Nekateri izrazi ali naprave so mnogim uporabnikom še vedno neznani. Tokrat vam predstavljamo podroben opis SerDesNa ta način boste lahko razumeli, kaj je, za kaj se uporablja in kako lahko vpliva na podatkovno komunikacijo.
Serijski prenosi
Preden opišemo, kaj je SerDes, moramo razumeti vrste prenosov, ki obstajajo. Po eni strani imamo serijski prenos podatkov, kar je metoda komunikacije, pri kateri se biti informacij prenašajo zaporedno, drug za drugim, po enem samem vodniku ali komunikacijski liniji.
To pomeni, da se biti prenašajo v kronološkem zaporedju, eden za drugim, pogosto z uporabo posebnega komunikacijskega protokola. To se doseže z moduliranjem električnega, optičnega ali elektromagnetnega signala, da predstavlja binarne vrednosti (0 in 1). Nekaj primerov tehnologij serijskega prenosa podatkov vključuje:
- RS-232: pogost serijski komunikacijski standard, ki se uporablja za prenos podatkov med elektronskimi napravami, kot so starejši računalniki in periferne naprave.
- USB (univerzalno serijsko vodilo)Eno najbolj priljubljenih vrat danes, ki omogoča najhitrejše prenose.
- Ethernet: prenos serijskih podatkov z uporabo tehnike, imenovane pulzno-amplitudna modulacija (PAM), za doseganje višjih komunikacijskih hitrosti.
- HDMI (visokoločljivostni multimedijski vmesnik)Uporablja se za prenos zvoka in videa visoke ločljivosti, za prenos digitalnih podatkov pa uporablja tudi serijsko komunikacijo.
- SATA (Serial Advanced Technology Attachment)Uporablja se za priključitev naprav za shranjevanje, kot so trdi diski in pogoni SSD. Obstajajo tudi druge različice, kot sta eSATA ali zunanji SATA ...
Kot lahko vidite, so serijske komunikacije danes precej priljubljene.
Prednosti in slabosti
Un serijski vodnik Gre za vrsto povezave, pri kateri se podatki zaporedno prenašajo po enem samem prevodniku ali komunikacijski liniji, kot sem že omenil. Vendar to vključuje vrsto prednosti, kot:
- Učinkovitost uporabe kablov: V primerjavi z vzporednim vodilom uporablja manj kablov ali vodnikov, kar olajša namestitev in zmanjša stroške ožičenja. To je koristno tudi za naprave, kjer je pomembna velikost.
- Manjša poraba energije: Zaradi zaporednega prenosa podatkov serijski vodilnik običajno porabi manj energije v primerjavi z vzporednim vodilom, kjer mora biti hkrati aktivnih več linij.
- Daljša razdalja prenosa: Serijska vodila so na splošno bolj primerna za prenos podatkov na dolge razdalje, saj lahko serijski signali potujejo po daljših kablih brez večjega poslabšanja signala. To je še posebej pomembno pri omrežnih ali video kablih, kjer je treba signale prenesti na dolge razdalje brez izgube kakovosti.
- Manj elektromagnetnih motenj: Ker se uporablja ena sama serijska komunikacijska linija, je manj možnosti za elektromagnetne motnje v primerjavi z vzporednimi vodili, kjer so linije bližje skupaj.
Vendar to niso vse prednosti, ampak jih ima Nekaj slabosti:
- HitrostČeprav so bila serijska vodila zgrajena za zelo hitre prenose, je resnica, da so pod enakimi pogoji počasnejša od vzporednih vodil, saj lahko slednja prenašajo več bitov hkrati.
- Višja latenca: Zaradi zaporednega prenosa imajo lahko serijska vodila večjo zakasnitev kot vzporedna vodila, kar je lahko problematično v aplikacijah, ki zahtevajo hiter odzivni čas.
- Manj primerno za prenos množičnih podatkov: Za hitre prenose podatkov je vzporedno vodilo pogosto učinkovitejše, saj lahko hkrati prenaša več bitov.
Vzporedni prenosi
Pomembno je tudi vedeti, glede na SerDes, kaj je vzporedni prenos podatkovV tem primeru gre za komunikacijsko metodo, pri kateri se več bitov informacij prenaša hkrati po več vodnikih ali komunikacijskih linijah. V nasprotju s serijskim prenosom podatkov, kjer se biti prenašajo drug za drugim v zaporednem zaporedju, se pri vzporednem prenosu podatkov hkrati pošlje več bitov, vsak po svojem vodniku ali kanalu.
Zato so podatkovni biti razdeljeni na skupine ali paketi in se prenašajo hkrati, kar omogoča višje hitrosti prenosa v primerjavi s serijskimi sistemi. To se trenutno uporablja v notranjih računalniških vodilih, vmesnikih RAM pomnilnika itd.
Primeri Te vrste komunikacij vključujejo IEEE 1284 ali LPT, ki se je prej uporabljal za povezovanje perifernih naprav, kot so tiskalniki. Imamo tudi SCSI ali vmesnik za majhne računalniške sisteme za pomnilniške medije, kot so trdi diski, ali PATA, vzporedno različico ATA, ki se uporablja tudi za pomnilniške pogone itd.
Prednosti in slabosti
Vzporedno vodilo je komunikacijski vmesnik, ki ima njegove prednosti pred serijo, kot so:
- Visoka hitrost prenosa: Ena glavnih prednosti vzporednega vodila je njegova sposobnost hkratnega prenosa več bitov podatkov, kar omogoča večje hitrosti prenosa v primerjavi s serijskimi vmesniki.
- Preprostost izvedbe: V specifičnih aplikacijah, kjer je potrebna hitra, neposredna komunikacija podatkov med notranjimi napravami, na primer v osebnem računalniku, je vzporedno vodilo morda lažje implementirati kot serijske vmesnike.
- Nizka zakasnitev: Zaradi hkratnega prenosa podatkov imajo lahko vzporedna vodila nižjo zakasnitev v primerjavi s serijskimi vmesniki, kar je pomembno v aplikacijah, ki zahtevajo hiter odziv.
Po drugi strani pa imamo tudi nekaj slabosti predstavljeno:
- Povečana kompleksnost ožičenja: Vzporedna vodila za prenos podatkov zahtevajo več vodnikov ali komunikacijskih linij, kar lahko poveča kompleksnost ožičenja in potrebo po debelejših kablih.
- Težave s sinhronizacijo: Hkratni prenos podatkov po vzporednem vodilu zahteva natančno sinhronizacijo bitov na vseh vodnikih, kar je pri visokih hitrostih lahko zapleteno in povzroči časovne napake.
- Povečana občutljivost na elektromagnetne motnje (EMI): Zaradi bližine več linij so vzporedni avtobusi bolj dovzetni za elektromagnetne motnje, ki lahko poslabšajo kakovost signala.
- Omejitve razdalje prenosa: Manj primerni so za prenos podatkov na dolge razdalje brez potrebe po repetitorjih ali ojačevalnikih signala zaradi degradacije signala na dolgih kablih.
- Neučinkovita uporaba virov: V mnogih aplikacijah so lahko vzporedna vodila neučinkovita glede porabe virov, saj za doseganje enake hitrosti prenosa kot serijski vmesnik potrebujejo več prevodnikov in komponent.
Kaj je premični register?
Naslednji in zadnji korak pri razumevanju delovanja SerDes je pogovor o pomični registerTo je vrsta digitalnega vezja, ki uporablja kaskado flip-flopov, kjer je izhod enega flip-flopa povezan z vhodom naslednjega. Delijo si en taktni signal, ki povzroči, da se podatki, shranjeni v sistemu, premaknejo z ene lokacije na drugo. Z vzvratno povezavo zadnjega flip-flopa s prvim se lahko podatki (biti) ciklično spreminjajo ali premikajo, od tod tudi ime ...
Pomični registri imajo lahko vzporedne vhode in izhode in jih je mogoče konfigurirati kot SIPO (serijski vhod, vzporedni izhod) ali kot PISO (vzporedni vhod, serijski izhod), in tukaj postane pomični register še posebej pomemben za implementacijo sistema SerDes, kot bomo videli v naslednjem razdelku ...
Kaj je SerDes?
Un serializator/deserializator ali serializator/deserializator (SerDes), je par funkcionalnih blokov, ki se pogosto uporabljata v visokohitrostni komunikaciji za izvajanje dvosmernih pretvorb med serijskimi in vzporednimi vmesniki. Uporablja se za različne prenosne ali komunikacijske naprave in je v mnogih primerih zelo praktičen.
Osnovna funkcija SerDes je sestavljena iz dveh funkcionalnih blokov, v bistvu dveh pomični registri:
- Vzporedni s serijskim blokom (PISO) za pretvorbo iz vzporednega vhoda v serijski izhod.
- Blok SIPO (serijski v vzporedni) za pretvorbo serijskega vhoda v vzporedni izhod.
Poleg tega lahko najdemo več različnih arhitektur SerDes, kot so tiste, ki uporabljajo vzporedno uro, tiste, ki uporabljajo prepletanje bitov, z neko vrsto kodiranja itd. Zato lahko sistem vključuje tudi potrebne bloke za kodiranje in dekodiranje itd. Na primer, nekateri tipični primeri so:
- Sinhrona uraObičajno se uporablja za serializiranje vhoda vzporednega vodila skupaj s signali naslova in krmilnih podatkov. Serializirano zaporedje se pošlje skupaj z referenčno uro.
- Vgrajena uraSerializira podatke in uro v eno samo zaporedje. Najprej se prenese cikel signala ure, ki mu sledi zaporedje podatkovnih bitov.
- S kodiranjem podatkovNa primer, SerDes 8b/10b pred serializacijo podatkov preslika vsak podatkovni bajt v 10-bitno kodo. Deserializator uporablja referenčno uro za spremljanje ure, pridobljene iz bitnega toka.
- Prepletanje bitovBitno prepleteni SerDes multipleksira več počasnejših serijskih podatkovnih tokov v hitrejše tokove, sprejemnik pa demultipleksira hitrejše bitne tokove nazaj v počasnejše tokove.
Aplikacije SerDes
Končno, če se sprašujete za kaj SerDes se lahko uporabi, resnica je, da obstaja več primerov, kot so:
- Visokohitrostna omrežna komunikacija.
- Zaslonski vmesniki.
- Povezave v podatkovnih centrih.
- V vmesnikih za shranjevanje.
- Vgrajeni sistemi.
- Prenosni sistemi v satelitih, internetu stvari, vozilih itd.