交换机SERDES介绍

交换机端口开发的时候经常提到的一个概念就是serdes,但是什么是serdes有很多人都说不清楚,今天就我的理解给大家介绍下。

  • serdes简介

和所有的互联结构一样,SERDES无非也就是输出,输入,与互连通道。
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不过,SERDES在芯片端比一般的信号要多出一些东西。首先,需要在TX端完成将并行信号变成串行信号过程,该过程通过串行器来实现,将n个速率为x的并行信号,变成一个速率为n*x的串行信号,这样在1/x的时间内,串行信号就包含了n个信息。在这个过程中,参考时钟的质量就至关重要了,我想,谁都不愿意看到在并行信号中地位相同的两个信号,变成串行信号之后一个占150ps一个却只有50ps了吧。

当然,为了保证信号的直流平衡(不要有长0长1的出现)等性能,在将数据进行串并转换之前,会将信号进行编码。在数据串化之后,会经过预加重模块,再出芯片,来到我们的信道上。

TX
简单来说TX就是一个编码>>串化>>预加重>>输出的过程。
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RX
在串行通道的RX端,进行着与TX相反的过程。首先经过一个均衡器,将信号进行均衡处理。再通过CDR(clock data recovery)将串行信号解串为并行信号。
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- 为何串行

人们对高速的追求就像对美好生活的向往一样永无止境。在人们面前有两条路可以走,第一条是增加信道的数量,用更多的信道传输更多的信号,也就是我们所说的并行;第二条是提高单通道的信号速率,也就是我们所说的高速串行。

而在现在的高速传输中,SERDES早已成为了绝对的主流。主要是因为并行传输有着先天的劣势:时钟周期变得越来越短,并行的时序已经无法满足。

  • 串行问题解决
    由于使用数字信号通信,信道的噪声容限有了很大的提升,DDR3信号的噪声裕量甚至能达到了600mV,相当于信号电平的40%。这40%的裕量将被反射,损耗,电源噪声,串扰等问题瓜分。串行信号同样面临着这样的问题,于是••••••

SERDES:“工程师爸爸,我上升沿陡,反射会比较严重!”

于是工程师把高速串行信号的驱动阻抗和接收阻抗都做成了100欧姆,与传输线相匹配:“我已经帮你把源端和末端两个最严重的反射给去掉啦,剩下的就靠你啦。”

SERDES:“工程师爸爸,我翻转次数多,串扰会比较严重!”

于是工程师在所有的串行管脚附近都放上了地管脚:“我已经帮你把你跟你兄弟姐妹隔开啦,剩下的就靠你啦。”

这时隔壁家做连接器的王叔叔跑过来摸了摸SERDES的头:“小SERDES啊,我已经把连接器的串扰做到千分之一以下了。”

SERDES:“工程师爸爸,我电频低,好怕电源噪声!”

工程师看了SERDES笑了笑:“傻孩子,爹爹严格执行优生优育啊,你兄弟姐妹没几个,不像临村的并行,一家兄弟姐妹可以去踢世界杯了啊。”

SERDES:“工程师爸爸,我要更大的噪声容限!”

工程师皱了皱眉头:“这个不好办啊,我努力试试把”。于是就出现了串行发送端0.6V的Voh,接收端60mV的Vih。

SERDES一看,0.6V对60mV,90%的裕量哇!开开心心跑到一条平坦性衰落的路上玩去了。

出门的时候,他是这样子的:
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回到家的时候,他是这样子的:
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虽然衰减了75%,但是工程师爸爸还是第一眼就认出了他就是小SERDES。

这时,一直藏在旁边树后的[并行]露出了半边面孔,瞄了一眼,阴测测的说:“小婊砸,跑得快就那么嚣张,你以为所有的路都是平坦性衰落么,嘿嘿嘿嘿。”

参考资料:http://www.edadoc.com/cn/TechnicalArticle/show.aspx?id=759
http://www.edadoc.com/cn/TechnicalArticle/show.aspx?id=761

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