데이터 통신 방식: 직렬 통신과 병렬 통신

데이터를 전송하는 방식은 크게 직렬(Serial) 통신과 병렬(Parallel) 통신으로 나뉜다. 각각의 방식은 속도, 전송 거리, 하드웨어 요구 사항 등에 따라 차이가 있다. 이번 글에서는 두 방식의 개념과 대표적인 프로토콜을 비교해 보자.

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🔹 1. 직렬 통신(Serial Communication)

직렬 통신은 데이터를 1비트씩 순차적으로 전송하는 방식이다. 마치 자동차가 한 차선에서 줄지어 이동하는 것과 비슷하다.

✅ 특징

• 데이터를 한 줄로 보내므로 하드웨어가 단순하고 배선이 적다.
• 긴 거리에서도 신호 간섭이 적고 안정적이다.
• 같은 속도를 유지하려면 더 높은 주파수(클럭)가 필요하다.

✅ 대표적인 직렬 통신 프로토콜

프로토콜특징주요 사용 사례

UART	비동기 통신, TX/RX 2선 사용	마이크로컨트롤러, 짐벌, 센서
SPI	동기식, 4선 사용(MOSI/MISO/SCLK/SS)	SD 카드, 디스플레이, 센서
I2C	동기식, 2선 사용(SCL/SDA)	EEPROM, OLED, 센서
CAN	다중 노드 네트워크 가능	자동차 ECU, 산업용 로봇
USB	빠른 속도의 범용 직렬 버스	키보드, 마우스, 카메라
Ethernet	패킷 기반 네트워크 통신	인터넷, CCTV, 서버
Wi-Fi/Bluetooth	무선 직렬 통신	IoT, 스마트폰, 드론

🔍 직렬 통신은 데이터 전송 속도가 상대적으로 낮을 수 있지만, 긴 거리에서도 안정적이므로 네트워크, 임베디드 시스템에서 많이 사용된다.

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🔹 2. 병렬 통신(Parallel Communication)

병렬 통신은 여러 개의 데이터 비트를 동시에 전송하는 방식이다. 마치 여러 차선에서 동시에 차량이 이동하는 것과 유사하다.

✅ 특징

• 데이터를 8비트, 16비트, 32비트 단위로 동시에 전송하므로 속도가 빠르다.
• 여러 신호가 동시에 이동하므로 거리 제한이 있고, 신호 간섭이 발생할 수 있다.
• 케이블이나 핀 개수가 많아 하드웨어가 복잡해진다.

✅ 대표적인 병렬 통신 인터페이스

인터페이스특징주요 사용 사례

PCIe	초고속 직렬 링크 기반 병렬 전송 (1~16 레인 사용)	GPU, NVMe SSD, 네트워크 카드
M.2	PCIe 또는 SATA 기반 확장 슬롯	NVMe SSD, Wi-Fi 모듈
DDR (RAM)	CPU와 RAM 간 초고속 데이터 전송	RAM (DDR4, DDR5)
U.2	서버용 스토리지 인터페이스	엔터프라이즈 SSD
SCSI	병렬 데이터 전송 방식	과거 서버 스토리지

🔍 병렬 통신은 데이터 전송 속도가 빠르지만, 신호 간섭 문제로 긴 거리 전송에는 적합하지 않다. 주로 CPU와 RAM, GPU 등 내부 하드웨어 간 초고속 데이터 전송에 사용된다.

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🔹 3. 직렬 통신 vs. 병렬 통신 비교

구분직렬 통신병렬 통신

데이터 전송 방식	1비트씩 순차적으로 전송	여러 비트를 동시에 전송
하드웨어 구조	간단함 (배선 적음)	복잡함 (배선 많음)
전송 속도	상대적으로 느림	빠름
전송 거리	장거리 가능 (신호 간섭 적음)	단거리 사용 (신호 간섭 있음)
사용 예시	UART, USB, Ethernet, Wi-Fi	PCIe, DDR RAM, M.2 SSD

💡 즉, 병렬 통신은 빠르지만 단거리, 직렬 통신은 속도는 낮지만 긴 거리에서도 안정적이라는 차이가 있다.

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🔹 4. 직렬 인터페이스 vs. 병렬 인터페이스

📌 병렬 통신 기반 (메인보드 직접 연결)

• PCIe, DDR, M.2 같은 병렬 인터페이스는 메인보드에 직접 연결되어야 하며, 초고속 데이터 전송이 가능하다.
• 예시: M.2 NVMe SSD(PCIe 기반)는 SATA SSD보다 훨씬 빠른 이유가 바로 병렬 통신 때문이다.

📌 직렬 통신 기반 (케이블 연결 가능)

• SATA, USB, Ethernet 같은 직렬 인터페이스는 케이블을 통해 연결될 수 있다.
• 예시: SATA SSD는 직렬 방식으로 데이터를 전송하므로 M.2 NVMe SSD보다 속도가 낮다.

💡 즉, 내부적으로 CPU, GPU, RAM과 직접 연결되는 인터페이스는 병렬 통신 기반, 케이블로 연결되는 인터페이스는 직렬 통신 기반이라고 이해하면 된다.

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🎯 결론: 어떤 방식을 선택해야 할까?

• 고속 데이터 전송 (내부 하드웨어 직접 연결): 병렬 통신 기반 인터페이스 (PCIe, DDR, M.2 등)
• 긴 거리 데이터 전송 (네트워크, IoT, 임베디드 시스템): 직렬 통신 기반 인터페이스 (UART, USB, Ethernet, Wi-Fi 등)