串行通信（Serial Communication）和并行通信（Parallel Communication）是两种基础的数据传输方式，核心区别在于数据位的传输形式。

一、串行通信（Serial Communication）

• 定义：数据按时间顺序逐位（bit-by-bit） 在同一根信号线上顺序传输。
• 传输方式：
  将数据的每个二进制位依次通过单条线路（或少数几条线路，如差分信号）进行传输。例如：发送字节 10110010 时，先传1，再传0，以此类推。
• 物理结构：
  最少仅需 1条数据线 + 地线（单端信号），或 2条数据线（差分信号）+ 地线。
• 典型应用：
  UART、USB、RS-232、I²C、SPI、SATA、以太网（双绞线）、PCI Express（高速串行总线）等。
• 优势：
  • 抗干扰强：差分信号可抑制噪声，适合远距离传输（如百米级）。
  • 布线简单：线缆数量少，成本低，适合紧凑设备和复杂系统。
  • 高扩展性：时钟频率可大幅提升（如USB 3.0达5Gbps），现代技术已远超并行传输速率。
• 劣势：
  需协议管理数据顺序（如添加起始位、停止位），传输同量级数据的时间更长（但现代高速串行已突破此限制）。

二、并行通信（Parallel Communication）

• 定义：数据的多个位（通常8位、16位等）同时通过多条独立线路并行传输。
• 传输方式：
  如传输字节 10110010，会使用8根数据线，每根线同时传1位：线1传1，线2传0，线3传1……以此类推。
• 物理结构：
  需多条数据线（如8、16、32条） + 时钟线 + 控制线 + 地线，线缆复杂。
• 典型应用：
  老式打印机接口（LPT）、IDE硬盘接口、早期内存总线（如DDR SDRAM）、并行ADC/DAC模块。
• 优势：
  理论瞬时带宽高（一次传多个位），适合短距离高速传输（如芯片间通信）。
• 劣势：
  • 时序同步问题（时钟歪斜）：线路长度或延迟差异导致数据位无法同时到达。
  • 电磁干扰（EMI）：多线并行引发信号间串扰（Crosstalk）。
  • 布线复杂：线缆庞大且易松动，成本高，难以扩展（如升级至64位需更多线）。
  • 距离限制：通常限于数米内，长距离时信号完整性大幅下降。

三、核心区别总结

四、为什么现代技术更倾向串行通信？

早期的并行通信在短距离提供更高带宽（如并口硬盘），但随着频率提升：

1. 时钟歪斜导致同步困难，限制了速度提升；
2. 信号串扰和噪声成为瓶颈；
3. 物理复杂度阻碍小型化发展。

现代串行技术通过以下方案突破瓶颈：

• 差分信号（如USB/PCIe）：双绞线抗干扰 + 高频率；
• 嵌入式时钟编码（如8b/10b）：避免独立时钟线；
• 多通道并行串行链路（如PCIe x16）：组合多条高速串行通道。

因此，高速、长距离、紧凑型设备（如CPU总线、显卡接口、网络设备）几乎全部转向串行通信，而并行通信逐步退出主流应用。