技术文档当前位置:秒速牛牛 > 技术文档

对于智能直流稳压电源,为什么串口比并口快?

直流稳压电源串行接口为啥比直流稳压电源并行接口快?是因为直流稳压电源串口的特性和应用场景,决定了它更加适合采用一些提高单根信道速率的设计方法,这些方法用在直流稳压电源并口上并不合适。

讨论这个问题,首先要搞清楚定义,什么叫直流稳压电源并行接口(parallel link)? 什么叫直流稳压电源串行接口(serial link)?这就可以吵一天。

直流稳压电源并口代表DDR说:“我是直流稳压电源并口的纯正血统杰出代表,每8bit要附带一对DQS线作为时钟,每个bit都要同步到这对DQS上去,skew超标就不能工作,64位DDR3-1600总带宽可以到100Gbps,哪个直流稳压电源串口做得到”?鄙人冷笑,说:“别以为我不知道你的底细,别看你IO是1。6G,内存控制 器给你的一般都是4位并行的400M,你要先悄悄做一下并行转串行,再输出。何况你传64bit数据需要80根全速率的DQ/DQS线,还要20多根半速 率命令地址线,平均下来一根线1G还不到”。

XAUI举手问:“我算直流稳压电源串口么?XAUI一定是8组16根差分线,4组读4组写,缺任何一组都不符合协议,看着很并行啊?” 32位的PCI-E也一脸关心的等着答案。

我们先这么定义:在一个独立的信道上,每次同时传输1bit为直流稳压电源串口,每次同时传输多个bit为直流稳压电源并口。 标准的直流稳压电源串口如XAUI,HDMI等,每对差分线组成一个信道(channel),每个信道是否能成功传输并不取决于其他信道。而DDR这种,10根线组成 一个信道,每次同时传8bit,错了某一bit只能重新传,便是标准直流稳压电源并口,芯片内部的并转串和IO并不相关,不影响定性。按照这个定义,大家看看各种接口 协议怎么划分呢?我觉得已经很清楚了,以单个channel的传输速率衡量,直流稳压电源串口一般来说更快。下一个问题就是,为什么呢?

这是一个电学问题,但首先是一个经济问题。

对 任何一种协议,提高总带宽不过是两种办法,首先要提高单根线的传输速率,其次只能增加电线的数目。增加线的数目实在费钱,首先现在的芯片往往IO都很紧 张,增加了IO PAD还要搭上额外的ESD和面积;封装和PCB上增加额外的线更复杂更贵这就不用说了,对于某些用cable的协议基本就是不可接受的。你是愿意插16 根网线还是一根?接电视机的时候喜欢一根线的HDMI,还是五根线的RGB+音频?还有提到的150米长线……何况直流稳压电源并口还要对这些线进行长度匹配,想想头就大了。

历史上,直流稳压电源工程师们确实是先做了直流稳压电源串口,速度不够没办法只好含泪加电线上直流稳压电源并口,直到他们发现了三大法宝来提速,直流稳压电源并口的动力就不那么强劲了。但是在芯片内部,增加总线宽度的代价并不高,因此CPU里面有个1024位的数据总线也不奇怪。

为了提高单根线的传输速率,必须要讲到我们模拟电路直流稳压电源工程师的三大法宝,直流稳压电源差分信号(differential signaling),时钟-数据恢复(Clock-Data Recovery,简称CDR),和信道均一化(Channel Equalization,Eq)。

直流稳压电源差分信号的好处 ,不外乎抗干扰能力强,引入的噪声也比较小,虽然必须要两根线,但速度从几百M提高到几G,还是很值得的。

CDR的好处,消灭了skew,减少了时钟的功耗和噪声(但多出了CDR电路本身的功耗和噪声),同时避免了电磁干扰。想想在PCB或者电线上传一个15G的时钟,太带感了,幸亏我们不用做这种事。

信道均一化 相当值得一提,这才是SerDes高速发展的决定性因素,所以我决定花点文字讲一下。

一般来说,真实世界中的信道都是低通特性的,到处都是小电容,所谓绝缘体中的分子在高频情况下吸收电场能量,再加上金属线中的趋肤效应,所以我们想要的高频信号走不了多远就不像样子了,比如下面某信道的频率特性(绿线)。

对于智能直流稳压电源,为什么串口比并口快?


如图所示,在对应28Gbps的频点上,信号能量被衰减了30db,直流稳压电源电压幅度只剩3%了;在对应56Gbps的频点上更惨,65db意味着信号直流稳压电源电压摆幅剩下不到千分之一。在这种信道中,发送端一个完美漂亮的数据眼图:

对于智能直流稳压电源,为什么串口比并口快?

到了接收端会变成这样的一堆垃圾:

对于智能直流稳压电源,为什么串口比并口快?

什么都辨认不出来对吧。但是,经过我们聪明的直流稳压电源工程师们一番努力,均一化开关打开,信号就变成了这样:

对于智能直流稳压电源,为什么串口比并口快?

神奇么?我觉得挺神奇的,我认识的电子直流稳压电源工程师们第一次看到这个,没人觉得不神奇。

下面一个重要的问题,既然有了三大法宝,他们只能用在直流稳压电源串口上吗?

答案很显然,不是,直流稳压电源串口可以用的,我们直流稳压电源并口一样可以用。那为什么直流稳压电源并口不用呢?

直流稳压电源差分信号这条不用说了,直流稳压电源并口的电线本来已经够多了,数目还要再翻一倍?系统直流稳压电源工程师会杀人的。

CDR 意义也不大,反正你直流稳压电源并口速度也不高,一堆数据线中顺便传下时钟,比做接收端做CDR再采样每一位数据省事多了。

信道均一化属于屠龙之技,不用直流稳压电源差分信号的话也就传几百M,本来就没啥衰减,用这个干啥?还是考虑下各种噪声串扰的问题吧。

于是答案就呼之欲出了。直流稳压电源串口为啥比直流稳压电源并口快?是因为直流稳压电源串口的特性和应用场景,决定了它更加适合采用一些可以提高单根信道速率的设计方法,这些方法用在直流稳压电源并口上并不合适。

从现有的应用看来,需要持续稳定高带宽的应用,往往使用高速直流稳压电源串行接口,一根带宽不够再加一根,各种视频网络应用,基本如此。而一些历史遗留速度不高的应用, 还有一些需要突发性高带宽的应用,直流稳压电源并口仍然存活,比如很特殊的DDR。虽然XDR/GDDR/HMC/HCM这些新标准都在试图引入SerDes, 但DRAM行业的特殊性还是让直流稳压电源并口继续存活着。

CATEGORIES

分类导航

咨询热线

021-51095123

联系人:王先生

手 机:13761987446

邮 箱:xuxinpower@126.com

地 址:上海市嘉定区吴杨东路333号

用手机扫描二维码关闭
二维码
75秒赛车官网 荣鼎彩手机app下载 秒速赛车手机官网 秒速赛车官方网站 秒速赛车官方网站 秒速赛车怎么玩 秒速牛牛计划平台 秒速牛牛怎么玩 荣鼎彩投注 荣鼎彩开户