高速I/O接口技术
摘 要:现代通信技术朝着高速、精确的方向发展,尤其是高速串行通信,逐渐成为通信技术的主流,在各行各业扮演着极其重要的角色,文中简述了高速I/O的相关技术,如SERDES (串行器/解串器)技术、8B /10B编码、COMMA字符、预加重等,并列举了具有代表性的Xilinx公司的FPGA产品,展示了Rocket IO技术的实际应用。
关键词:高速I/O接口; SERDES;预加重
0 引 言
一直以来, I/O接口在计算机和工业应用中扮演着重要角色。回顾I/O 接口的发展历史,从STD 和CAMAC到ISA,从VXI到PC I;其中,串行接口从RS-232到USB再到IEEE 1394,并行接口从SCSI到MXI。
采用并行收发,大量的数据吞吐,尤其是再引入差分信号,在实际设计中会遇到一个问题,就是引脚数过多, 单一的增加引脚数的方法并不能跟上使用的需
要。因此,从芯片内外、板内板外获取数据时,高速串行链路一直是人们的优先选择和最终目标,而它的优点也很明显:速度快。这样,一个新的技术应运而生,千兆位高速I/O接口技术,接收并行数据,在串行链路上进行大带宽传输。理论上,千兆位串行I/O接口的线速从1 Gbit/ s到12 Gbit/ s,当一个FPGA具有20或者更多的10 Gbit串行收发器时,可以实现200 Gbit/ s 的I/O接口品质。
1 发展与现状
判断一个I/O接口性能的指标,通常可以从对齐和延迟的现象出发。在数字信号处理中,接口数据的对齐问题影响着主机与外设的通信质量,随着处理信号越来越复杂, I/O接口的可靠性有可能会下降。而现在高速通信的应用领域不断扩大,信号的延迟问题也开始变得棘手。因此,如何提高I/O接口电路的性能,变得尤为重要。在数字电路中,可以采用例如差分信号的方法提高芯片之间的速率,信号同步、源同步、自同步提供了可靠的I/O接口质量。
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关键词:高速I/O接口; SERDES;预加重
0 引 言
一直以来, I/O接口在计算机和工业应用中扮演着重要角色。回顾I/O 接口的发展历史,从STD 和CAMAC到ISA,从VXI到PC I;其中,串行接口从RS-232到USB再到IEEE 1394,并行接口从SCSI到MXI。
采用并行收发,大量的数据吞吐,尤其是再引入差分信号,在实际设计中会遇到一个问题,就是引脚数过多, 单一的增加引脚数的方法并不能跟上使用的需
要。因此,从芯片内外、板内板外获取数据时,高速串行链路一直是人们的优先选择和最终目标,而它的优点也很明显:速度快。这样,一个新的技术应运而生,千兆位高速I/O接口技术,接收并行数据,在串行链路上进行大带宽传输。理论上,千兆位串行I/O接口的线速从1 Gbit/ s到12 Gbit/ s,当一个FPGA具有20或者更多的10 Gbit串行收发器时,可以实现200 Gbit/ s 的I/O接口品质。
1 发展与现状
判断一个I/O接口性能的指标,通常可以从对齐和延迟的现象出发。在数字信号处理中,接口数据的对齐问题影响着主机与外设的通信质量,随着处理信号越来越复杂, I/O接口的可靠性有可能会下降。而现在高速通信的应用领域不断扩大,信号的延迟问题也开始变得棘手。因此,如何提高I/O接口电路的性能,变得尤为重要。在数字电路中,可以采用例如差分信号的方法提高芯片之间的速率,信号同步、源同步、自同步提供了可靠的I/O接口质量。
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