Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Введение
Переключение отраженной волны — это метод сигнализации, используемый в компьютерных шинах на задней панели, таких как PCI. Компьютерная шина с задней панелью — это тип многослойной печатной платы, которая имеет как минимум один (почти) сплошной слой меди, называемый земляной плоскостью, и как минимум один слой медных дорожек, используемых в качестве проводов для сигналов. Каждый сигнал распространяется по линии передачи, образованной его дорожкой и узкой полосой земляной плоскости непосредственно под ней. Эта структура известна в радиотехнике как микрополосковая линия. Каждый сигнал передается от передатчика к одному или нескольким приемникам. Большинство компьютерных шин используют двоичные цифровые сигналы, которые представляют собой последовательности импульсов фиксированной амплитуды. Для получения корректных данных приемник должен обнаружить каждый импульс один раз и только один раз. Для этого разработчик должен учитывать высокочастотные характеристики микрополосковой линии. Когда импульс запускается в микрополосковую линию передатчиком, его амплитуда зависит от соотношения импедансов передатчика и микрополосковой линии. Импеданс передатчика — это просто его выходное сопротивление. Импеданс микрополосковой линии — это ее характеристический импеданс, который зависит от ее размеров и материалов, используемых при изготовлении задней панели. Когда передний фронт импульса (падающая волна) проходит через приемник, он может иметь или не иметь достаточную амплитуду для обнаружения. Если это так, то система использует переключение падающей волны. Эта система использовалась в большинстве компьютерных шин, предшествующих PCI, таких как шина VME. Когда импульс достигает конца микрополосковой линии, его поведение зависит от условий цепи в этой точке. Если микрополосковая линия правильно терминирована (обычно комбинацией резисторов), импульс поглощается, и его энергия преобразуется в тепло. Это происходит в шине с переключением падающей волны. Если же на конце микрополосковой линии нет терминирования, и импульс встречает разомкнутую цепь, он отражается обратно к источнику. По мере того как эта отраженная волна возвращается по микрополосковой линии, ее амплитуда складывается с амплитудой исходного импульса. Когда отраженная волна проходит через приемник во второй раз, уже с противоположного направления, она имеет достаточную амплитуду для обнаружения. Это происходит в шине с переключением отраженной волны. В шинах с переключением падающей волны отражения от конца шины нежелательны и должны быть предотвращены путем добавления терминирования. Терминирование трассы падающей волны может варьироваться по сложности от DC-сбалансированного, AC-сопряженного терминатора до последовательного резисторного терминатора, но все терминирования падающей волны потребляют энергию и занимают место (Johnson and Graham, 1993). Однако шины с переключением падающей волны могут быть значительно длиннее, чем шины с переключением отраженной волны, работающие на той же частоте. Если ограниченная длина шины приемлема, шина с переключением отраженной волны будет потреблять меньше энергии и требовать меньше компонентов для работы на заданной частоте. Длина шины должна быть достаточно короткой, чтобы импульс мог пройти расстояние, вдвое превышающее длину задней панели (одно полное путешествие для падающей волны и другое для отраженной волны), и стабилизироваться достаточно для считывания в течение одного цикла шины. Время прохождения можно рассчитать, разделив длину пути сигнала в обе стороны на скорость распространения сигнала (которая примерно составляет от половины до двух третей c, скорости света в вакууме).
Reflected wave switching is a signalling technique used in backplane computer buses such as PCI. A backplane computer bus is a type of multilayer printed circuit board that has at least one (almost) solid layer of copper called the ground plane, and at least one layer of copper tracks that are used as wires for the signals. Each signal travels along a transmission line formed by its track and the narrow strip of ground plane directly beneath it. This structure is known in radio engineering as microstrip line. Each signal travels from a transmitter to one or more receivers. Most computer buses use binary digital signals, which are sequences of pulses of fixed amplitude. In order to receive the correct data, the receiver must detect each pulse once, and only once. To ensure this, the designer must take the high frequency characteristics of the microstrip into account. When a pulse is launched into the microstrip by the transmitter, its amplitude depends on the ratio of the impedances of the transmitter and the microstrip. The impedance of the transmitter is simply its output resistance. The impedance of the microstrip is its characteristic impedance, which depends on its dimensions and on the materials used in the backplane's construction. As the leading edge of the pulse (the incident wave) passes the receiver, it may or may not have sufficient amplitude to be detected. If it does, then the system is said to use incident wave switching. This is the system used in most computer buses predating PCI, such as the VME bus. When the pulse reaches the end of the microstrip, its behaviour depends on the circuit conditions at this point. If the microstrip is correctly terminated (usually with a combination of resistors), the pulse is absorbed and its energy is converted to heat. This is the case in an incident wave switching bus. If, on the other hand, there is no termination at the end of the microstrip, and the pulse encounters an open circuit, it is reflected back towards its source. As this reflected wave travels back along the microstrip, its amplitude is added to that of the original pulse. As the reflected wave passes the receiver for a second time, this time from the opposite direction, it now has enough amplitude to be detected. This is what happens in a reflected wave switching bus. In incident wave switching buses, reflections from the end of the bus are undesirable and must be prevented by adding termination. Terminating an incident wave trace varies in complexity from a DC balanced, AC coupled termination to a single resistor series terminator, but all incident wave terminations consume both power and space (Johnson and Graham, 1993). However, incident wave switching buses can be significantly longer than reflected wave switching buses operating at the same frequency. If the limited bus length is acceptable, a reflected wave switching bus will use less power, and fewer components to operate at a given frequency. The bus has to be short enough, such that a pulse may travel twice the length of the backplane (one complete journey for the incident wave, and another for the reflected wave), and stabilize sufficiently to be read in a single bus cycle. The travel time can be calculated by dividing the round trip length of the bus by the speed of propagation of the signal (which is roughly one half to two thirds of c, the speed of light in vacuum).