PCI-Express总线设计:外频与FSB的区别及差分信号解析
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更新于2024-08-17
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本文主要探讨了外频与前端总线(FSB)频率的区别,并结合FPGA技术,深入讲解了基于FPGA的PCI-Express(PCIe)总线设计中的高速IO技术,包括差分信号的优势及不同时序模型。
在计算机硬件中,外频与前端总线频率是两个关键概念。外频是指CPU与主板之间同步运行的频率,它决定了系统时钟的速度。例如,100MHz的外频意味着系统时钟每秒震荡100百万次。而前端总线(FSB)频率则关乎数据传输速率,它定义了CPU每秒能处理多少数据。以100MHz FSB为例,配合64位数据宽度,理论上每秒可传输6400Mbit/s,即800MByte/s。
在FPGA设计中,PCI-Express是一种高速、低延迟的总线接口标准,广泛应用于数据传输。PCIe技术基于差分信号,这种信号类型有更强的抗干扰能力,能有效抑制电磁干扰(EMI),并提供精确的时序定位。差分信号使用一对导线(V+和V-),当V+电压高于V-时,表示正信号,反之则为负信号,特别适用于高速通信。
在通信时序模型上,有系统同步、源同步和自同步三种模式。系统同步中,所有设备共享同一系统时钟,确保数据传输的一致性。源同步则是驱动端将数据和时钟副本一起发送,简化了时序参数,但可能导致时钟域数量增多,增加设计复杂性。自同步则通过数据流中包含的时钟信息进行同步,包含并串转换、串并转换和时钟数据恢复(PLL)等关键模块,适应不同设备间的速度差异。
在自同步接口中,SERDES(串行解串器)和PLL(锁相环路)等组件扮演着重要角色,它们负责数据的串行化和并行化,以及从接收到的信号中恢复时钟,从而实现高效率、高精度的数据传输。
理解外频与前端总线的区别,以及在FPGA设计中如何利用差分信号和不同时序模型优化PCI-Express总线设计,对于提升系统性能和可靠性至关重要。这些知识对于从事FPGA开发和高性能计算的工程师尤为关键。
2023-06-08 上传
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