Введение
Пара сериализаторов/десериализаторов в сетевом оборудовании Сериализатор/десериализатор (SerDes) - пара функциональных блоков, обычно используемых в высокоскоростной связи для компенсации ограниченного ввода/вывода. Эти блоки преобразуют данные между последовательными данными и параллельными интерфейсами в каждом направлении. Термин "SerDes" обозначает интерфейсы, используемые в различных технологиях и приложениях. Основное использование SerDes - обеспечение передачи данных по одной линии или дифференциальной паре, чтобы свести к минимуму количество ввода-вывода и соединений.
A Serializer/Deserializer (SerDes) is a pair of functional blocks commonly used in high speed communications to compensate for limited input/output. These blocks convert data between serial data and parallel interfaces in each direction. The term "SerDes" generically refers to interfaces used in various technologies and applications. The primary use of a SerDes is to provide data transmission over a single line or a differential pair in order to minimize the number of I/O pins and interconnects.
Общая функция
Основная функция SerDes состоит из двух функциональных блоков: блок "Параллельный входящий/выходящий по серии" (PISO) (также известный как "Параллельный входящий/выходящий по серии" преобразователь) и блок "Серриальный входящий/выходящий по серии" (SIPO) (также известный как "Серриальный входящий/выходящий по серии" преобразователь). Существует 4 различных архитектуры SerDes: (1) параллельные SerDes, (2) встроенные SerDes, (3) 8b/10b SerDes, (4) битовые SerDes. Блок PISO (параллельный ввод, последовательный выход) обычно имеет параллельный вход с часовым механизмом, набор входных линий данных и запоры входных данных. Он может использовать внутреннюю или внешнюю фазовую замкнутую петлю (PLL) для умножения входящих параллельных часов до последовательной частоты. Самая простая форма PISO имеет один регистр смены, который принимает параллельные данные один раз за параллельные часы и смещает их на более высокую серийную тактовую частоту. В реализациях также может использоваться двойной буферный регистр, чтобы избежать метастабильности при передаче данных между доменами часов. Блок SIPO (последовательный ввод, параллельный выход) обычно имеет выходный час приема, набор выходных линий данных и застежки выходных данных. Часы приема могут быть восстановлены из данных методом восстановления последовательных часов. Однако SerDes, которые не передают часы, используют эталонные часы для блокировки PLL на правильной частоте Tx, избегая низких гармонических частот, присутствующих в потоке данных. Затем блок SIPO делит входящий час до параллельной ставки. В реализациях обычно имеются два регистра, соединенных в качестве двойного буфера. Один регистр используется для синхронизации последовательного потока, а другой используется для хранения данных для более медленной параллельной стороны. Некоторые типы SerDes включают в себя блоки кодирования/декодирования. Целью такого кодирования/декодирования является, как правило, установление, по крайней мере, статистических границ скорости перехода сигнала, чтобы облегчить восстановление часов в приемнике, обеспечить рамку и обеспечить баланс постоянного тока.
Синхронное хронометражное регулирование источника
Параллельные часы SerDes обычно используются для сериализации ввода параллельной шины вместе с адресами данных и сигналами управления. Сериализированный поток отправляется вместе с эталонными часами. Толерантность к часовому колебанию в сериализаторе составляет 5 × 10 ps rms.
Встроенный таймер
Встроенные часы SerDes сериализируют данные и часы в единый поток. Один цикл часового сигнала передается сначала, затем поток битов данных; это создает периодический поднимающийся край в начале потока битов данных. Поскольку часы явно встроены и могут быть восстановлены из битового потока, толерантность джитра часов сериализатора (передатчика) ослаблена до 80 × 120 ps rms, в то время как разница часовых значений в десерьялизаторе может составлять ± 50 000 ppm (т.е. 5%).
Кодирование данных
8b/10b SerDes отображает каждый байт данных в 10-битовый код перед сериализацией данных. Десериализатор использует эталонные часы для мониторинга восстановленных часов из битового потока. Поскольку тактовая информация синтезируется в битовом потоке данных, а не явно встраивается в него, толерантность джитра тактового сериализатора (передатчика) составляет 510 ps rms, а диспропорция эталонного такта в десерьялизаторе составляет ± 100 ppm. Общая схема кодирования, используемая в SerDes, - кодирование 8b/10b. Это поддерживает баланс постоянного тока, обеспечивает рамку и гарантирует частые переходы, позволяя приемнику извлекать встроенные часы. Контрольные коды позволяют фреймировать, как правило, в начале пакета. Типичные параллельные боковые интерфейсы 8b/10b SerDes имеют одну часовую линию, одну линию управления и 8 линий данных. Такие блоки сериализатора плюс кодер 8b/10b и десериализатора плюс декодера определены в спецификации Gigabit Ethernet. Другая распространенная схема кодирования, используемая в SerDes, - кодирование 64b/66b. Эта схема статистически обеспечивает баланс и переходы постоянного тока с помощью скремблера. Фрейминг осуществляется посредством детерминированных переходов добавленных битов фрейминга. Такие блоки сериализатора плюс кодер 64b/66b и десериализатора плюс декодера определены в спецификации 10 Gigabit Ethernet. Передатчик содержит кодер 64b/66b, скремблер и коробку передач, которая преобразует сигнал 66b в 16-битовый интерфейс. Другой сериализатор затем преобразует этот 16-битовый интерфейс в полностью серийный сигнал.
Битовые SerDes
Битовые переплетенные SerDes мультиплексируют несколько более медленных последовательных потоков данных в более быстрые последовательные потоки, а приемник демультиплексирует более быстрые битовые потоки обратно в более медленные потоки.
Стандартизация SerDes
Форум оптической сети Интернет (OIF) опубликовал Общие соглашения о совместимости электрических вводов и выводов (CEI), которые определили шесть поколений электрического интерфейса SerDes, 3,125, 6, 10, 28, 56 и 112 Гбит/с. OIF объявил о новых проектах со скоростью 224 Гбит/с. OIF также опубликовало три предыдущих поколения электрических интерфейсов. Эти ИА были приняты или адаптированы или повлияли на высокоскоростные электрические интерфейсы, определенные IEEE 802.3, Infiniband, RapidIO, Fibre Channel и многими другими органами.