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シリアル転送(1本の線で1ビットずつ)

1本の信号線で1ビットずつ順番にデータを送る転送方式

INTERACTIVE VISUALIZATION
線の上のビット
到着したビット
信号線の本数
1 本
送信済み
0 / 8 bit
必要な転送回数
8
送信データ
0
1
0
0
0
0
0
1
8ビットを先頭から1個ずつ送ります。色付きが送信済み。
ステップ 1 / 10
STEP 1/10送信前 — データは送り手の中送りたいデータは 8 ビット(01000001)です。シリアル転送では、これを1本の信号線で1ビットずつ順番に送ります。まだどのビットも送り出されていません。
送信側残り8bit受信側0bit受信1本の信号線受信して並べ直したビット列········
シリアル転送 と パラレル転送
シリアル転送(1本)
101順番に1個ずつ
パラレル転送(複数本)
複数ビット同時に
シリアルは線が少なく長距離に強い。パラレルは1回に多く運べるが線が多く必要。
解説

📌
シリアル転送とは

1本の線で1ビットずつ順番に送信受信1011回に運べるのは1ビット

シリアル転送(serial transfer)とは、1本の信号線を使って、データを1ビットずつ順番に送る転送方式のことです。「シリアル(serial)」は「直列・連続した」という意味で、ビットが一列に並んで流れていくイメージです。

身近な例で言うと、1人ずつしか通れない細い橋を、列をつくって順番に渡るのに似ています。一度に1人しか渡れないので時間はかかりますが、橋(線)が1本で済むのでシンプルです。

上のツールで▶ボタンを押すと、送信側のビット列(01000001)が1ビットずつ線の上を流れ、受信側に順番に並んでいく様子を確認できます。1本の線でビットが時間差で送られていくのを見てください。

⏱️
1本の線で送る仕組み

時間軸(タイムライン)で1ビットずつ時刻 →1t10t20t30t41t5

シリアル転送では、複数のビットを時間をずらして(タイミングを変えて)1本の線に順番に乗せます。同じ1本の線でも、時刻 t1 では1ビット目、t2 では2ビット目…というように、時間で区切って送り分けるのです。

正しく受け取るために大事なのが、送信側と受信側のタイミングの合わせ方です。受信側は「いつが1ビット目で、いつが2ビット目か」を知る必要があります。代表的な方法は次の2つです。
調歩同期(非同期)方式:データの前後にスタートビット・ストップビットという目印を付けて区切る
同期方式:別途クロック(拍子)信号を使って、両者のタイミングをそろえる

受信側は届いたビットを順番に並べ直して、元のデータを復元します。8ビットのデータなら8回に分けて送るので、ビット数だけ時間がかかります。これがシリアル転送の基本的な仕組みです。

⚖️
パラレルとの比較

シリアル転送と対になるのがパラレル転送(parallel transfer)です。パラレルは複数の信号線を使って、複数ビットを同時に送る方式です。「パラレル(parallel)」は「並列」という意味です。

項目シリアル転送パラレル転送
信号線の本数1本(少ない)複数本(多い)
1回に送るビット数1ビット複数ビット同時
配線コスト安い高い
長距離の安定性高い(ズレに強い)低い(線ごとにズレやすい)
代表例USB・LANケーブル昔のプリンタ接続・内部バス

直感的には「同時に複数ビット送れるパラレルの方が速い」と思えますが、現在は長距離・高速の用途ほどシリアルが主流です。理由は次のとおりです。
・パラレルは線が多いほど線ごとに信号の到着時刻がわずかにズレ(スキューと呼ぶ)、高速化すると同時に揃えるのが難しい
・シリアルは線が1本なのでズレの問題が起きにくく、結果的に1本あたりを超高速にできる
・線が少ない=配線コストが安く、ケーブルも細くできる

身近な例では、USB・LANケーブル・HDMIなどはシリアル転送です。一方、昔のプリンタ接続や、コンピュータ内部の一部の古いバスはパラレル転送でした。「少ない線で速く、安定して送る」という方向に技術が進んだ結果、シリアルが広く使われるようになった、と覚えておくとよいでしょう。

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