الاتصالات المتوازية Parallel Communication

كان الاتصال الموازي خياراً شائعاً عند الحاجة إلى نقل بيانات عالي السرعة، وفي وضع النقل المتوازي يتم نقل البيانات مرة واحدة من المصدر إلى الوجهة، وهذا ممكن باستخدام قنوات متعددة لنقل البيانات بين المرسل والمستقبل.

ما هي الاتصالات المتوازية Parallel Communication؟

الاتصالات الموازية “Parallel Communication”: هي طريقة لإرسال إشارات بيانات متعددة في وقت واحد عبر رابط إرسال في وقت واحد، وهي تتألف من عدة قنوات سلكية بالتوازي.

أساسيات الاتصالات المتوازية:

يتمثل الاختلاف الأساسي بين القناة المتوازية والمتسلسلة في كمية الأسلاك المختلفة في الشكل المادي المستخدم لنقل البيانات بين الأجهزة المختلفة، وعلى عكس الإرسال التسلسلي يستخدم نقل البيانات المتوازي أكثر من سلك واحد وهذا لا يشمل السلك الأرضي.

يُعد وضع الاتصال هذا مكلفاً لأنّه يتطلب كابلات وأجهزة إضافية، ومع ذلك تُعتبر طريقة سريعة للنقل كالطابعات وذاكرة الوصول العشوائي، وكذلك “ISA” و”ATA” و”SCSI” و”PCI” وناقل الجانب الأمامي تستخدم نقل البيانات المتوازي، كما إنّ انخفاض تكلفة الدوائر المتكاملة وزيادة طلب المستهلكين على مزيد من سرعة تبادل البيانات جعلها خياراً مناسباً على الروابط التسلسلية.

كطريقة تتضمن توصيل الأسلاك لإدارة عملية إرسال واستقبال أنواع مختلفة من البيانات يخصص الاتصال الموازي عادةً بعض الأسلاك لعمليات الإرسال الصادرة والبعض الآخر للإرسال الداخلي، وعادةً ما يكون قرب الأسلاك قريباً جداً، حيث تعمل مجموعة الأسلاك بالتوازي مع بعضها البعض.

عندما تكون الإشارة المستخدمة للإرسال قوية فإنّ النتيجة النهائية هي مستوى عالٍ من الوضوح في عمليات الإرسال الصوتية بالإضافة إلى النقل السريع للبيانات الأخرى دون أي تأخير حقيقي، ونظراً لأنّ جودة الإشارة ستنخفض مع المسافة فإنّ استخدام هذه الطريقة لنقل أي نوع من البيانات عادةً ما يتم تقليله إلى الحد الأدنى.

في الوقت نفسه يمكن أن تؤدي الإشارات الضعيفة أو الأسلاك التالفة المشاركة في عملية الاتصال المتوازي أحياناً إلى ظاهرة تُعرف باسم الحديث المتبادل، حيث قد تنزف الإشارة إلى سلك مختلف وتفسد الاتصال، كما يوجد الحديث المتبادل أحياناً في المكالمات الجماعية الصوتية التي يؤدي فيها هذا النوع من الاتصال الضعيف إلى حدوث تسرب من الحديث المتبادل من مؤتمر إلى آخر.

كما يمكن أن تؤدي مراقبة الخطوط أو الخطوط المستخدمة لكل مكالمة عادةً إلى عزل الحديث المتبادل إلى سطر واحد، وفصله عن المؤتمر ثم إعادة الاتصال بالحضور باستخدام جذع مختلف ممّا يلغي المشكلة.

• “ISA” هي اختصار لـ “International Society of Automation”.

• “ATA” هي اختصار لـ “Analog Telephone Adaptor”.

• “SCSI” هي اختصار لـ “Small Computer System Interface”.

• “PCI” هي اختصار لـ “Personal Communications Interface”.

تطور الاتصالات المتوازية:

بدأ كل شيء بإدخال منفذ متوازي “8 بت” يُعرف أيضاً باسم “SPP” من قبل شركة “IBM” في عام 1981م وقد تم تقديمه كبديل سريع للواجهة لطابعات “Dot Matrix”، ومع ذلك كان هناك جانب سلبي كبير في هذا المنفذ المتوازي القياسي “SPP”، وكان الجانب السلبي هو أنّه كان يوفر اتصالاً اتجاهياً واحداً فقط أي من الكمبيوتر إلى الطابعة.

تم ترك عدد من الأسلاك في المنفذ المتوازي غير مستخدمة والتي كان من الممكن استخدامها للإشارة إلى حالة الطابعة، وعند إدراك الفوائد المختلفة للاتصال ثنائي الاتجاه أجرت شركة “IBM” بعض الترقيات وجلبت منفذاً متوازياً يدعم كلا الطريقتين في نقل البيانات، وعلى الرغم من هذه الترقيات فإنّ اتصال البيانات الموازي لم يكن حتى الآن في وضع علامة كمنفذ بيانات عالي السرعة مناسب.

لا يزال لديه العديد من الجوانب السلبية مثل عدم وجود توحيد في الواجهات المادية ومسافة محدودة أي ستة أقدام الدعم، وللتغلب على هذه الجوانب السلبية تم تقديم معيار “IEEE 1284” للاتصال الموازي ويقيس “IEEE 1284” الواجهات المادية لضمان ظروف أفضل للتشغيل البيني للواجهات المتوازية، وأدى تقديمها إلى إلغاء العديد من العيوب في المنافذ المتوازية الأولية مثل ضمان تكامل البيانات وإمكانية دعم الاتصالات حتى “30 قدماً”.

أصبحت المنافذ المتوازية أكثر تقدماً مع إدخال بروتوكول المنفذ المتوازي المحسن “EPP”، ويستخدم هذا البروتوكول دورات البيانات بشكل أكثر فعالية ويوفر نقل البيانات في الوقت الفعلي، حيث زادت “EPP” بشكل ملحوظ من سرعة المنافذ المتوازية من “150 كيلو بت في الثانية” إلى “2 ميجابت في الثانية”.

• “SPP” هي اختصار لـ “Standard Parallel Port”.

• “IEEE” هي اختصار لـ “Institute of Electrical and Electronics Engineers”.

• “EPP” هي اختصار لـ “Enhanced Parallel Port”.

آلية عمل الاتصالات المتوازية:

في الاتصال الموازي يتم نقل العديد من البتات عادةً “8 ​​بتات” أو مضاعفاتها في نفس الوقت على مسارات متوازية مختلفة أي أسلاك داخل نفس الكابل بالتزامن مع ساعة واحدة، وتوفر الساعة توقيت الإرسال كإشارة توقيت ثابتة عبر المسيرات المتوازية.

نظراً لأنّه يتم نقل العديد من البتات عبر مسارات متوازية مختلفة في نفس الوقت فقد يكون ترتيب سلاسل البتات المستقبلة مختلفاً، أو غير متزامن وفقاً لعوامل مختلفة مثل مسافة المصدر والموقع وعرض النطاق الترددي المتاح، ومثال على ذلك هو التشويه في مكالمات الإنترنت “VOIP” وتدفق الفيديو.

• “VOIP” هي اختصار لـ “Voice over Internet Protocol”.

خصائص الاتصالات المتوازية:

1- سرعة عالية في نقل البيانات:

تعادل سرعة تبادل البيانات لوصلة بيانات الاتصال المتوازي مضاعفة عدد المسارات المتوازية وعدد البتات التي تتم معالجتها في وقت الوحدة، لذلك كلما زاد المسار المتوازي زادت سرعة نقل البيانات المحققة.

2- طول الكابل المحدود:

مع زيادة طول الكابل تزداد كذلك كمية الأسلاك المعدنية وهذا يزيد من فرص تقاطع الحديث، والتداخل المتقاطع يعني التداخل بين أسلاك الكابل ويؤدي إلى التبادل غير الناجح للبيانات القابلة للقراءة، ونتيجةً لهذا التأثير لا يمكن زيادة طول الكابل إلى ما بعد حد آمن معين، وبسبب هذا العامل يكون طول الكابل المدعوم برابط متوازي أقصر من الوصلات التسلسلية.

3- سهل التركيب:

من السهل نسبياً تثبيت روابط البيانات الموازية كأجهزة وهذا بدوره يجعلها خياراً معقولاً، كما يُعد تكوين منفذ متوازي في جهاز الكمبيوتر أمراً سهلاً للغاية مقارنةً بنظيره الروابط التسلسلية، وذلك لأنّ جميع الروابط التسلسلية تقريباً تتطلب تحويلها إلى شكل متوازي باستخدام جهاز إرسال استقبال غير متزامن عالمي لتمكينه من الاتصال بناقل البيانات مباشرة.

تطبيقات الاتصالات المتوازية:

• نقل البيانات الكبيرة.

• البيانات المراد إرسالها حساسة للوقت.

• البيانات مطلوبة ليتم نقلها بسرعة أو في الوقت الحقيقي.

الاتصالات المتوازية بالارتباط بين جهازي كمبيوتر:

تم وصف تنفيذ الواجهة غير المتزامنة الكاملة بين جهازي كمبيوتر، وإنّها توضح تفاصيل تصميم واختبار ترتيب عرض رسالة بخط واحد ثنائي الاتجاه بين جهازين، حيث يسمح الترتيب للمستخدم بإرسال رسالة من جهاز الإرسال إلى جهاز الاستقبال وتظهر الرسالة في وقت واحد على شاشات كل من أجهزة الإرسال والاستقبال، كما يسمح الترتيب ثنائي الاتجاه لكل من الآلتين بإرسال واستقبال الرسائل أي ثمانية خطوط بيانات متصلة بين منافذ الإدخال والإخراج للجهازي الكمبيوتر.

توفر بعض النماذج إطاراً لتحليل أداء الخوارزميات على المعالجات المتعددة للذاكرة الموزعة، كما تأخذ النماذج في الاعتبار كلاً من تكلفة الحساب وتكلفة الاتصال، حيث تصف معالجات متعددة من حيث أربع معلمات تمثل قوة الحساب وعرض النطاق الترددي للاتصال وزمن انتقال الاتصال ودرجة التداخل بين الحساب والاتصال، ومن هذه النماذج هي نموذج “LogP” والنماذج القائمة على الشبكة ونموذج “Valiant’s BSP” ونموذج “PRAM”.

• “BSP” هي اختصار لـ “Board Support Package”.

• “PRAM” هي اختصار لـ “Plans, Relationships, Agreement, and Maintenance”.