高速串行簡史（一）：信號、接口、協(xié)議及總線

在這個系列開篇的時候大家提到了希望了解一下串行信號和并行信號的優(yōu)缺點,其實基本的概念大家應(yīng)該都知道一點,但真正要把它寫出來,我覺得又不是很好下筆,這也是為什么隔了這么久才推出這篇文章,我們也是為了對大家負(fù)責(zé)的態(tài)度,不能誤導(dǎo)了各位忠實的讀者,有什么說得不對或者沒有說得很清楚的希望大家一起來探討。

突然有個問題,我們通常說的PCIE,既可以是PCIE信號,也可以是PCIE接口、PCIE總線,還可以是PCIE協(xié)議。之所以難寫,其實中間就是涉及到了太多的概念和認(rèn)知的差異,因為串行和并行的概念太廣了。只要百度一下串行和并行,就會出來很多類似“串行通信與并行通信”、“串行接口與并行接口”、“串行總線與并行總線”、“串行協(xié)議與并行協(xié)議”以及“串行傳輸與并行傳輸”等概念介紹,而我們現(xiàn)在要說的串行信號應(yīng)該包括了上面所有的這些概念,既有傳輸(通信)方式,又有接口類型,同時還有數(shù)據(jù)本身的協(xié)議特點,信號、協(xié)議、總線和接口,有時候看起來是一樣的,但細(xì)細(xì)思量卻還是有差別的,總之不是一兩句話就能說清楚的(如PCIE信號、PCIE協(xié)議、PCIE接口以及PCIE總線之間的相互瓜葛就是剪不斷理還亂啊)。舉個簡單的例子,PCI總線說的是一組傳輸通道,而PCI接口是一種連接標(biāo)準(zhǔn),兩者之間的關(guān)系就是PCI接口的設(shè)備都要通過PCI總線來進行通信,而PCI總線上走的設(shè)備并不全是PCI接口的,像集成聲卡,走的就是PCI總線。在這里PCI總線提供了一種通道,這個通道上可以有不同的符合這種通道要求的接口設(shè)備或信號(PCI信號或Audio信號)。打個更進一步的比方:兩者關(guān)系就像馬車(接口設(shè)備)和馬路(總線)一樣,馬車必須在馬路上走,而馬路上不一定走馬車(牛車等)。如下圖所示。

車(接口、信號)有車(接口、信號)的標(biāo)準(zhǔn)(協(xié)議),如馬車、汽車、火車、貨車、自行車等(PCIE、SATA、SAS、USB等信號標(biāo)準(zhǔn));路(通道、總線)有路的標(biāo)準(zhǔn),如馬路、人行道、高速公路等(PCIE、SATA、SAS、USB等通道標(biāo)準(zhǔn)),所以協(xié)議里面又包含通道(總線)協(xié)議和信號(接口)協(xié)議。是不是感覺越講越復(fù)雜,不明覺歷。實際上現(xiàn)在的高速信號定義確實是這么復(fù)雜,要搞懂也不是一朝一夕的事情。

用下圖來簡單介紹下這幾個概念之間的關(guān)系。

協(xié)議即總體框架,定義接口設(shè)備、器件及信號、總線及通道之間需要滿足的關(guān)系,即要實現(xiàn)信號的傳輸,所有這些組成成員必須通力合作,各自滿足協(xié)議要求的各種必要條件。

而信號(拿PCIE來說)也是一個比較模糊的概念,在這里可以是接口,也可以是總線,所以“不管黑貓白貓,能抓到老鼠的就是好貓”,暫且不去理會這些接口、總線、協(xié)議及信號等糾纏不清的概念,反正我們講的這些應(yīng)該都要包括進來。后續(xù)我們在介紹協(xié)議的時候再一一來講解。