Trasmissione di dati - Le modalità di trasmissione
Per una trasmissione di dati su un canale di comunicazione tra due terminali, la comunicazione può avvenire in modi differenti. La trasmissione è caratterizzata da: il senso degli scambi, la modalità di trasmissione (numero di bit inviati simultaneamente) e la sincronizzazione (sincronizzazione tra emittente e ricettore).
Collegamenti simplex, half-duplex e full-duplex
Secondo il senso degli scambi, si distinguono 3 modalità di trasmissione:
Il collegamento simplex caratterizza un collegamento nel quale i dati circolano in un solo senso, cioè dall'emittente verso il ricevente. Questo genere di collegamento è utile quando i dati non hanno bisogno di circolare nei due sensi (ad esempio dal vostro computer verso la stampante o dal mouse verso il computer, ecc.):
Il collegamento half-duplex (talvolta detto collegamento alternato o semi-duplex) caratterizza un collegamento nel quale i dati circolano in un senso o nell'altro, ma non nei due sensi contemporaneamente. Quindi, con questo genere di collegamento ogni estremità del collegamento emette al proprio turno. Questo tipo di collegamento permette di avere un collegamento bidirezionale che utilizza la capacità totale della linea:
Il collegamento full-duplex (detto anche duplex integrale) caratterizza un collegamento nel quale i dati circolano in modo bidirezionale e simultaneamente. Quindi, ogni estremità della linea può emettere e ricevere allo stesso tempo, il che significa che la larghezza di banda è divisa in due per ogni senso d'emissione dei dati se si utilizza uno stesso supporto di trasmissione per le due trasmissioni:
Trasmissione seriale e parallela
La Modalità di trasmissione designa il numero di unità elementari di informazioni (bit) che possono essere simultaneamente trasmesse dal canale di comunicazione. In effetti, un processore (quindi generalmente il computer) non tratta mai (in caso di processori recenti) un solo bit alla volta, ma generalmente ne tratta molteplici (la maggior parte delle volte 8, un byte), ragione per cui il collegamento di base su un computer è un collegamento parallelo.
Collegamento parallelo
Con collegamento parallelo si designa la trasmissione simultanea di N bit. Questi bit sono inviati simultaneamente su N canali differenti (un canale può essere ad esempio un filo, un cavo o qualsiasi altro supporto fisico). Il Collegamento parallelo dei computer di tipo PC ha bisogno generalmente di 10 fili:
Questi canali possono essere:
N linee fisiche, caso in cui ogni bit è inviato su una linea fisica (ragione per cui i cavi paralleli sono composti da più fili in un solo connettore);
Una linea fisica divisa in più sotto canali per condivisione di larghezza di passante. Così ogni bit è trasmesso su una frequenza diversa;
Dato che su un connettore i fili conduttori sono vicini, esistono dei disturbi (soprattutto ad alte capacità di banda) che degradano la qualità del segnale.
Collegamento seriale
In un collegamento seriale, i dati sono inviati bit per bit sulla via di trasmissione. Tuttavia, dato che la maggior parte dei processori tratta le informazioni in modo parallelo, si tratta di trasformare dei dati che arrivano in modo parallelo in dati in serie a livello dell'emittente e inversamente a livello del ricevente:
Queste operazioni sono realizzate attraverso un controllore di comunicazione (la maggior parte delle volte un microchip UART, Universal Asynchronous Receiver Transmitter). Il controllore di comunicazione funziona nel modo seguente:
La trasformazione parallelo-serie avviene grazie ad un registro a scorrimento. Il registro a scorrimento permette, grazie ad un clock, di spostare il registro (l'insieme dei dati presenti in parallelo) di una posizione più a sinistra, poi di emettere il bit più pesante (quello più a sinistra) e così via:
La trasformazione serie-parallelo si fa praticamente allo stesso modo attraverso il registro a scorrimento. Il registro a scorrimento permette di spostare il registro da una posizione più a sinistra ad ogni ricezione di bit, poi di emettere la totalità del registro in parallelo una volta pieno e così via:
Trasmissione sincrona e asincrona
Il collegamento seriale è il più diffuso, soprattutto considerando i problemi posti dal collegamento di tipo parallelo. Tuttavia, dato che l'informazione è trasportata da un solo filo, esistono dei problemi di sincronizzazione tra l'emittente e il ricevente, cioè il ricevente non può distinguere a priori i caratteri (o più in generale le sequenze di bit) dato che i bit sono inviati successivamente. Esistono quindi due tipi di trasmissione che permettono di rimediare a questo problema:
Il collegamento asincrono, nel quale ogni carattere è emesso in modo irregolare nel tempo (ad esempio un utente che invia in tempo reale dei caratteri digitati alla tastiera). Quindi, immaginiamo che un solo bit sia trasmesso durante un lungo periodo di silenzio. Il ricevente non potrà sapere se si tratta di 00010000 o 10000000 o ancora 00000100. Per rimediare a questo problema, ogni carattere è preceduto da un'informazione che indica l'inizio della trasmissione del carattere (l'informazione iniziale dell'emissione è detta bit START) e finisce con l'invio di un'informazione di fine trasmissione (detta bit STOP, possono eventualmente esserci più bit STOP).
Il collegamento sincrono, nel quale emittente e ricevente sono cadenzati dallo stesso clock. Il ricevente riceve in modo continuo (anche quando nessun bit è trasmesso) le informazioni al ritmo a cui l'emittente invia. Ragione per cui è necessario che emittente e ricevente siano cadenzati alla stessa velocità. Inoltre, vengono inserite delle informazioni supplementari per garantire l'assenza di errori durante la trasmissione.
Duranta una trasmissione asincrona, i bit sono inviati in modo successivo senza separazione tra ogni carattere, è quindi necessario inserire degli elementi di sincronizzazione, e si parla allora di sincronizzazione a livello di carattere.
Il principale inconveniente della trasmissione sincrona è il riconoscimento delle informazioni a livello del ricevente, dato che possono esservi delle differenze tra il clock dell'emittente e del ricevente. Ecco perché ogni invio di dati deve farsi su un periodo abbastanza lungo affinché il ricevente li distingua. Così, la velocità di trasmissione non può essere elevata in un collegamento sincrono.
Foto: © Pixabay.
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