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電気通信およびデータ伝送において、シリアル通信とは、通信チャネルまたはコンピュータバスを介して、データを1ビットずつ順番に送信するプロセスです。これは、複数の並列チャネルを持つリンク上で、複数のビットをまとめて送信するパラレル通信とは対照的です。
シリアル通信は、長距離通信やほとんどのコンピュータネットワークで使用されています。ケーブルのコストや同期の難しさから、パラレル通信は実用的ではないからです。シリアルコンピュータバスは、より短い距離でも普及が進んでいます。これは、新しいシリアル技術における信号品質と伝送速度の向上により、パラレルバスのシンプルさ（シリアライザやデシリアライザ、つまりSerDesが不要）という利点が、欠点（クロックスキュー、相互接続密度）を上回り始めたためです。PCIからPCI Express（PCIe）への移行はその一例です。
PCIe [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]などの最新の高速シリアルインターフェイスは、PAM4 などの変調/符号化技術を使用して一度に複数のビットのデータを送信します。PAM4は一度に 2 ビットを 1 つのシンボルにグループ化し、複数のシンボルは引き続き 1 つずつ送信されます。これは、一度に 1 ビットしか送信しない、つまりシンボルごとに 1 ビットしか送信しない PAM2 または非ゼロ復帰 (NRZ) に取って代わるものです。[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]シンボルは、シンボルレートまたはボーレートと呼ばれる速度で送信されます。[ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]
多くのシリアル通信システムは、もともと何らかのデータケーブルを介して比較的長距離にわたってデータを転送するように設計されていた。
長距離通信では、ケーブルのコスト削減のため、データを並列ではなく1ビットずつ送信するのが一般的です。このデータ伝送に使用されるケーブル（いわゆるシリアルケーブルを除く）と、それらが接続されるコンピュータのポートは、混乱を避けるため、通常はより具体的な名称で呼ばれます。
キーボードやマウスのケーブルやポートは、PS/2ポート、Appleデスクトップバス、USBなど、ほぼ例外なくシリアル接続です。
デジタルビデオを伝送するケーブルもほとんどがシリアル接続です。例えば、HD-SDIポートに接続された同軸ケーブル、 USBポートまたはFireWireポートに接続されたウェブカメラ、IPカメラをPower over Ethernetポートに接続するイーサネットケーブル、FPD-Link、デジタル電話回線（ISDNなど）などです。
データを1ビットずつ送信するその他のケーブルやポートには、Serial ATA、Serial SCSI、イーサネットポートに接続されたイーサネットケーブル、VGAコネクタ、DVIポート、またはHDMIポートの予約済みピンを使用するディスプレイデータチャネルなどがあります。
多くの通信システムは一般的に、同一のプリント基板上の2つの集積回路を、外部ケーブルではなく、その基板上の信号配線で接続するように設計されていた。
集積回路はピン数が多いほど高価になります。パッケージ内のピン数を減らすため、多くのICは速度が重要でない場合、シリアルバスを使用してデータを転送します。このような低コストで低速なシリアルバスの例としては、RS-232、DALI、SPI、CANバス、I²C、UNI/O、1-Wireなどがあります。高速なシリアルバスとしては、USB、SATA、PCI Expressなどがあります。
コンピュータ（またはコンピュータの一部）同士が通信するための通信リンクは、シリアルまたはパラレルのいずれかです。パラレルリンクは、複数のチャネル（例えば、ワイヤ、プリント基板の配線、光ファイバーなど）に沿って複数のデータストリームを同時に送信しますが、シリアルリンクは単一のデータストリームのみを送信します。パラレル通信の根拠は、 8ビットまたは16ビットのレジストリアドレスへの直接メモリアクセスという利点が加わったことにありました。当時は、データをシリアルに同期するよりも、直接データレーンをマッピングする方が便利で高速だったのです。
シリアルリンクは、クロックサイクルあたりのデータ伝送量が少ないため、パラレルリンクよりも劣っているように見えるかもしれませんが、実際には、より高いデータレートを実現するために、シリアルリンクをパラレルリンクよりもかなり高速にクロックできる場合がよくあります。シリアルリンクを高速にクロックできる要因はいくつかあります。
並列バスから直列バスへの移行は、集積回路への SerDes の組み込みを可能にしたムーアの法則によって可能になった。 [ 19 ] 電気的な直列リンクは一対のワイヤしか必要としないが、並列リンクは複数必要とする。そのため、直列リンクはコスト (部品表とも呼ばれる) を削減できる。差動信号伝送は長さが一致したワイヤまたは導体を使用し、高速直列リンクで使用される。[ 18 ]直列リンクでは導体の数が少ないため、長さの一致は容易に行える。
多くの場合、シリアル接続はパラレル接続よりも実装コストが低い。多くのICはパラレル接続ではなくシリアル接続のインターフェースを備えているため、ピン数が少なく、結果として価格も安くなる。