Em telecomunicações e ciência da computação, comunicação paralela é um método de transmissão de dados no qual vários bits de uma unidade de dados são transmitidos simultaneamente por linhas físicas distintas. Ela se opõe à comunicação serial, na qual os bits são enviados em sequência temporal por um ou mais canais seriais.
Em uma interface paralela simples, oito linhas de dados podem transportar os oito bits de um byte ao mesmo tempo. Em uma interface serial, esses mesmos bits precisam ser convertidos em uma sequência e transmitidos um após o outro. Por esse motivo, barramentos paralelos foram amplamente utilizados em conexões curtas dentro de computadores, em interfaces de periféricos e em equipamentos de instrumentação. A Encyclopædia Britannica descreve barramentos paralelos como conjuntos de vários fios que permitem a transferência de dados em paralelo, aumentando a taxa de transferência entre o computador e o periférico.
Apesar da vantagem intuitiva de enviar vários bits por ciclo, a comunicação paralela tende a exigir maior número de condutores, pinos, conectores e trilhas de circuito. Em velocidades elevadas, diferenças de atraso entre as linhas, interferência entre condutores e problemas de sincronização podem limitar o desempenho. Por isso, muitos barramentos externos e interfaces de armazenamento antes paralelos foram substituídos por tecnologias seriais de alta velocidade, como ocorreu com a substituição do PATA pelo SATA.
Funcionamento
Em uma comunicação paralela, cada bit de uma unidade de transmissão é associado a uma linha de dados diferente. Quando o transmissor envia o dado, o receptor deve amostrar todas as linhas dentro de uma janela de tempo comum, interpretando o conjunto de sinais como uma unidade coerente. Essa unidade pode corresponder, por exemplo, a um byte, a uma palavra de dados ou a parte de uma transação de barramento.
Além das linhas de dados, uma interface paralela normalmente utiliza linhas auxiliares de controle, temporização ou confirmação de transferência. Essas linhas podem indicar quando o dado está válido, quando o receptor está pronto, qual dispositivo está autorizado a transmitir ou qual direção de transferência está em uso. Assim, o fato de uma interface ter vários condutores não significa que todos sejam linhas de dados nem que haja necessariamente fornecimento de alimentação elétrica pelo barramento.
O General Purpose Interface Bus (GPIB), padronizado pela família IEEE-488, exemplifica essa organização. A documentação técnica da Anritsu descreve o GPIB como uma interface cujos dispositivos são conectados em paralelo, com oito linhas de dados bidirecionais, linhas de handshake e linhas de gerenciamento. Nesse caso, os dados são transferidos "byte a byte": cada byte é transmitido em paralelo quanto aos bits, mas os bytes sucessivos de uma mensagem são enviados em sequência.
Comparação com comunicação serial
A diferença básica entre comunicação paralela e comunicação serial está na forma como os bits são distribuídos no tempo e no espaço físico. Na comunicação paralela, vários bits são transmitidos ao mesmo tempo por linhas distintas. Na comunicação serial, os bits são transmitidos em sequência, ocupando momentos diferentes de uma mesma transmissão lógica.
Em igualdade de frequência de operação e eficiência de protocolo, uma interface paralela de n linhas de dados pode transportar n bits por ciclo. Essa característica tornou os barramentos paralelos convenientes para conexões internas de curta distância, especialmente quando a simplicidade do circuito e a baixa latência eram prioritárias.
Na prática, porém, o desempenho não depende apenas da quantidade de linhas. Em barramentos paralelos de alta velocidade, os sinais podem não chegar exatamente ao mesmo tempo ao receptor, fenômeno conhecido como desvio de temporização ou skew. Também pode haver diafonia, isto é, interferência entre condutores próximos. Esses fatores tornam mais difícil aumentar a frequência do barramento e manter a integridade do sinal. Interfaces seriais modernas reduzem o número de condutores, simplificam cabos e conectores e podem operar em frequências mais altas com técnicas de codificação, recuperação de relógio e sinalização diferencial. A Britannica observa que, no caso do SATA, a comunicação serial é menos suscetível a interferências do que o modelo paralelo, permitindo cabos mais simples e velocidades superiores às do PATA.
Aplicações e exemplos
Portas paralelas e IEEE 1284
Um dos exemplos mais conhecidos de comunicação paralela em computadores pessoais foi a porta paralela, associada historicamente à conexão de impressoras. O padrão IEEE 1284 definiu um método de sinalização para uma interface periférica paralela bidirecional em computadores pessoais, mantendo compatibilidade com interfaces anteriores do tipo Centronics e acrescentando modos de operação mais avançados.
A documentação da Texas Instruments sobre o IEEE 1284 descreve modos como Compatibility Mode, Nibble Mode, Byte Mode, Enhanced Parallel Port (EPP) e Extended Capabilities Port (ECP). Esses modos permitiam diferentes formas de transferência entre o computador e o periférico, incluindo comunicação unidirecional, retorno de dados do periférico e modos bidirecionais de maior desempenho.
Barramentos de computadores
A comunicação paralela também foi comum em barramentos de computador. Em barramentos paralelos, vários fios ou trilhas carregam dados simultaneamente entre processador, memória, controladores ou dispositivos periféricos. A Britannica cita o SCSI como exemplo de barramento paralelo usado em interfaces periféricas.
Entre os exemplos históricos de barramentos ou interfaces paralelas estão o ISA, o PATA, versões paralelas do SCSI, o PCI convencional e barramentos internos de sistemas computacionais. O PCI-SIG mantém a documentação do PCI convencional, incluindo a especificação PCI Local Bus Specification Revision 3.0, publicada em 2004.
No caso do PCI, a transição posterior para o PCI Express ilustra uma tendência mais ampla da indústria: substituir barramentos paralelos multiponto por enlaces seriais ponto a ponto. Uma nota técnica da Euresys descreve o PCI convencional como uma implementação de barramento paralelo e o PCI Express como uma interface serial ponto a ponto desenvolvida para superar limitações de largura de banda e arquitetura.
Armazenamento e periféricos
O Parallel ATA foi uma interface paralela muito usada para conectar unidades de disco rígido e unidades ópticas em computadores pessoais. Com a adoção do Serial ATA, a transmissão serial tornou-se dominante nesse segmento, em razão de vantagens como menor suscetibilidade a interferências, cabos mais simples e maior potencial de velocidade.
No campo da instrumentação, o GPIB/IEEE-0488 permaneceu relevante em ambientes laboratoriais e industriais. Sua arquitetura permite conectar instrumentos de medição, controladores e outros equipamentos em um barramento compartilhado, com linhas separadas para dados, controle de transferência e gerenciamento da interface.
Limitações
As principais limitações da comunicação paralela decorrem do crescimento do número de sinais físicos. À medida que a largura do barramento aumenta, também aumentam a quantidade de pinos, o tamanho dos conectores, a complexidade do roteamento em placas de circuito impresso e a dificuldade de manter todos os sinais sincronizados.
Em enlaces curtos e controlados, como barramentos internos e conexões dentro de um mesmo equipamento, essas limitações podem ser administráveis. Em cabos mais longos ou frequências elevadas, no entanto, a diferença de atraso entre linhas e a interferência eletromagnética tornam a comunicação paralela menos conveniente. Por esse motivo, muitas interfaces modernas priorizam enlaces seriais de alta velocidade, frequentemente combinando várias pistas seriais independentes quando é necessário aumentar a largura de banda.
Ver também
Barramento (computação) Comunicação serial Porta paralela Interface paralela Serial ATA PCI Express GPIB
Referências
Categoria:Transmissão de dados Categoria:Ciência da computação Categoria:Tecnologia da informação