串行通信设备和接口通过点对点数据链路传输信号。比特以串行流的形式一个接一个地传输。串行连接通常用于连接计算机和调制解调器。比特流通过串行链路进入调制解调器，在那里被调制成通过电话线传输的模拟信号。
串行线路通常是双向的，一条用于传输，另一条用于接收。这是一个全双工链路。半双工链路使用一条线路，一次只能有一端进行传输。使用串行链路的最常见的互联网协议是PPP。PPP是为简单链路设计的链路层协议，例如在对等设备之间传输数据包。该链路提供全双工操作，并按顺序传送数据包。主要用于建立点对点连接通过拨号或专线发送数据，使其成为各种主机、网桥、路由器之间简单连接的常用解决方案。
串行通信的特点是:数据位传输，按位序进行，至少由一条传输线完成，成本低但传输速度慢。串行通信的距离可以从几米到几公里。
并行链路(如PC机架上的并行打印机端口)通过多条线路同时发送数据，位传输通过八条或更多条线路同时进行。并行连接的优点是吞吐量大，但距离有限，以避免位同步。
由于数据是二进制的，因此可以用线路上的两种状态来表示，正电压(通常为+5V)表示二进制1，负电压(-5V)表示二进制0。为了正确读取位，必须使用一些同步和时序方案。异步通信在传输字符的开始和结束处设置起始位和停止位，因此通信双方不需要使用同一个时钟。字符逐帧发送，每帧从起始位开始，以停止位结束。接收端的起始位为基准，利用与发送端频率相同的本地时钟可以实现字符内的同步(字符到字符是异步的)。异步通信通常要求发送方和接收方之间的波特率相同。传输的起止模式意味着对每一行字符重新开始传输，这消除了上次传输中可能出现的任何时间差异。
尽管异步技术使用起来很简单，但起始位和停止位是额外的开销，浪费带宽。同步技术可以发送大数据块，比如1500到4096字节。它在每帧的开头添加同步字符，通信双方必须使用相同的时钟。传输时，每N比特划分为一个时间片，一方在同一时间片内发送，另一方在同一时间片内接收。接收端将检测到的同步字符后的数字视为实际信息。当没有信息传输时，同步字符后的数字用空字符填充，因为同步传输中没有间隙。因此，同步通信在字符之间和字符内的位之间都是同步的。以太网使用曼彻斯特信号编码方案来发送时钟脉冲和数据。
其他串行技术包括USB(通用串行总线)、Firewire (IEEE 1394)、SSA(串行存储架构)和HSSI(高速串行接口)。由于其高数据传输率，这些技术正被用于连接磁盘或建立小型局域网。
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