高速串行簡(jiǎn)史（一）：信號(hào)、接口、協(xié)議及總線

在這個(gè)系列開(kāi)篇的時(shí)候大家提到了希望了解一下串行信號(hào)和并行信號(hào)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(xiě)出來(lái),我覺(jué)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(duì)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(shuō)得不對(duì)或者沒(méi)有說(shuō)得很清楚的希望大家一起來(lái)探討。

突然有個(gè)問(wèn)題,我們通常說(shuō)的PCIE,既可以是PCIE信號(hào),也可以是PCIE接口、PCIE總線,還可以是PCIE協(xié)議。之所以難寫(xiě),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(huì)出來(lái)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(shuō)的串行信號(hào)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(hào)、協(xié)議、總線和接口,有時(shí)候看起來(lái)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(shuō)清楚的(如PCIE信號(hào)、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(jiǎn)單的例子,PCI總線說(shuō)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(guò)PCI總線來(lái)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(hào)(PCI信號(hào)或Audio信號(hào))。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(hào))有車(接口、信號(hào))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(hào)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(hào)(接口)協(xié)議。是不是感覺(jué)越講越復(fù)雜,不明覺(jué)歷。實(shí)際上現(xiàn)在的高速信號(hào)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(lái)簡(jiǎn)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(hào)、總線及通道之間需要滿足的關(guān)系,即要實(shí)現(xiàn)信號(hào)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(hào)(拿PCIE來(lái)說(shuō))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(huì)這些接口、總線、協(xié)議及信號(hào)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(lái)。后續(xù)我們?cè)诮榻B協(xié)議的時(shí)候再一一來(lái)講解。