高速串行簡史（一）：信號、接口、協(xié)議及總線

在這個(gè)系列開篇的時(shí)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(diǎn),其實(shí)基本的概念大家應(yīng)該都知道一點(diǎn),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(shí)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(gè)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(shí)中間就是涉及到了太多的概念和認(rèn)知的差異,因?yàn)榇泻筒⑿械母拍钐珡V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(shí)還有數(shù)據(jù)本身的協(xié)議特點(diǎn),信號、協(xié)議、總線和接口,有時(shí)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(gè)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(jìn)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(gè)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(gè)更進(jìn)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(shí)際上現(xiàn)在的高速信號定義確實(shí)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(gè)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(shí)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(gè)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(jìn)來。后續(xù)我們在介紹協(xié)議的時(shí)候再一一來講解。