 |
 |
郵(yóu)箱(xiāng)：chenyong@xmt2011.com |
 |
3328087560 |
 |
深(shēn)圳(zhèn)龍崗區寶(bǎo)龍(lóng)街道南(nán)約社(shè)區(qū)寶龍(lóng)高(gāo)科大道56號萬達(dá)科(kē)技園(yuán) |
PCLe接口傳(chuán)輸速(sù)率(shuài)發展給(gěi)FFC排綫的啟(qǐ)迪(dí)
- 作(zuò)者: 阿(ā)勇
- 來源: 鑫(xīn)美(měi)特FFC/FPC
- 日期 : 2023-07-20
PCle接(jiē)口是一種高(gāo)速串行擴展(zhǎn)的(dí)總綫接口(kǒu)，用於連接(jiē)計算機(jī)的(dí)各種硬件(jiàn)組件和(hé)擴(kuò)展(zhǎn)卡(qiǎ)，具有(yǒu)特殊用途(tú)與優點(diǎn)。
（1）擴(kuò)展槽連(lián)接：PCLe接口主要用於連接(jiē)各種(zhǒng)擴(kuò)展卡(qiǎ)，比(bǐ)如圖(tú)形(xíng)卡（顯(xiǎn)卡），聲(shēng)卡，網卡，硬盤控製器卡等(děng)，提供(gōng)了高帶寬及(jí)高(gāo)速(sù)傳(chuán)輸(shū)能(néng)力，使得這些(xiē)擴(kuò)展卡與計算機(jī)係統快速通(tōng)信和數(shù)據(jù)傳(chuán)輸。
（2）高速(sù)傳(chuán)輸：PCLe接口(kǒu)采用串(chuàn)行(háng)數據傳(chuán)輸(shū)，可以(yǐ)提供(gōng)比(bǐ)傳統(tǒng)的(dí)PCL接口(kǒu)跟高(gāo)的數據吞吐(tǔ)量(liáng)，使(shǐ)得(dé)連接(jiē)的硬(yìng)件(jiàn)組件可以(yǐ)更(gēng)快(kuài)的傳輸數(shù)據(jù)。
（3）並(bìng)行(háng)數(shù)據通(tōng)道(dào)：PCLe接口支(zhī)持多個(gè)獨(dú)立的通(tōng)道，每個(gè)通(tōng)道(dào)都具有(yǒu)獨立的(dí)數據傳輸帶寬(kuān)。也就(jiù)是說(shuō)多個(gè)設備可(kě)以(yǐ)同時進行(háng)數(shù)據傳(chuán)輸，而(ér)不(bù)會(huì)相互幹(gān)擾。
（4）熱插拔(bá)功能：支持熱插拔功(gōng)能(néng)，允(yǔn)許用戶在計(jì)算機運行(háng)時插(chā)拔(bá)PCLe設(shè)備，而無需重(zhòng)新(xīn)啟(qǐ)動計(jì)算機(jī)。這(zhè)就更方(fāng)便更換(huàn)或升(shēng)級(jí)硬件(jiàn)組件。
（5）多功(gōng)能適(shì)應(yīng)性(xìng)：PCLe接(jiē)口支持不(bù)同(tóng)的(dí)插槽(cáo)大(dà)小(xiǎo)和配(pèi)置，以(yǐ)適應不同類型和尺寸的擴展卡。它提供了(liǎo)x1，x4，x8，x16等不(bù)同的(dí)通(tōng)道(dào)寬度選(xuǎn)項(xiàng)，以(yǐ)滿足不(bù)同設(shè)備(bèi)的需(xū)求(qiú)。
知曉了PCLe接(jiē)口的(dí)特(tè)殊(shū)用途及優點，PCLe是串(chuàn)行(háng)總綫，接(jiē)下來我們重(zhòng)點(diǎn)談談(tán)它(tā)傳輸速率如(rú)何(hé)在近(jìn)些(xiē)年(nián)高速(sù)傳輸發展(zhǎn)的以(yǐ)及(jí)帶(dài)寬(kuān)的擴(kuò)展(zhǎn)進(jìn)程是(shì)如何(hé)發展的：
PCLe1.0綫(xiàn)纜(lǎn)
PCLe1.0傳輸(shū)速(sù)率為(wéi)2.5Gb/s，物理(lǐ)層(céng)使用8/10編(biān)碼(mǎ)，即8比(bǐ)特的(dí)數據，實(shí)際在物(wù)理綫路(lù)上是需要(yào)傳(chuán)輸10比特(tè)的。由(yóu)此可知：PCLe1.0*1的帶(dài)寬(kuān)=（2.5Gb/s）/10bit=250MB/s。這是單條(tiáo)Lane的帶寬，有(yǒu)幾條(tiáo)Lane，那(nà)麼(mó)整(zhěng)個(gè)帶寬(kuān)就是250MB乘以Lane的數目(mù)。
PCLe2.0綫纜(lǎn)
PCLe2.0綫纜(lǎn)比特傳(chuán)輸(shū)速(sù)率在(zài)PCLe1.0的基礎上翻了一倍，為(wéi)5Gb/s，物(wù)理層同(tóng)樣(yàng)使用8/10編碼，因此(cǐ)：PCLe2.0*1的帶寬=（5Gb/s）/10bit=500MB/s，同(tóng)樣(yàng)，有多少(shǎo)條Lane，帶(dài)寬就是(shì)500MB/s乘(chéng)以(yǐ)Lane的數(shù)目。
PCLe3.0*綫纜(lǎn)
PCLe3.0*綫纜上(shàng)比特傳(chuán)輸速(sù)率(shuài)沒有(yǒu)在(zài)PCLe2.0的(dí)基(jī)礎(chǔ)上(shàng)翻倍(bèi)，不是10Gb/s，而(ér)是5Gb/s，但(dàn)是物理(lǐ)層使(shǐ)用(yòng)的(dí)是128/130編(biān)碼進(jìn)行數(shù)據傳(chuán)輸，所以：
PCLe3.0*1的帶寬=（8Gb/s）/8bit=1GB/s，同樣(yàng)，有多(duō)少(shǎo)條(tiáo)Lane，帶寬就是1GB/s乘以Lane的數目(mù)。由於采(cǎi)用了128/130編(biān)碼(mǎ)，128比(bǐ)特的(dí)數據(jù)，隻(zhī)是(shì)額外增(zēng)加2bit的開(kāi)銷，有效數(shù)據傳(chuán)輸比率增大，雖(suī)然綫上(shàng)比(bǐ)特傳(chuán)輸(shū)沒(méi)有(yǒu)翻倍，但(dàn)有效(xiào)數據(jù)帶寬還(huán)是在PCLe2.0的基(jī)礎上做到翻(fān)倍。這裏(lǐ)強調一(yī)下，上(shàng)麵算出(chū)的數據帶(dài)寬已(yǐ)經考慮到(dào)8/10或(huò)者128/130編(biān)碼(mǎ)，我們在算帶(dài)寬的時(shí)候(hòu)，沒(méi)有必(bì)要在考慮綫上(shàng)編碼的(dí)問題(tí)。
與(yǔ)SATA單(dān)通道(dào)不(bù)同， PCLe連接可(kě)以(yǐ)通(tōng)過(guò)增加通道數擴(kuò)展(zhǎn)帶寬，彈(dàn)性(xìng)十足。通道數越(yuè)多(duō)，速(sù)度越快(kuài)。但(dàn)是，通道(dào)數(shù)越多，成本就(jiù)越高，占用(yòng)更多空間(jiān)，更(gēng)耗(hào)電。因此，使(shǐ)用多(duō)少通道，應(yīng)該(gāi)在(zài)性能(néng)和其(qí)他因素之(zhī)間(jiān)進行一(yī)個綜(zōng)合(hé)考慮(lǜ)。
其(qí)實，PCLe就是(shì)從 PCL發展(zhǎn)過來(lái)的(dí)， PCLe的“e”是(shì)express的簡稱(chēng)，就是(shì)快(kuài)的意思(sī)。PCLe為什麼比PCL快呢，因為在PCLe在物(wù)理(lǐ)傳(chuán)輸上，跟PCL有著截(jié)然的(dí)區別(bié)。PCL使用是(shì)並(bìng)口傳輸數(shù)據(jù)，PCLe使用是串口(kǒu)傳輸(shū)。PCL並(bìng)行總綫(xiàn)，單(dān)個時鐘(zhōng)周期可以傳(chuán)輸32bit或(huò)者(zhě)64bit，怎麼就比單(dān)個時(shí)鐘周期傳輸(shū)1個(gè)bit數(shù)據的(dí)串行(háng)總綫反而慢(màn)呢？原理是(shì)這樣的(dí)，在(zài)實(shí)際時(shí)鐘頻(pín)率比較低的(dí)情況下(xià)，並口(kǒu)因(yīn)為可(kě)以(yǐ)同時(shí)傳輸(shū)若幹比特，速率確實比(bǐ)串口快。但是隨著技術的發展，數(shù)據(jù)傳輸速(sù)率(shuài)要求越來越(yuè)快(kuài)，要求(qiú)時鐘頻(pín)率也越(yuè)來越(yuè)快(kuài)，可是，並(bìng)行總綫的時鐘頻(pín)率(shuài)不是你(nǐ)想快(kuài)就(jiù)能快的(dí)額，以圖示說(shuō)明。
在發(fā)送端，數(shù)據在某個(gè)時(shí)鐘(zhōng)沿(yán)傳出去（左(zuǒ)邊(biān)始終(zhōng)第(dì)一個(gè)上升沿），在(zài)接(jiē)收(shōu)端(duān)，數(shù)據在(zài)下個時(shí)鐘沿（右邊第二個上(shàng)升沿）接受。因此，想要(yào)接(jiē)收端(duān)能正確(què)采集(jí)到(dào)數據，要求時鐘的周期(qī)必須(xū)大(dà)於數(shù)據(jù)的傳輸時間（從發送端要接(jiē)受(shòu)端(duān)）。受限於數據(jù)傳輸時間(jiān)（該時(shí)間隨(suí)著傳輸(shū)綫長度的增加而(ér)增加(jiā)），因此時(shí)鐘(zhōng)頻(pín)率不能做的(dí)太(tài)高。此外，時(shí)鐘信號在綫(xiàn)上傳輸(shū)的時候，也會(huì)存在相(xiāng)位位移（clock skew），影(yǐng)響(xiǎng)接收端的數(shù)據(jù)采集。
而在(zài)PCLe中(zhōng)采(cǎi)用的是串行(háng)總綫(xiàn)進行數據(jù)傳輸，不存在(zài)上(shàng)述這(zhè)些(xiē)問(wèn)題(tí)。串行傳(chuán)輸沒有外部時鐘(zhōng)信號(hào)，它的時鐘信(xìn)息通(tōng)過8/10編(biān)碼(mǎ)或128/130編(biān)碼嵌入(rù)數據流，接受端可以從數(shù)據(jù)流裏麵恢(huī)復時(shí)鐘信息，因此，它不受(shòu)數(shù)據在(zài)綫(xiàn)上(shàng)的(dí)傳(chuán)輸時間的(dí)限製，導(dǎo)綫(xiàn)的(dí)長度及(jí)傳(chuán)輸(shū)頻率都影(yǐng)響(xiǎng)不到傳輸速(sù)度(dù)，因為沒(méi)有(yǒu)外部(bù)的時(shí)鐘(zhōng)信號，自(zì)然就沒(méi)有所謂的(dí)clock skew問題存在。
隨著PCLe接(jiē)口(kǒu)傳輸(shū)高速發(fā)展，我(wǒ)們FFC排綫(xiàn)生(shēng)產(chǎn)廠(chǎng)家在進行ffc/fpc綫纜生產(chǎn)時，要(yào)跟(gēn)隨(suí)趨勢，提高ffc排(pái)綫過高頻(pín)信(xìn)號的能(néng)力，做到(dào)低衰(shuāi)減，低損(sǔn)耗傳輸能(néng)力。可以這(zhè)麼說，每一種(zhǒng)接(jiē)口傳輸的迭(dié)代更新(xīn)，對包括ffc排綫廠(chǎng)家在內的所(suǒ)有綫纜廠(chǎng)家都(dū)提出(chū)了(liǎo)更(gēng)高的考(kǎo)驗，我們必(bì)須考慮(lǜ)能(néng)否才(cái)有更優(yōu)質(zhì)的材(cái)料(liào)，更好的工藝來(lái)適應傳輸(shū)速(sù)率高速發(fā)展的(dí)傳(chuán)輸(shū)趨(qū)勢(shì)。
（1）擴(kuò)展槽連(lián)接：PCLe接口主要用於連接(jiē)各種(zhǒng)擴(kuò)展卡(qiǎ)，比(bǐ)如圖(tú)形(xíng)卡（顯(xiǎn)卡），聲(shēng)卡，網卡，硬盤控製器卡等(děng)，提供(gōng)了高帶寬及(jí)高(gāo)速(sù)傳(chuán)輸(shū)能(néng)力，使得這些(xiē)擴(kuò)展卡與計算機(jī)係統快速通(tōng)信和數(shù)據(jù)傳(chuán)輸。
（2）高速(sù)傳(chuán)輸：PCLe接口(kǒu)采用串(chuàn)行(háng)數據傳(chuán)輸(shū)，可以(yǐ)提供(gōng)比(bǐ)傳統(tǒng)的(dí)PCL接口(kǒu)跟高(gāo)的數據吞吐(tǔ)量(liáng)，使(shǐ)得(dé)連接(jiē)的硬(yìng)件(jiàn)組件可以(yǐ)更(gēng)快(kuài)的傳輸數(shù)據(jù)。
（3）並(bìng)行(háng)數(shù)據通(tōng)道(dào)：PCLe接口支(zhī)持多個(gè)獨(dú)立的通(tōng)道，每個(gè)通(tōng)道(dào)都具有(yǒu)獨立的(dí)數據傳輸帶寬(kuān)。也就(jiù)是說(shuō)多個(gè)設備可(kě)以(yǐ)同時進行(háng)數(shù)據傳(chuán)輸，而(ér)不(bù)會(huì)相互幹(gān)擾。
（4）熱插拔(bá)功能：支持熱插拔功(gōng)能(néng)，允(yǔn)許用戶在計(jì)算機運行(háng)時插(chā)拔(bá)PCLe設(shè)備，而無需重(zhòng)新(xīn)啟(qǐ)動計(jì)算機(jī)。這(zhè)就更方(fāng)便更換(huàn)或升(shēng)級(jí)硬件(jiàn)組件。
（5）多功(gōng)能適(shì)應(yīng)性(xìng)：PCLe接(jiē)口支持不(bù)同(tóng)的(dí)插槽(cáo)大(dà)小(xiǎo)和配(pèi)置，以(yǐ)適應不同類型和尺寸的擴展卡。它提供了(liǎo)x1，x4，x8，x16等不(bù)同的(dí)通(tōng)道(dào)寬度選(xuǎn)項(xiàng)，以(yǐ)滿足不(bù)同設(shè)備(bèi)的需(xū)求(qiú)。
知曉了PCLe接(jiē)口的(dí)特(tè)殊(shū)用途及優點，PCLe是串(chuàn)行(háng)總綫，接(jiē)下來我們重(zhòng)點(diǎn)談談(tán)它(tā)傳輸速率如(rú)何(hé)在近(jìn)些(xiē)年(nián)高速(sù)傳輸發展(zhǎn)的以(yǐ)及(jí)帶(dài)寬(kuān)的擴(kuò)展(zhǎn)進(jìn)程是(shì)如何(hé)發展的：
PCLe1.0綫(xiàn)纜(lǎn)
PCLe1.0傳輸(shū)速(sù)率為(wéi)2.5Gb/s，物理(lǐ)層(céng)使用8/10編(biān)碼(mǎ)，即8比(bǐ)特的(dí)數據，實(shí)際在物(wù)理綫路(lù)上是需要(yào)傳(chuán)輸10比特(tè)的。由(yóu)此可知：PCLe1.0*1的帶(dài)寬(kuān)=（2.5Gb/s）/10bit=250MB/s。這是單條(tiáo)Lane的帶寬，有(yǒu)幾條(tiáo)Lane，那(nà)麼(mó)整(zhěng)個(gè)帶寬(kuān)就是250MB乘以Lane的數目(mù)。
PCLe2.0綫纜(lǎn)
PCLe2.0綫纜(lǎn)比特傳(chuán)輸(shū)速(sù)率在(zài)PCLe1.0的基礎上翻了一倍，為(wéi)5Gb/s，物(wù)理層同(tóng)樣(yàng)使用8/10編碼，因此(cǐ)：PCLe2.0*1的帶寬=（5Gb/s）/10bit=500MB/s，同(tóng)樣(yàng)，有多少(shǎo)條Lane，帶(dài)寬就是(shì)500MB/s乘(chéng)以(yǐ)Lane的數(shù)目。
PCLe3.0*綫纜(lǎn)
PCLe3.0*綫纜上(shàng)比特傳(chuán)輸速(sù)率(shuài)沒有(yǒu)在(zài)PCLe2.0的(dí)基(jī)礎(chǔ)上(shàng)翻倍(bèi)，不是10Gb/s，而(ér)是5Gb/s，但(dàn)是物理(lǐ)層使(shǐ)用(yòng)的(dí)是128/130編(biān)碼進(jìn)行數(shù)據傳(chuán)輸，所以：
PCLe3.0*1的帶寬=（8Gb/s）/8bit=1GB/s，同樣(yàng)，有多(duō)少(shǎo)條(tiáo)Lane，帶寬就是1GB/s乘以Lane的數目(mù)。由於采(cǎi)用了128/130編(biān)碼(mǎ)，128比(bǐ)特的(dí)數據(jù)，隻(zhī)是(shì)額外增(zēng)加2bit的開(kāi)銷，有效數(shù)據傳(chuán)輸比率增大，雖(suī)然綫上(shàng)比(bǐ)特傳(chuán)輸(shū)沒(méi)有(yǒu)翻倍，但(dàn)有效(xiào)數據(jù)帶寬還(huán)是在PCLe2.0的基(jī)礎上做到翻(fān)倍。這裏(lǐ)強調一(yī)下，上(shàng)麵算出(chū)的數據帶(dài)寬已(yǐ)經考慮到(dào)8/10或(huò)者128/130編(biān)碼(mǎ)，我們在算帶(dài)寬的時(shí)候(hòu)，沒(méi)有必(bì)要在考慮綫上(shàng)編碼的(dí)問題(tí)。
與(yǔ)SATA單(dān)通道(dào)不(bù)同， PCLe連接可(kě)以(yǐ)通(tōng)過(guò)增加通道數擴(kuò)展(zhǎn)帶寬，彈(dàn)性(xìng)十足。通道數越(yuè)多(duō)，速(sù)度越快(kuài)。但(dàn)是，通道(dào)數(shù)越多，成本就(jiù)越高，占用(yòng)更多空間(jiān)，更(gēng)耗(hào)電。因此，使(shǐ)用多(duō)少通道，應(yīng)該(gāi)在(zài)性能(néng)和其(qí)他因素之(zhī)間(jiān)進行一(yī)個綜(zōng)合(hé)考慮(lǜ)。
其(qí)實，PCLe就是(shì)從 PCL發展(zhǎn)過來(lái)的(dí)， PCLe的“e”是(shì)express的簡稱(chēng)，就是(shì)快(kuài)的意思(sī)。PCLe為什麼比PCL快呢，因為在PCLe在物(wù)理(lǐ)傳(chuán)輸上，跟PCL有著截(jié)然的(dí)區別(bié)。PCL使用是(shì)並(bìng)口傳輸數(shù)據(jù)，PCLe使用是串口(kǒu)傳輸(shū)。PCL並(bìng)行總綫(xiàn)，單(dān)個時鐘(zhōng)周期可以傳(chuán)輸32bit或(huò)者(zhě)64bit，怎麼就比單(dān)個時(shí)鐘周期傳輸(shū)1個(gè)bit數(shù)據的(dí)串行(háng)總綫反而慢(màn)呢？原理是(shì)這樣的(dí)，在(zài)實(shí)際時(shí)鐘頻(pín)率比較低的(dí)情況下(xià)，並口(kǒu)因(yīn)為可(kě)以(yǐ)同時(shí)傳輸(shū)若幹比特，速率確實比(bǐ)串口快。但是隨著技術的發展，數(shù)據(jù)傳輸速(sù)率(shuài)要求越來越(yuè)快(kuài)，要求(qiú)時鐘頻(pín)率也越(yuè)來越(yuè)快(kuài)，可是，並(bìng)行總綫的時鐘頻(pín)率(shuài)不是你(nǐ)想快(kuài)就(jiù)能快的(dí)額，以圖示說(shuō)明。
在發(fā)送端，數(shù)據在某個(gè)時(shí)鐘(zhōng)沿(yán)傳出去（左(zuǒ)邊(biān)始終(zhōng)第(dì)一個(gè)上升沿），在(zài)接(jiē)收(shōu)端(duān)，數(shù)據在(zài)下個時(shí)鐘沿（右邊第二個上(shàng)升沿）接受。因此，想要(yào)接(jiē)收端(duān)能正確(què)采集(jí)到(dào)數據，要求時鐘的周期(qī)必須(xū)大(dà)於數(shù)據(jù)的傳輸時間（從發送端要接(jiē)受(shòu)端(duān)）。受限於數據(jù)傳輸時間(jiān)（該時(shí)間隨(suí)著傳輸(shū)綫長度的增加而(ér)增加(jiā)），因此時(shí)鐘(zhōng)頻(pín)率不能做的(dí)太(tài)高。此外，時(shí)鐘信號在綫(xiàn)上傳輸(shū)的時候，也會(huì)存在相(xiāng)位位移（clock skew），影(yǐng)響(xiǎng)接收端的數(shù)據(jù)采集。
而在(zài)PCLe中(zhōng)采(cǎi)用的是串行(háng)總綫(xiàn)進行數據(jù)傳輸，不存在(zài)上(shàng)述這(zhè)些(xiē)問(wèn)題(tí)。串行傳(chuán)輸沒有外部時鐘(zhōng)信號(hào)，它的時鐘信(xìn)息通(tōng)過8/10編(biān)碼(mǎ)或128/130編(biān)碼嵌入(rù)數據流，接受端可以從數(shù)據(jù)流裏麵恢(huī)復時(shí)鐘信息，因此，它不受(shòu)數(shù)據在(zài)綫(xiàn)上(shàng)的(dí)傳(chuán)輸時間的(dí)限製，導(dǎo)綫(xiàn)的(dí)長度及(jí)傳(chuán)輸(shū)頻率都影(yǐng)響(xiǎng)不到傳輸速(sù)度(dù)，因為沒(méi)有(yǒu)外部(bù)的時(shí)鐘(zhōng)信號，自(zì)然就沒(méi)有所謂的(dí)clock skew問題存在。
隨著PCLe接(jiē)口(kǒu)傳輸(shū)高速發(fā)展，我(wǒ)們FFC排綫(xiàn)生(shēng)產(chǎn)廠(chǎng)家在進行ffc/fpc綫纜生產(chǎn)時，要(yào)跟(gēn)隨(suí)趨勢，提高ffc排(pái)綫過高頻(pín)信(xìn)號的能(néng)力，做到(dào)低衰(shuāi)減，低損(sǔn)耗傳輸能(néng)力。可以這(zhè)麼說，每一種(zhǒng)接(jiē)口傳輸的迭(dié)代更新(xīn)，對包括ffc排綫廠(chǎng)家在內的所(suǒ)有綫纜廠(chǎng)家都(dū)提出(chū)了(liǎo)更(gēng)高的考(kǎo)驗，我們必(bì)須考慮(lǜ)能(néng)否才(cái)有更優(yōu)質(zhì)的材(cái)料(liào)，更好的工藝來(lái)適應傳輸(shū)速(sù)率高速發(fā)展的(dí)傳(chuán)輸(shū)趨(qū)勢(shì)。
上一篇(piān)：
簡要概(gài)述HDMI標準狀況
