Введение

Семейство соглашений о взаимодействии System Packet Interface (SPI) от Optical Internetworking Forum определяет межчиповые, канальные, пакетные интерфейсы, широко используемые в синхронных оптических сетях и приложениях Ethernet. Типичным применением такого интерфейса на уровне пакетов является соединение между фреймером (для оптической сети) или MAC (для IP-сети) и сетевым процессором. Другим применением этого интерфейса может быть соединение между ASIC-процессором пакетов и устройством управления трафиком.

Контекст

Существует две основные категории межчиповых интерфейсов. Первый, на примере PCI Express и HyperTransport, поддерживает чтение и запись адресов памяти. Вторая широкая категория передает пользовательские пакеты по одному или нескольким каналам и представлена семействами независимых от среды передачи интерфейсов IEEE 802.3 и системных пакетов интерфейсов Optical Internetworking Forum. Из этих двух последних семейств, семейство System Packet Interfaces оптимизировано для передачи пользовательских пакетов из множества каналов. Семейство системных пакетов интерфейсов является наиболее важным пакетно-ориентированным межчиповым интерфейсом, используемым между устройствами в Packet over SONET и оптических транспортных сетях, которые являются основными протоколами для передачи данных Интернета между городами.

История спецификаций

Эти соглашения выросли из пожертвования компании PMC Sierra в OIF определений интерфейсов POS PHY PL 3 и PL 4, которые, в свою очередь, были основаны на определениях Utopia от ATM Forum. Эти более ранние определения включали: Utopia Level 1 – 8-битный интерфейс с частотой 25 МГц, поддерживающий каналы OC 3 и ниже (или несколько каналов, суммарная скорость которых менее 200 Мбит/с); Utopia Level 2 – 16-битный интерфейс с частотой 50 МГц, поддерживающий OC 12 или несколько каналов с суммарной скоростью менее 800 Мбит/с. System Packet Interface, или SPI, как он широко известен, – это протокол для передачи пакетов и ячеек между устройствами уровней PHY и LINK в многогигабитных приложениях. Этот протокол был разработан Optical Internetworking Forum (OIF) и быстро становится одним из важнейших стандартов интеграции в истории телекоммуникаций и сетей передачи данных. Устройства, реализующие SPI, обычно характеризуются скоростью передачи данных 700–800 Мбит/с, а в некоторых случаях – до 1 Гбит/с. Последняя версия – SPI 4 Phase 2, также известная как SPI 4.2, обеспечивает пропускную способность до 16 Гбит/с для 16-битного интерфейса. Протокол Interlaken, являющийся близким вариантом SPI 5, заменил System Packet Interface на рынке.

SPI 4,2

Интерфейс SPI 4.2 состоит из высокоскоростных линий тактирования, управления и данных, а также низкоскоростных линий статуса буфера FIFO. Высокоскоростная линия данных включает в себя 16-битную шину данных, 1-битную линию управления и тактовый сигнал с двойной скоростью передачи данных (DDR). Тактовый сигнал может работать на частоте до 500 МГц, обеспечивая пропускную способность до 1 ГигаТрансфера в секунду. Часть, отвечающая за статус буфера FIFO, состоит из 2-битного канала статуса и тактового сигнала. SPI 4.2 поддерживает ширину данных 16 бит и может быть реализован как соединение PHY-link, link-link, link-PHY или PHY-PHY. Интерфейс SPI 4.2 поддерживает до 256 адресов портов с независимым управлением потоком для каждого из них. Для обеспечения оптимального использования буферов приема/передачи (rx/tx) в устройствах, подключенных через интерфейс SPI, размер элементов RBUF/TBUF в этих устройствах должен соответствовать размеру пакета данных SPI 4.2.