Il lettore potrebbe domandarsi quale sia lo scopo di utilizzare registri con ingressi e/o uscite seriali ovvero registri a scorrimento, in cui i bit del dato passano da un ff all'altro in sincronia col segnale di clock.
Un primo semplice vantaggio dei registri seriali rispetto ai registri paralleli è il risparmio nel numero di piedini necessario. Si consideri per esempio il 4557B, un integrato della famiglia CMOS contenente uno shift register a 64 bit:
Questo integrato ha solo 16 piedini, mentre per memorizzare 64 bit con una configurazione PIPO occorrerebbero 64 pin di input e 64 pin di output!
Un'altra applicazione dei registri seriali consiste nella realizzazione di linee di ritardo, cioè di circuiti in grado di ritardare la trasmissione di un dato segnale digitale. Usando un SISO a n bit infatti il segnale di ingresso viene trasferito in uscita solo dopo n fronti di clock, realizzando in tale modo un ritardo.
Trasmissione seriale
Una delle applicazioni più importanti dei registri a scorrimento è la conversione da parallelo a seriale e viceversa.
Si consideri a titolo di semplice esempio il collegamento fra un computer e una stampante. Ogni carattere da stampare è rappresentato all'interno del computer per mezzo di un byte (8 bit). Supponendo di voler stampare una pagina di testo, il computer dovrà quindi inviare alla stampante una sequenza di byte che rappresentano tutti i caratteri da stampare.
Per collegare il computer con la stampante occorrono dunque 8 linee di dato (una per ogni bit da trasmettere) più una linea per la massa (necessaria per il corretto riconoscimento dei livelli di tensione), cioè un totale di 8+1=9 collegamenti. Questo tipo di trasmissione, effettuata inviando tutti i bit contemporaneamente, viene detta parallela.
Lo svantaggio di una trasmissione parallela è dovuto al gran numero di collegamenti necessari. Tali collegamenti non solo risultano "ingombranti" e possono presentare costi elevati e problemi realizzativi quando sono in gioco lunghe distanze, ma presentano anche il problema del rumore dovuto all'interferenza reciproca fra i dati trasmessi sulle singole linee.
Una possibilità alternativa più semplice consiste nel convertire i dati dal formato parallelo al formato seriale mediante un registro PISO all'interno del computer e quindi riconvertire i dati in formato parallelo con un SIPO nella stampante. Lo schema di principio è mostrato in figura:
Questo tipo di trasmissione, detta seriale, presenta il vantaggio di un numero molto minore di connessioni necessarie (in quanto i dati vengono trasmessi un bit alla volta). Il principale svantaggio della trasmissione seriale rispetto alla parallela è ovviamente rappresentato dalla minore velocità.
Uno dei primi tipi di connessione usato per collegare un PC a una stampante era la porta seriale EIA RS-232. Come dice il nome, si trattava di una connessione seriale nella quale i bit erano trasmessi uno alla volta su un unico filo. Naturalmente la connessione non era effettivamente realizzata con un unico filo, dal momento che erano necessari altri collegamenti per trasmettere i segnali di sincronismo. Inoltre, poiché la comunicazione poteva avvenire in entrambe le direzioni (full duplex) in realtà i collegamenti di trasmissione dati erano due (uno dal PC alla stampante e l'altro dalla stampante al PC). La velocità massima di trasmissione sulla RS232 era intorno ai 115 Kb/s (kilo bit per secondo).
Il collegamento seriale fu poi soppiantato da una porta parallela (IEEE 1284 parallel interface), attraverso la quale i dati erano scambiati a gruppi d 8 bit alla volta (un Byte). Rispetto alla RS232 il collegamento parallelo garantiva una maggiore velocità di trasmissione dati:
La massima velocità di trasmissione della porta parallela era intorno ai 20 Mb/s (mega bit per secondo).
Anche questo tipo di collegamento è stato poi abbandonato a favore nuovamente di un'interfaccia di tipo seriale, la connessione USB (Universal Serial Bus). E' questo attualmente lo standard usato per la connessione fra un PC e una stampante. Come suggerisce il nome, si tratta di un collegamento di tipo seriale (cioè come il vecchio RS232), ma ad elevata velocità, progettato per connettere un gran numero di dispositivi diversi al PC: stampanti, mouse, scanner, fotocamere eccetera.
Attualmente (versione 3.0) il collegamento USB consente una velocità di trasmissione massima fino a 10 Gb/s (giga bit per secondo).
Il fatto che un collegamento seriale come l'USB possa raggiungere velocità maggiori rispetto a un collegamento parallelo come l'IEEE 1284 potrebbe stupire. Non si era infatti detto che nella connessione parallela i bit viaggiano "a gruppi" e dunque più velocemente? Questo non è però necessariamente vero poiché nella trasmissione parallela è presente il problema del rumore dovuto all'interferenza reciproca fra i dati trasmessi sulle singole linee. Inoltre, siccome i bit non commutano in generale tutti contemporaneamente, non è possibile trasmettere a velocità troppo elevate (altrimenti le differenze fra le velocità di commutazione dei diversi bit comprometterebbero la trasmissione). Pertanto, anche se il parallelismo in teoria consentirebbe velocità maggiori rispetto alla trasmissione seriale, questo non è vero in assoluto poiché la velocità massima di trasmissione parallela è limitata dai problemi suddetti (rumore, interferenza fra i collegamenti e differenti velocità di commutazione), mentre queste limitazioni non sono presenti (o lo sono in misura molto minore) nella trasmissione seriale.
Sito realizzato in base al template offerto da
http://www.graphixmania.it
