エンベデッドシステムスペシャリスト 2018年午前2 問05

問題文

コンピュータと周辺装置とのデータ転送方式に関する記述として、適切なものはどれか。

🖊️ 解答を隠して解いてみる

ア：SATA、PCI Express、USBのシリアル転送方式では、高速なデータ転送のために、データ線とは独立した専用のクロック信号線を使用している。

イ：高速パラレル転送方式では、8b/10bエンコーディングなどの符号化方式によるエンベデッドクロックを採用している。

ウ：シリアル転送方式では、データは必ずLSB側から1ビットずつ順番に転送される。

エ：パラレル転送方式では、転送クロックを高速化すると、データの各ビット間での信号到達タイミングの整合を取ることが困難になる。（正解）

🔒 解説は解答すると表示されます

パラレル転送方式では、複数のデータ線を使って複数ビットを同時に送ります。転送速度を上げるためにクロックを高速化すると、各データ線の信号が受信側に届くタイミングのわずかなずれ（スキュー）が問題になります。

データ線ごとに信号の到達時間が異なると、受信側がどのタイミングでデータを読み取ればよいか判断しにくくなります。そのため、クロックを高速化するほどデータの各ビット間でタイミングを合わせることが難しくなります。この特徴を説明したエが適切です。

ア：SATA、PCI Express、USBなどのシリアル転送方式は、一般にデータ線とは別の専用クロック信号線を使うのではなく、データ信号からクロックタイミングを取り出す方式などを用います。したがって、「専用のクロック信号線を使用している」という説明が誤りです。
イ：8b/10bエンコーディングは、クロック情報をデータ信号に含めて受信側でタイミングを復元しやすくする符号化方式です。高速なシリアル通信などで使われるもので、「高速パラレル転送方式」の説明としては不適切です。
ウ：ビットを転送する順序は、インタフェースや通信プロトコルによって定められます。常にLSB（最下位ビット）から転送されるわけではありません。
エ：パラレル転送では、複数のデータ線の信号到達タイミングをそろえる必要があります。クロックを高速化すると、線ごとの到着時間の差が問題になりやすくなるため、適切です。

「シリアルはクロック線が必ず別にある」と考える
クロック信号をデータとは別の線で送る方式もありますが、データ信号からクロックを復元する方式もあります。
「パラレルは同時に送れるので、常に高速」と考える
複数ビットを同時に送れる利点がある一方、高速化すると信号の到着タイミングをそろえるのが難しくなります。
「LSBから送るのが常識」と決めつける
ビットの送信順序は規格によって異なるため、インタフェースごとに確認が必要です。

パラレル転送では、データ線が増えるほど一度に送れるビット数が増えます。しかし、線の長さや電気的な特性の違いなどにより、各ビットの信号が受信側に届く時刻にはずれが生じます。このずれをスキューといいます。

一方、シリアル転送は基本的に少ないデータ線でビットを順次送ります。高速化しやすく、信号線間のタイミング調整が比較的容易なことから、現在の高速インタフェースではシリアル方式が広く使われています。

Q. パラレル転送では、データ線が多いほど必ず有利ですか？
A. 一度に複数ビットを送れる利点はありますが、配線数が増え、信号間のタイミング調整も難しくなります。データ線を増やせば必ず高速化できるとは限りません。

Q. エンベデッドクロックとは何ですか？
A. クロック信号をデータ信号に含め、受信側でデータからクロックタイミングを復元する方式です。データ用とは別のクロック線を不要にできる場合があります。

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