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揭秘PCIe PIPE 5.1 SerDes架構(gòu)

星星科技指導(dǎo)員 ? 來(lái)源:synopsys ? 作者:synopsys ? 2023-05-26 10:20 ? 次閱讀

人工智能機(jī)器學(xué)習(xí)正在迅速滲透到廣泛的設(shè)備中,推動(dòng)了SoC設(shè)計(jì)的重新架構(gòu),需要更多的內(nèi)存空間和更高的帶寬來(lái)傳輸和處理數(shù)據(jù)。這種變化需要更高速的接口和更寬的總線,為最新 PCIe 協(xié)議規(guī)范的增強(qiáng)以及升級(jí) PIPE(PCI Express 的 PHY 接口)規(guī)范作為首選 PHY 接口鋪平了道路。

PIPE 規(guī)范已發(fā)展到版本 5.1.1,不僅是為了匹配最新的規(guī)范,而且還是為了擴(kuò)展協(xié)議中的未來(lái)增強(qiáng)功能。SerDes 架構(gòu)使 PIPE 5 PHY 協(xié)議不可知,所有協(xié)議特定邏輯都轉(zhuǎn)移到控制器。這簡(jiǎn)化了PHY設(shè)計(jì),并允許不同的協(xié)議棧輕松共享。用于 PIPE 接口的 SerDes 架構(gòu)通過(guò)對(duì)物理編碼子層 (PCS) 和媒體訪問(wèn)層 (MAC) 的職責(zé)進(jìn)行一些關(guān)鍵更改以及對(duì)信令接口的更新來(lái)實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展性。

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圖 1:PCI Express 的分區(qū) PHY 層

PIPE 5.1規(guī)范除了SerDes架構(gòu)和低引腳數(shù)接口之外,還有一些額外的更新。以下列表總結(jié)了 PIPE 5.1 中的主要升級(jí):

? 由 MAC 執(zhí)行 8b/10b 或 128b/130b 編碼/解碼 ? 彈性緩沖區(qū)控制由 MAC 維護(hù),RxStatus 僅用于接收器檢測(cè)目的
? PHY 在由“RxWidth”
確定的管道寬度上呈現(xiàn)與恢復(fù)時(shí)鐘“RxClk”同步的 RxData ? RxPolarity 場(chǎng)不再用于 SerDes 架構(gòu),MAC 負(fù)責(zé)反相接收器極性

? 由 MAC
執(zhí)行環(huán)回 ? 新的支持的 64 位數(shù)據(jù)寬度,專(zhuān)門(mén)用于 SerDes 架構(gòu)
? PIPE 數(shù)據(jù)寬度為 10/20/40 位,而不是 8/16/32

隨著 SerDes 架構(gòu)帶來(lái)的所有變化,調(diào)試和理解接口上 PIPE 數(shù)據(jù)的新格式變得具有挑戰(zhàn)性。具體來(lái)說(shuō),新的PIPE寬度和編碼器/解碼器到MAC的轉(zhuǎn)移導(dǎo)致PIPE接口上的數(shù)據(jù)看起來(lái)與以前的任何PIPE版本大不相同。當(dāng)您繼續(xù)閱讀時(shí),您將看到我們?nèi)绾螄L試將數(shù)據(jù)分解為更小的單元,以清楚地顯示如何通過(guò)界面交換信息。

TxData/RxData 信號(hào)寬度為 10 位倍數(shù) (80/40/20/10)。對(duì)于 8b/10b 編碼,每 10 位攜帶 10b 編碼數(shù)據(jù)。在 128b/130b 編碼時(shí),每 10 位攜帶 8 位數(shù)據(jù),保留上兩位。

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圖 2:跨 PIPE SerDes 架構(gòu)的數(shù)據(jù)傳輸

讓我們看一下下圖中在 1 位 PIPE 寬度上以 Gen2/Gen40 速度傳輸?shù)?COM 符號(hào)。COM (8) 的 10b/0011111010b 編碼值占用 TxData 的所有位 [9:0]。

位 'a' (來(lái)自 'abcdeifghj') 應(yīng)該首先進(jìn)入接口,所以它將是 17c。

pYYBAGRwFymAU7TmAAHXSYVQhfI167.png

請(qǐng)注意,2c 中剩余的 17 位(即 0001 0111 1100)對(duì)應(yīng)于下一個(gè)符號(hào)。
現(xiàn)在讓我們看一下塊編碼數(shù)據(jù)。在 TxData/RxData 上呈現(xiàn)數(shù)據(jù)時(shí),每個(gè) 8 位切片中僅使用 10 位,并保留上兩位??紤] 3 位管道接口上的第 40 代電氣空閑有序集 (EIEOS)。

? 編碼在塊前面添加 2 個(gè)同步標(biāo)頭位。請(qǐng)注意,它們是TxSyncHeader和RxSyncHeader。

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SerDes架構(gòu)正在全面迅速采用。隨著 PIPE 規(guī)范的不斷發(fā)展,復(fù)雜 PCI Express 控制器和 PHY 的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證周期將變得更加復(fù)雜和耗時(shí)。Synopsys PCI Express VIP 完全支持 PIPE 5.1,并提供成熟全面的驗(yàn)證解決方案。

審核編輯:郭婷

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