การรับข้อมูลแบบซิงโคนัสSynchronous Transmission อะซิงโคนัสAsynchronous Transmission และไอโซโคนัส Isochronous Transmission
การรับข้อมูลแบบซิงโคนัส อะซิงโคนัส และไอโซโคนัส
•เป็นการส่งข้อมูลไปบนสื่อนำข้อมูลที่มีลักษณะเป็นกลุ่มของข้อมูลที่ ต่อเนื่องกันอย่างเป็นจังหวะเป็นการถ่ายทอดสัญญาณโดยการส่งข้อมูลออกมา เวลาที่จะกลายเป็นสิ่งที่สำคัญมากเพราะความถูกต้องของข้อมูลที่ได้รับจะสมบูรณ์หรือไม่ขึ้นอยู่กับความสามารถของอุปกรณ์รับเพื่อให้นับบิตที่เข้ามาให้ถูกต้อง
เขียนโดยmini cookeilak
แหล่ที่มา
หนังสือ ออกแบบวงจร digital และประยุกต์ใช้งาน. ทีมงานสมาร์ทเลิร์นนิ่ง.พิมพ์ครั้งที่ 1 . ห้างหุ้นส่วนสามัญสมาร์ทเลิร์นนิ่ง
:กรุงเทพ
(Synchronous
Transmission)
(Asynchronous Transmission)
(Isochronous Transmission)
การส่งข้อมูลแบบซิงโครนัส(Synchronous Transmission)•เป็นการส่งข้อมูลไปบนสื่อนำข้อมูลที่มีลักษณะเป็นกลุ่มของข้อมูลที่ ต่อเนื่องกันอย่างเป็นจังหวะเป็นการถ่ายทอดสัญญาณโดยการส่งข้อมูลออกมา เวลาที่จะกลายเป็นสิ่งที่สำคัญมากเพราะความถูกต้องของข้อมูลที่ได้รับจะสมบูรณ์หรือไม่ขึ้นอยู่กับความสามารถของอุปกรณ์รับเพื่อให้นับบิตที่เข้ามาให้ถูกต้อง
•เป็นการส่งกลุ่มข้อมูลแบบต่อเนื่องกันไป
•การรวมกลุ่มข้อมูลให้มีขนาดใหญ่ เรียกว่า “เฟรม” หรือ บล็อกข้อมูล
•มีจำนวนมากกว่า 1000 บิต
•ฝั่งรับมีหน้าที่นับจำนวนบิตแล้วแปลงเป็นจำนวนไบต์เอง
•ไม่มีช่องว่าง ไม่มีบิตเริ่มต้น ไม่มีบิตจบ
•การควบคุมจงัหวะจึงมีความสำคัญมาก
• ข้อดี
•มีความเร็วสูง เพราะส่งอย่างต่อเนื่อง
•เหมาะกับอุปกรณ์ที่มีความเร็วสูง เช่น ในระบบเครือข่ายท้องถิ่น
การส่งข้อมูลแบบซิงโครนัส จะไม่ใช้บิตเริ่มต้นและบิตหยุด จะไม่มีการการหยุดชั่วขณะระหว่างอักขระ จะใช้วิธีให้จังหวะเวลาทั้งสองทางที่ติดต่อกัน มีอยู่สองวิธีที่ปฏิบัติคือ ใช้อักขระซิงก์ (sinc character) หรือใช้สัญญาณนาฬิกา (Clock signal) การใช้อักขระซิงก์ไว้หน้าบล็อก (Block) ของอักขระที่ใหญ่ โดยการใส่อักขระซิงก์ไว้หน้าบล็อกของข้อมูลอักขระซิงก์นี้เป็นบิตจำนวนหนึ่งที่ทางอุปกรณ์เครื่องรับสามารถใช้ ในการกำหนดอัตราเร็วของข้อมูลให้ตรงกับทางอุปกรณ์เครื่องส่ง การใช้สัญญาณนาฬิกาของด้านส่ง และสัญญาณนาฬิกาของด้านรับจะใช้คนละสายหรือคนละช่องสัญญาณในการส่งข่าวสารเกี่ยวกับเวลาของ ข้อมูลที่จะส่ง โดยทั่วไปการส่งข้อมูลแบบซิงโครนัสจะทำงานภายใต้การควบคุมของโปรโตคอลในระบบนั้น ๆ และนิยมใช้กับเทอร์มินัลฉลาดและเทอร์มินัลอัจฉริยะ
การส่งข้อมูลจะนำข้อมูล 1 ไบท์ มาส่งออกไปตามสายไฟฟ้าเรียงกันไปจนครบ 8 บิท ซึ่งเท่ากับ 1 ตัวอักษร ข้อดี คือ สามารถส่งได้ระยะทางไกลมากกว่า Parallel Tranmission ข้อเสีย คือ ความเร็วในการรับส่งข้อมูลมีจำกัด ต้องคำนึงถึงรายละเอียดในการรับส่งข้อมูล เช่น การส่งข้อมูลระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์
ขั้นตอนของการส่งข้อมูลดิจิตอลโดยวิธีแบบซิงโครนัสมีดังนี้
การสื่อสารข้อมูลแบบซิงโครนัสเป็นลักษณะของข้อมูลที่ถูกส่งผ่านสายสื่อสารจะถูกส่งไปเป็นบล็อกของอักขระหรือกลุ่มบิตโดยไม่จำเป็นต้องมีบิตเริ่มต้นและบิตจบ การเข้าจังหวะสามารถแบ่งได้ 3 ระดับ คือ
- การเข้าจังหวะบิต หรือ การซิงโครนัสบิต เพื่อกำหนดจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของการส่งข้อมูลของแต่ละบิต
- การเข้าจังหวะอักขระ หรือ การซิงโครนัสอักขระ เพื่อกำหนดจุดเริ่มต้น และจุดสิ้นสุดการส่งข้อมูลของแต่ละตัวอักขระ
- การเข้าจังหวะบล็อก หรือ การซิงโครนัสบล็อก เพื่อกำหนดตำแหน่งจุดเริ่มต้น และจุดสิ้นสุดของจำนวนข้อมูลขนาดใหญ่ หรือบล็อกข้อมูล
โปรโตคอลHigh-Level Data Link Control (HDLC) ที่ใช้กับโมเด็มแวน(WAN) ซ่ึงมีลกัษณะแฟรม(Fram) ดังนี้
ชื่อฟิลด์ ขนาด
Flag Field( F ) 8 บิต
Address Field( A ) 8 บิต
Control Field( C ) 8 or 16 บิต
Information Field( I ) เปลี่ยนแปลงได้ บางแฟลมก็ไม่ได้ใช้
Frame Check Sequence( FCS ) 16 or 32 บิต
Closing Flag Field( F ) 8 บิต
ประสิทธิภาพการส่งสัญญาซิงโครนัสณแบบซิงโครนัส
•เป็นวิธีการส่งที่มีประสิทธิภาพดีกว่าแบบอะซิงค์เพราะสัญญาณที่เป็นข้อมูลจริงมีจำนวนมาก เมื่อเทียบกับจำนวนสัญญาณที่ส่งออกไปทั้งหมดในปัจจุบันวิธีการส่งสัญญาณแบบนี้ใช้กับรับส่งข้อมูลจำนวนมากจึงนิยมนำไปใช้กับเครื่องเมนเฟรมคอมพิวเตอร์และใช้กับระบบเครือข่ายวงกว้าง(WAN)
ข้อแตกต่างของการส่งข้อมูลอนุกรมแบบซิงโครนัส และอะซิงโครนัส
ข้อแตกต่างระหว่างวงจรส่งข้อมูลอนุกรมแบบซิงโครนัส และอะซิงโครนัสก็คือ ความต่อเนื่องของข้อมูลที่ส่ง ในแบบซิงโครนัสข้อมูลที่ส่งออกมาแบบต่อเนื่องไม่มีบิตสตาร์ตหรือบิตสต็อป หรือแม้กระทั่ง บิตพาริตี โปรโตคอลที่ใช้ในการส่งแบบซิงโครนัสจึงแตกต่างไปจากโปรโตคอลแบบอะซิงโครนัส
การส่งข้อมูลแบบอะซิงโครนัส(Asynchronous Transmission)
คำว่า อะซิงโครนัส ถูกใช้เพื่ออธิบายกระบวนการที่ข้อมูลที่ถูกส่งถูกเข้ารหัสด้วย start และ stop บิต การระบุการเริ่มต้นและสิ้นสุดของแต่ละอักขระ
ตัวอย่างของการส่งแบบอะซิงโครนัสแสดงในรูป ต่อไปนี้
บิตเพิ่มเติมเหล่านี้ให้จังหวะหรือการซิงโครไนซ์สำหรับการเชื่อมต่อ โดยการระบุว่าเมื่อใดที่ตัวอักขระทั้งหมดถูกส่งหรือรับ ดังนั้นจังหวะเวลาของแต่ละอักขระจะเริ่มด้วย start บิตและสิ้นสุดด้วย stop บิต
เมื่อมีช่วงว่างระหว่างการส่งตัวอักขระสายการส่งอะซิงโครนัสจะบอกว่ามันอยู่ในสถานะ mark mark คือไบนารีที่เป็น 1 (หรือโวลท์เตจลบ) ที่ถูกส่งระหว่างช่วงเวลาที่ไม่มีกิจกรรมบนสายดังแสดงในรูปต่อไปนี้
เมื่อสถานะ mark ถูกอินเตอร์รัปต์โดยโวลท์เตจบวก (ไบนารีที่เป็น 0) ระบบที่เป็นตัวรับจะรู้ว่าข้อมูลของตัวอักขระกำลังจะตามมา สาเหตุนี้ที่ start บิต ที่นำหน้าข้อมูลตัวอักขระจะเป็น space บิตเสมอ (ไบนารี 0) และ stop บิต ซึ่งบอกจุดสิ้นสุดของตัวอักขระ จะเป็น mark บิต (ไบนารี 1)
ต่อไปนี้เป็นลิสต์ของคุณลักษณะที่ระบุกับการสื่อสารอะซิงโครนัส :
- •แต่ละอักขระจะนำหน้าโดย start บิตและตามด้วยหนึ่ง stop บิตหรือมากกว่า
- •อาจมีช่องว่างระหว่างตัวอักขระ
มักจะใช้กับเทอร์มินัลธรรมดา (dumb terminal) ไว้สำหรับรับข้อมูลจากคอมพิวเตอร์แม่และแสดงผลที่จอ โดยไม่สามารถเปลี่ยนแปลงข้อมูลได้ การส่งข้อมูลแบบนี้มักจะมีอัตราในการรับส่งข้อมูลที่แน่นอนมีหน่วยเป็นบิตต่อวินาที (bit per second) เมื่ออุปกรณ์อะซิงโครนัสจะส่งข้อมูล 1 ไบต์ ก็จะส่งบิตเริ่มต้น (start bit) ก่อน ซึ่งมักจะเป็น "0" และตามด้วยข้อมูลทั้ง 8 บิตใน 1 ไบต์ แล้วจึงจะส่งบิตหยุด (Stop bit) ซึ่งมักจะเป็น "1" บิตทั้งหมดนี้ จะรวมกันเป็น 10 บิต ในการส่งข้อมูลเรียงตามลำดับดังนี้ 1 บิตเริ่มต้น 7 บิตข้อมูล (Data bit) 1 บิต ภาวะเสมอมูล และ 1 บิตหยุด กระบวนการเหล่านี้จะห่างกัน 1 วินาที ที่จะส่งข้อมูลชุดต่อไป ซึ่งก็หมายถึงว่าเมื่อคอมพิวเตอร์แม่ได้รับบิตเริ่มต้น ก็คาดหวังว่าจะได้รับอีก 9 บิตภายในเวลา 1 วินาที
ในระบบนี้จะเกี่ยวข้องกับเวลาว่าเมื่อไรบิตต่อไปจะมาถึง ถ้าไม่ตรงตามที่กำหนดไว้ การส่งข้อมูลก็จะล้มเหลว ระบบนี้เหมาะในการส่งอักขระจากเทอร์มินัลมายังคอมพิวเตอร์แม่ทันที เคาะแป้นพิมพ์ของเทอร์มินัลก็จะรู้ทันทีว่าจะต้องส่งไบต์ใดโดยเติมบิตเริ่มต้นและบิตหยุดที่หัวและท้ายของข้อมูลไบต์นั้น ตามลำดับให้ครบ 10 บิตที่จะส่ง ในการส่งข้อมูลอัตราการส่งข้อมูลอาจจะเป็น110, 300, 1,200, 2,400, 4,800, 9,600, 19,200 บิตต่อวินาที โดยที่ทางด้านส่งและด้านรับจะต้องมีการตั้งค่าความเร็วให้เท่ากัน ตัวอย่างเช่น การติดต่อระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์กับเครื่องปลายทาง (terminal) ที่โดยธรรมชาติแล้วเป็นการสื่อสารแบบอะซิงโครนัส เพราะผู้ใช้จะพิมพ์ทีละ1 ตัวอักษรจากเครื่องปลายทางไปยังเครื่องคอมพิวเตอร์จึงไม่ต้องใช้ความเร็วสูงในการติดต่อสื่อสาร
ขั้นตอนของการส่งข้อมูลดิจิตอลโดยวิธีแบบอะซิงโครนัสมีดังนี้
1.ก่อนจะเริ่มทำการส่งข้อมูล สัญญาณจะมีค่าเป็น "1" ตลอดเวลา
2.เมื่อเริ่มส่งข้อมูลสัญญาณบิตแรกจะเปลี่ยนเป็น "0" นั้นคือบิตเริ่มต้น เครื่องรับ จะเริ่มสัญญาณนาฬิกาของตัวเอง เมื่อเวลาผ่านไป 1/2 บิต ถ้าสัญญาณยังคงเป็น "0" ต่อไปอีก 1/2บิตต่อมาก็จะเป็นการเริ่มของสัญญาณข้อมูล แต่ถ้าสัญญาณกลับไปเป็น "1" อีก ก็แสดงว่าเกิดความผิดพลาดอันเกิดจากสัญญาณรบกวนในสายส่งและยังไม่มีสัญญาณข้อมูลใดๆส่งมายังปลายทาง
3.หลังจากได้เริ่มบิตเริ่มต้นแล้ว ผู้ส่งจะเริ่มต้นส่งรหัสบิตของอักขระ อาจจะเป็น 5 บิต หรือ 8บิต หรือ 7 บิต แล้วตามด้วยพาริตี้บิต (อาจจะไม่ใช้ก็ได้) ตามรูป 5.4 เป็นการส่งสัญญาณข้อมูลขนาด8 บิต สำหรับ 1อักขระ โดยเป็นสัญญาณข้อมูล 7 บิต บิตที่ 8 เป็นพาริตี้บิตคี่ (Odd) จากนั้นสัญญาณจะเป็น "1" ไปอีก 1 บิต ซึ่งถือว่าเป็นบิตจบ สัญญาณจะเป็น "1" ต่อไปเรื่อยๆ จนกว่าจะเริ่มมีการส่งสัญญาณข้อมูลในเฟรมต่อไป
- และยังเป็นวิธีที่หลีกเลี่ยงปัญหาด้านเวลา ที่ฝั่งรับไม่ทราบเวลาที่แน่ชัดของข้อมูลที่ส่งมาจากฝั่ง ส่ง ฝั่งส่งและฝั่งรับไม่ต้องใช้สัญญาณนาฬิกาเดียวกันในการควบคุมจังหวะการรับส่งข้อมูล โดยเริ่มต้นที่ไม่มีการส่งข้อมูลใด จะอยู่ในสภาวะนิ่งเฉย (Idle State) และก าหนดให้ สัญญาณมีค่าเป็น 1 เมื่อมีการส่งข้อมูล ระดับสัญญาณจะถูกก าหนดให้มีค่าเป็น 0 ท าให้เกิดเป็นบิตขึ้นมา เรียกว่า บิตเริ่ม (Start Bit) เพื่อบอกให้ทราบว่า ต่อไปจะมีข้อมูลส่งมา เมื่อฝั่งส่งได้ส่งบิตข้อมูลจนครบแล้ว (5-8 บิต) ก็จะส่งข้อมูลอีกหนึ่งบิตที่มีระดับ สัญญาณมีค่าเป็น 1 เป็นตัวปิดท้าย เรียกว่า บิตจบ (Stop Bit) เพื่อบอกให้รู้ว่า ได้ส่ง ข้อมูลครบตามจ านวนไบต์แล้ว ตัวอย่างอุปกรณ์ที่ใช้สื่อสารด้วยวิธีนี้ คือ คีย์บอร์ด ซึ่งจะพบว่า แต่ละตัวอักษรที่พิมพ์ จะมีช่วงเวลาที่แตกต่างกัน และเมื่อไม่มีการพิมพ์ข้อมูลใดๆ ก็จะอยู่ในสภาวะ Idle
การมีบิตเริ่ม และบิตจบ เป็นกลไกที่ทำให้ฝั่งรับทราบถึงจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของ ข้อมูลในแต่ละไบต์
ข้อดีของการส่งข้อมูลแบบอะซิงโครนัส คือ มีความคล่องตัวสูง สามารถส่งข้อมูลได้ ทันที โดยไม่ต้องรอการเข้าจังหวะสัญญาณนาฬิกาของทั้งสองฝั่ง มีต้นทุนต่ำ และมี ประสิทธิภาพสูง ส าหรับการสื่อสารกับอุปกรณ์ความเร็วต่ำ
ข้อเสีย คือ การมีโอเวอร์เฮดสูง เนื่องจาก ต้องมีบิตพิเศษต่างๆ พ่วงเข้าไปกับข้อมูล และฝั่งรับก็ต้องเสียเวลาในการถอดบิตพิเศษออก
ตัวอย่างโปรโตคอลอะซิงโครนัส Serial Commincation -Example Protocols
Morse code
RS-232 - Recommended Standard 232
RS422, RS-423, RS-485
I2C - Inter-Integrated Circuit
SPI - Serial Peripheral Interface
USB - Universal Serial Bus
Firewire
Ethernet
Serial ATA - Serial Advanced TEchnology Attachment
Serial Attach SCSI - Serial Attached Small Computer System
Interface
SONET - Synchronous Optical Network
PCI Express - Peripheral Component Interconnect Express
ข้อดีและข้อเสียของการส่งข้อมูลแบบอะซิงโครนัส
o ข้อดี
oความคล่องตัวสูง
oส่งข้อมูลโดยไม่ต้องรอจังหวะสัญญาณนาฬิกา
oต้นทุนต่ำ ประสิทธิภาพสูง
กับอุปกรณ์ความเร็วต่ำ
o
ข้อเสีย
oต้องมีบิตมากมายพ่วงไปกับข้อมูล
oฝั่งรับต้องสูญเสียเวลาในการถอดบิต
การส่งข้อมูลแบบไอโซโครนัส (Isochronous Transmission)
มาจากรากศัพท์ในภาษากรีก 2 คำ คือคำว่า iso หมายถึง เท่ากัน และคำว่า chronousที่หมายถึง เวลา
เมื่อนำมารวมกันจึงหมายความว่า เวลาที่เท่ากัน สำหรับคุณสมบัติสำคัญของการส่งข้อมูลแบบ
Isochronous
คือ
การส่งผ่านข้อมูลด้วยความเร็วสูงในอัตราคงที่ และรับประกันเวลาในการส่งเนื่องจากการส่งข้อมูลแบบเรียลไทม์
เช่น
ระบบออดิโอและวิดีโอ จำเป็นต้องส่งข้อมูลด้วยความเร็วสูง
ซึ่งการส่งข้อมูลแบบ
Asynchronous (มีการหน่วงเวลาเกิดขึ้นจากช่องว่างระหว่างเฟรม) และ Synchronous ก็ยังไม่สามารถรองรับได้ จึงเกิดการส่งข้อมูลแบบ Isochronous ขึ้นมา เพื่อใช้งานเรียลไทม์
ที่รับประกันข้อมูลที่จะส่งมาถึงด้วยอัตราเร็วคงที่ โดยจะนำการส่งข้อมูลแบบ Isochronous มาใช้เพื่อส่งผ่านข้อมูลบนบัส 1394 หรือเรียกว่า ไฟร์ไวร์ (FireWire)
การส่งผ่านข้อมูลของ Isochronous จะตั้งอยู่บนพื้นฐานของแพ็กเก็ต โดยขนาดของแพ็กเก็ตจะส่งผ่านอยู่บนแชนเนลที่ให้ไว้
และสามารถแปรผันจากเฟรมไปยังเฟรมได้ ส่วนขนาดของแพ็กเก็ตจะถูกจำกัดโดยแบนด์วิดธ์เท่าที่มีอยู่
เขียนโดยmini cookeilak
แหล่ที่มา
หนังสือ ออกแบบวงจร digital และประยุกต์ใช้งาน. ทีมงานสมาร์ทเลิร์นนิ่ง.พิมพ์ครั้งที่ 1 . ห้างหุ้นส่วนสามัญสมาร์ทเลิร์นนิ่ง
:กรุงเทพ
ขอบคุณสำหรับเนื้อหามากๆค่าา
ตอบลบ