкие серийные номера

Мы уже видели, как последовательные соединения вытесняют параллельные для принтеров и других периферийных устройств. Теперь внутри компьютеров мы заменяем параллельные подключения к дискам и массивам, как SCSI, так и Advanced Technology Attachment (ATA), новой последовательной архитектурой, которая называется Serial Attached SCSI и Serial ATA.

Другие последовательные системные интерфейсы, связанные с системой хранения, включают Serial RapidIO, InfiniBand и Fibre Channel.

Проблемы с параллельным подключением

Кей является писателем Computerworld в Вустере, штат Массачусетс. Вы можете связаться с ним по адресу [email protected].

См. также Computerworld QuickStudies

Новые правила хранения

Истории в этом отчете:

• Примечание редактора: Новые правила хранения
  
• История до сих пор: История RAID
  
• Регулируемое хранение
  
• Медленный переход к управлению жизненным циклом информации
  
• IP-хранилище: сохранение безопасного расстояния может иметь смысл для восстановления данных
  
• Неприятный успех
  
• Первые пользователи iSCSI
  
• Альманах: трусы для хранения
  
• Последовательное и параллельное хранилище
  
• Карьера в сфере хранения: нестандартное мышление
  
• Следующая глава: предсказания о хранении
  
• Викторина по правилам хранения
  
• Обсуждаете сделку по хранению? Повысьте шансы на успех с помощью этих советов
  
• Уничтожение данных: то, что они не могут найти, может дать вам 20 лет
  
• Читатели делятся своими историями
  

Связанный:

• Центр обработки данных

Copyright © 2003 IDG Communications, Inc.

7 неудобных истин о тренде гибридной работы

В чем разница между последовательным и параллельным портом?

`;

Как последовательные, так и параллельные порты являются примерами компьютерных технологий, которые когда-то были передовыми; на протяжении большей части истории персональных компьютеров как последовательный, так и параллельный порт были наиболее распространенными средствами передачи данных и связи. С развитием технологий как последовательный, так и параллельный порты в значительной степени были заменены портами USB, и все меньше новых устройств предназначены для включения последовательного или параллельного порта. Для более старых персональных компьютеров с последовательным и параллельным портом часто требуется кабель-адаптер, чтобы использовать периферийные устройства последнего поколения. Возможно, основное различие между последовательным и параллельным портом заключается в способе передачи информации: параллельный порт может передавать информацию только с жесткого диска, тогда как последовательный порт может передавать информацию как на жесткий диск, так и с него.

Параллельные порты используют 25-контактный разъем, а последовательные порты имеют девятиконтактный адаптер.

Параллельные порты

Из этих двух параллельный порт является более старой конструкцией порта, впервые использованной в начале 1970-х годов, что позволяет подключать принтеры непосредственно к мейнфрейму и выполнять заказы на печать путем ввода раздела кода через командную станцию. Параллельный порт обеспечивает одностороннюю передачу данных от источника к вторичному устройству, такому как принтер. В некоторых кругах параллельный порт стал широко известен как порт принтера, поскольку изначально эта функция была наиболее распространенным применением устройства. Ранние внешние модемы и устройства хранения — пара примеров более широкого использования параллельных портов. С начала 21 века параллельный порт в значительной степени был заменен портом USB, хотя некоторые вспомогательные устройства по-прежнему допускают подключение обоими способами.

Последовательные порты можно найти на старых ноутбуках, но, как правило, они не включены в новое устройство, поскольку они были заменены портами USB.

Параллельные порты обычно имеют как минимум 25-контактные разъемы, которые составляют фактическую соединительную часть устройства. Эти 25 контактов будут совпадать с концом устройства, к которому подключен порт, и именно через контакты передается информация. Каждый контактный разъем выполняет свою функцию.

Параллельные порты были впервые использованы в 1970-х годах для подключения компьютерных принтеров.

Последовательные порты

Одно из ключевых различий между последовательным и параллельным портом заключается в том, что последовательный порт позволяет передавать данные на жесткий диск с удаленного устройства или передавать данные с жесткого диска на удаленное устройство, в отличие от исходящей связи параллельного порта. ; последовательный порт также может называться портом связи или двунаправленным портом. Этот процесс двусторонней связи позволяет подключать рабочие станции к более крупным терминалам, а также к широкому спектру периферийных устройств, таких как внешние жесткие диски или смартфоны. Однако известно, что последовательные порты медленнее, чем параллельные порты, поскольку они могут передавать информацию в двух направлениях одновременно.

Последовательный порт обычно состоит из девяти- или 25-контактных разъемов; несколько разъемов в 25-контактном порту не используются регулярно. Первоначально считалось, что девятиштырьковый порт более компактен и экономичен, но часто он был недостаточно эффективен, чтобы служить своей цели.

Как последовательные, так и параллельные порты в основном заменены портами USB.

Малкольм Татум

После многих лет работы в индустрии телеконференций Майкл решил реализовать свою страсть к мелочи, исследования и письмо, став внештатным писателем на полную ставку. С тех пор он публиковал статьи в множество печатных и онлайн-изданий, в том числе EasyTechJunkie, а его работы также появлялись в поэтических сборниках, религиозные антологии и несколько газет. Другие интересы Малкольма включают коллекционирование виниловых пластинок, мелкие лига бейсбола и велоспорт.

Вам также может понравиться

Рекомендуется

HDMI последовательный или параллельный?

Технология мультимедийного интерфейса высокой четкости (HDMI) — это чудо и революционная инновация в технологии передачи данных. Кабельное соединение передает несжатое видео и сжатое/несжатое аудио между отправляющим и принимающим устройствами.

Сегодня мы с большим интересом рассмотрим, как работает технология, независимо от того, является ли тип связи последовательным или параллельным. Продолжайте читать, чтобы получить исчерпывающие ответы на все ваши вопросы, связанные с HDMI.

Быстрая навигация

• Итак, HDMI — это параллельный или последовательный?
• Как работает HDMI?
• Что такое последовательный и параллельный?
  • 1. Последовательная передача
  • 2. Параллельная передача
  • 3. Что такое последовательный и параллельный порты?
• Универсальная последовательная шина (USB)
• Является ли USB параллельным или последовательным?
• Связь Ethernet последовательная или параллельная?
• Заключительные мысли

Итак, HDMI — параллельный или последовательный?

Простой прямой ответ: HDMI использует параллельное соединение . Причина заключается в том, как он передает данные между устройствами.

Параллельное соединение отправляет данные в нескольких битах по нескольким каналам одновременно. Принцип работы параллельного соединения позволяет передавать данные быстрее и эффективнее.

Как работает HDMI?

 

Технология HDMI поддерживает качество звука и видео, поступающих от отправителя, например, с проигрывателя HD-DVD. Поддержание качества возможно благодаря встроенной функции дифференциальной сигнализации с минимизацией передачи (TMDS) .

TMDS кодирует передачу данных по последовательным соединениям для предотвращения электромагнитных помех внутри кабеля. Передача информации включает информацию о времени, используемую для восстановления любых потерянных данных. Процесс под названием восстановление часов.

Поскольку кабели HDMI состоят из витой пары кабелей, они работают вместе, так как один из них несет актуальную информацию о сигнале. Другой кабель передает обратную версию данных, чтобы технология HDMI могла сравнивать их с исходной копией.

Так он компенсирует потерю информации при передаче.

HDMI имеет систему High Bandwidth Digital Content Protection (HDCP) для обеспечения безопасности.

Система работает, проверяя зашифрованную исходную информацию, чтобы убедиться, что она соответствует ключу дешифрования на устройстве-получателе. Процедура шифрования и дешифрования также известна как рукопожатие.

При попытке перехвата или изменении шифровальной информации устройство-отправитель убивает процесс связи.

Иногда эта функция дает сбой и прекращает законную передачу, и вы можете решить эту проблему, перезагрузив устройство.

Что такое последовательный и параллельный?

В мире технологий, особенно в области передачи данных, термины «последовательный» и «параллельный» означают, как информация передается от одного цифрового устройства к другому. Информация может быть отправлена ​​с хоста в битах либо по одному каналу, либо по нескольким каналам.

1. Последовательная передача

Последовательная передача подразумевает побитовую передачу данных по одному и тому же каналу.

Биты данных собираются как единое целое перед передачей в побитовой форме от отправителя. Получатель должен получить начальный бит данных в пункте назначения, чтобы получить следующий бит.

Затем принимающее устройство разбирает данные после получения всей битовой информации.

При последовательной передаче данные передаются с меньшей скоростью, чем при параллельном соединении. Последовательные передачи обычно полезны для передачи данных на большие расстояния.

Последовательная передача имеет две разновидности. Они есть;

Синхронная последовательная передача

В этом формате связи передача происходит постоянно и непрерывно под диктовку главного тактового сигнала. Он отправляет биты данных по каналу связи каждый раз, когда есть тактовый импульс.

Таким образом, точность передачи данных сильно зависит от времени синхронизации обоих устройств. В результате меньше ошибок синхронизации и более быстрая передача данных.

Асинхронная последовательная передача

Здесь передача битов данных происходит без помощи тактового сигнала. Вместо этого у каждого устройства есть часы, которые работают независимо.

Для синхронизации передачи отправитель использует стартовый и стоповый биты. При получении данных получатель удаляет стартовый и стоповый биты.

Для передачи отправитель преобразует информацию в параллель, которую получатель изменит обратно на серию при получении.

2. Параллельная передача

В отличие от последовательной передачи, параллельная передача использует несколько каналов одновременно. Сообщение использует различные каналы, находящиеся в кабеле. Таким образом, параллельный кабель связи представляет собой один кабель, содержащий несколько проводов внутри.

Наличие нескольких каналов дает преимущество перед последовательной связью, поскольку параллельная связь позволяет быстрее передавать больше битов данных.

Параллельная передача не требует преобразования информации в серию, а затем обратно в параллель для работы передачи данных.

Однако потребность в нескольких каналах увеличивает стоимость параллельного канала связи.

3. Что такое последовательный и параллельный порты?

Обычно порты относятся к начальной и конечной точкам коммуникационных соединений. Это физические части, которые позволяют подключать устройства к другим периферийным устройствам в качестве входа или выхода.

Порты USB постепенно заменяют как последовательные, так и параллельные порты, поскольку технология USB намного быстрее.

Последовательный порт

Проще говоря, последовательный порт — это сокет, который позволяет подключить последовательный интерфейс для передачи данных. Последовательный порт передает байт данных после разбиения его на битовую форму и передачи побитно.

Последовательные порты также известны как коммуникационные (COM) порты. Они могут состоять из 9 или 25 контактов, что придает им разнонаправленность.

Последовательный порт является штекерным портом, поскольку он действует как вилка и имеет штырь в качестве центрального проводника.

Параллельный порт

С другой стороны, параллельные порты — это разъемы для параллельных интерфейсов при передаче данных. Название происходит от их многоканального способа передачи данных.

Они являются гнездовыми, так как имеют центральный проводник с отверстием для штыря штекерного разъема.

Параллельные порты имеют 25 контактов, и в основном вы можете найти их на принтерах, внешних жестких дисках и сканерах.

Поскольку технологии постоянно развиваются для предоставления более быстрых и простых решений, каналы связи были усовершенствованы, чтобы исправить недостатки старых.

Они включают Ethernet и USB. Теперь мы рассмотрим их и посмотрим, используют ли они последовательные и параллельные технологии.

Универсальная последовательная шина (USB)

Целью изобретения USB было создание более удобного для пользователя типа соединения по сравнению с существующими традиционными разновидностями. Современные устройства оснащены портом USB для подключения периферийных устройств, таких как мышь, клавиатура и даже USB-накопители.

USB избавился от необходимости использования определенного типа порта для определенного типа соединения. Название «универсальный» показывает, что вы можете использовать порт с различными устройствами.

Среди многих преимуществ, USB может поддерживать различные формы данных, отсюда и его высокая полезность.

Он работает, обнаруживая, когда вы вставляете периферийное устройство, и определяя тип, чтобы система могла выделить соответствующие драйверы.

Он также поддерживает горячую замену, то есть возможность вставлять и извлекать USB-устройство без перезагрузки устройства.

Передача данных осуществляется пакетами от 1000 до 1500 байт.

При передаче данных содержится информация о пункте назначения, происхождении, длине и любых ошибках в данных.

USB имеет множество версий, каждая из которых является усовершенствованием предыдущей. Это USB 1.0, 1.1, 2.0, 3.0, 3.1 и 3.2.

В кабеле USB есть провода, выполняющие определенные функции. Два предназначены для передачи энергии, а остальные для передачи данных.

Теперь, когда мы знаем, как работает USB, все еще неясно, параллельный он или последовательный. Параграф ниже заботится об этом вопросе.

Является ли USB параллельным или последовательным?

USB — это последовательное соединение. Буква «S» в названии — это один из подарков. Хост-устройство сериализует информацию там, где оно должно обрабатывать параллельную связь.

Затем происходит связь, и устройство-получатель возвращает данные обратно в параллель.

Функционирование различных проводов в кабеле USB также показывает, что это последовательное соединение. Они имеют цветовую кодировку, соответствующую их роли.

• Красный провод или иногда оранжевый передает 5 вольт постоянного тока.
• Черный — это провод заземления.
• Белый провод передает данные как положительный.
• зеленый , иногда синий один передает данные как негатив.

Внимательный взгляд на компоненты USB показывает, что они выполняют те же функции, что и в последовательном соединении.

Щелкните изображение для получения дополнительной информации

Однако достижения в технологии USB позволяют передавать информацию между устройствами одновременно. Таким образом, имея параллельные характеристики.

Кроме того, соединение Ethernet может также устанавливать связь между устройствами. Вопрос на миллион долларов;

Связь Ethernet последовательная или параллельная?

Было бы несправедливо классифицировать соединение Ethernet как последовательное или параллельное. Причина в том, что соединение Ethernet имеет как последовательные, так и параллельные свойства.

Например, маршрутизатор может иметь несколько исходящих соединений, что обеспечивает параллельные свойства. Он также может отображать последовательные свойства, поскольку передача данных происходит по паре проводов.