为什么串行接口速率比并行接口快?
日期:2024-06-20 16:54:48   来源:数据传输类

  ①高速串口不需要来同步数据流,也就没有时钟周期性的边沿,频谱不会集中,所以噪声干扰少很多。

  以PCIE和SATA为例,时钟信息通过8b/10b编码已经集成在数据流里面,数据本身经过加扰,不可能有多于5个0或者5个1的长串(利于时钟恢复),也不存在周期性(避免频谱集中)。这样,通过数据流的沿变可以直接用PLL恢复出时钟,再用恢复的时钟采集数据流。这有啥好处?时钟信号消耗的功耗极多,带来的噪声也,不传时钟能够更好的降低功耗,减少噪声。

  ②所有高速串口都采用差分总线传输,外界噪声同时加载到两条差分线上,相减之后可以抵消,具备很强的抗干扰的能力,同时因为差分线通常以电流为载体传输,远端没有电压传输的压降,因此长距离也不是问题。

  ③差分信号没有时钟skew问题,因为它根本就没有同步时钟,不存在时钟和数据流的对齐问题。只需要保证差分信号线是对齐的就行,这是很容易的,因为差分信号线的值总是相反,相关性强,易控制。一根线跳的时候,另一根线经过一个非门的延时马上会跳,这个非门的延时是很容易补偿的。

  并行总线的问题是多根线传输的时候,没办法保证所有的沿变都对齐,有很大的可能性传着传着某些信号跟不上,落后了一个时钟周期,数据就传错了。想控制也难,因为各个信号没有相关性,互相的沿变本身就是独立的,因为布线不同,有很大的可能性一个跳的早点,另一个跳的晚点,再加上各个传输线电阻不同,噪声不同,传一会儿就分辨不出来哪个值对应哪个周期。

  ④差分线线数少,干扰少。并行传输,一般32根或者64根,一根线跳变,会给旁边的线带来噪声,频率越高,这种噪声越大,非常容易造成别的线值被篡改或没办法辨认,所以频率不可能很高。串行传输一般就4根数据线,分成Rx两根差分线和Tx两根差分线,差分线总是往相反方向跳,可以抵消各自的跳变噪声,比如Rx的正极性发生跳变时会产生噪声,这种噪声可以被Rx的负极性以相反的跳变直接抵消掉(因为他们是差分信号对),总的噪声为0,杜绝了内部噪声。

  综上,串口传输的各种优势使得其内外噪声皆免疫,又没信号对齐之忧,可以以极高的速率传输。比如SATA可以以6Gb的速率传输数据流,PCIE可以以8Gb的速率传输数据流。这种速率,并行传输是根本做不到的,更不要说串行传输还能节省大量引脚。

  串口为啥比并口快,还有的因素是串口的特性和应用场景,决定了它更为适合采用一些能大大的提升单根信道速率的设计方法: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)。而这一些方法目前用在并口上并不合适。

  从现有的应用看来,有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,还是需要并口的应用,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并口继续存活着。

  快,可以从下面四个方面考虑: ①高速串口不需要时钟信号来同步数据流,也就没有时钟周期性的边沿,频谱不会集中,所以噪声干扰少很多。 以PCIE和SATA为例,时钟信

  ? /

  口之处在于它的数据和控制信息是一位接一位 地传送出去的。 虽然这样速度会慢一些,但传送距离较

  SRAM在 SRAM市场中长期处在小众地位。在空间非常有限的特定应用中,它们一直是低功耗、小尺寸替代方案。目前,在峰值时钟

  相比,其优点也很明显:成本低,最少需要一根线就能够实现传输;没有数据的相互干扰,误码率相比来说较低;缺点:传输

  定义图 /

  有什么区别 /

  并不令人惊讶。对于已经(和仍在)使用SRAM的高性能(主要是缓存)应用而言,与

  对比 /

  存储器消耗更少的电能,而且其最大的好处在于较小的尺寸-无论是从设备尺寸还是从引脚数的角度而言。最小的

  SRAM的对比分析 /

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