关闭
关闭
首页 > 嵌入式硬件 > 总线与接口

上世纪七八十年代就出来了各种数据传输的协议,比如T1/E1载波系统(2.048Mbps)、X.25中继系统、ISDN(综合业务数字网)等,那时的速度还比较慢的,到了九十年代,SDH(Synchronous Digital Hierarchy,同步数字体系)和SONET(Synchronous Optical Network同步光纤网)标准出现,其基本速度就是STM-1 155.520Mbps,STM-4为622.080Mbps,STM-16为2488.240Mbps,到更后来WDM(Wavelength Division Multiplexing, 波分复用)技术,再到最新的OTN(OpticalTransportNetwork,光传送网),这里面最重要的个概念就是TDM(Time Division Multiplexing, 时分复用)。

时分多路复用(Time-Division Multiplexing,TDM)是一种数字的或者模拟(较罕见)的多路复用技术。使用这种技术,两个以上的信号或数据流可以同时在一条通信线路上传输,其表现为同一通信信道的子信道。但在物理上来看,信号还是轮流占用物理通道的。时间域被分成周期循环的一些小段,每段时间长度是固定的,每个时段用来传输一个子信道。例如子信道1的采样,可能是字节或者是数据块,使用时间段1,子信道2使用时间段2,等等。一个TDM的帧包含了一个子信道的一个时间段,当最后一个子信道传输完毕,这样的过程将会再重复来传输新的帧,也就是下个信号片段。

7_副本.jpg

 

数字传输就像打包裹,最基本单元是一个小包裹,四个小包裹打成一个中的,再四个中的打成一个大的,再四个大的打成一个更大,然后再特大的。比如SONET的传输速度就是STM-1/-4/-16等这样叠加上去,以2的指数倍往上翻。其中TDM-16速度为2488.240MBps,就是我们通常说的2.5Gbps。

上面说了堆协议,那总要具体的物理实现,一般选用铜线或光缆进行远距离传输。以光缆为例,数据先由电路中的并行数据变成串行传送出去,然后再经过光纤接口,变成光信号在光纤里传输,接收时先由光信号变成电信号,再由串行变成并行到内部使用。其中由并行到串行/串行到并行经过的就称为SERDES PHY,高速SERDES的技术实现难度较高,得由模拟电路实现,在很多场合就是一块单独的SERDES PHY芯片,那就有专门的公司来做这个事情,比如在业界大名鼎鼎的TI德州仪器,其TI芯片就卖得很好。逐渐实现这样的产业链:做数字电路的、模拟电路的、测试设备的、生产制造的(包括PCB和SERDES PHY、光口、光纤等),已经定了个基本速率后,再往上的更新换代往往是X2地叠加,在数字电路上最好实现,在模拟电路上也有这样的动力,整个技术就一直这样往前走下去。

回到标题高速串行接口由什么决定的来,PCI总线由Intel公司于91年提出,之后移交给第三方机构PCI SIG。PCI SIG由多家业内公司组成的联盟,别的公司也可以申请加入成为会员,TI也是早期会员之一。就像联合国一样,Intel等公司像常任理事国一样拥有更大的主导权;USB于94年由带头大哥Intel联合微软、HP、NEC等电脑公司组成USB-IF组织,96年推出USB1.0标准;(同期还有Apple推出的FireWare火线,也红火了好多年)由此可见,Intel对PCI/PCIE和USB的建立和发展一直拥有极大的主导权。

2001年PCIE开始制定,决定以串行方式代替并行的PCI总线时,那时产业内2.5G PHY已经比较成熟了,PCI组织PCI-SIG决定直接借鉴此速度就很正常;等到PCIE2.0发布已经是过2007年,就直接X2变成5G了; USB3.0于2008年发布,直接借鉴业界比较成熟的5G方案也就很正常了; 而PCIE3.0发布是2010年时(为什么PCIE3.0是8G而不是10G,这算是个折衷吧,速度越快对PCB走线设计和生产、线缆、测试仪器等要求越高,USB3.0采用64b/66b或128b/130b编码方案,8G*64/66=7.88G,解码后的速度几乎就是2.0的二倍,2.0采用传统的8b/10b编码,解码后速度5G*8/10=4G)。

8_副本.jpg

 

等到USB3.1发布,也就是最近的事情(2014年),觉得10G PHY也比较成熟了,那也直接采用10G吧,USB3.1采用128b/132b编码,效率与PCIE3.0是等效的,它直接向PCIE借鉴了很多内容。

而ThunderBolt,定位在更高速速度传输,其1.0速度最开始设计时就是一 路10G PHY(大约2011年),而后2.0就成两路10G PHY了,最近的3.0成两路20G PHY,为什么不直接成40G PHY,工艺做不上去啊。

很早前,业界有个传说,铜界质PCB走线最高速度只能到16G,几年前就已经打破了,28G甚至32G以上跑铜界质的高速PHY已经有DEMO演示了,ThunderBolt2.0推出两路10G PHY,自然也是业界有这样能力去推出成熟产品。不出意外的是,ThunderBolt定位在高端,从最先推出1.0接口的MAC电脑(2011年),到现在已经四年过去了,相对来说还很不普及,只在高端电脑上才有配备,其外设产品,比如支持该接口的外接存储和高清显示器见到过报道,但市场上卖得真不太多,比起这几年一下子普及开来的USB3.0还是相差不少。与此类似待遇的是DisplayPort接口,显示器接口从最早的VGA到DVI,到同时支持声音图像传输的HDMI、DisplayPort接口,HDMI逐渐变得常见,尤其是电视接口上,而DisplayPort仍然不太多见。而ThunderBolt在外观上与Mini DP接口兼容,在功能上可认为是图像传输接口DP和数据传输协议PCIE的合体。

9_副本.jpg

 

这不,Intel一琢磨,那ThunderBolt3.0改成USB3.1 Type-C接口兼容吧,这样支持ThunderBolt3.0的外设既可以连接对应的ThunderBolt3.0 host,享受40G的高速,也可以接在USB3.1 Type-C上,尽管只能跑USB3.0 5G速率(注意,资料显示所兼容的控制器是USB3.0,而不是最新的USB3.1; 也有人指出Intel推出的控制器是支持10G速度的。无论如何PHY通道是支持的,这主要取决于控制器部分),其实这样对于外设厂商也是一大利好,用户也可以放心地买,不用担心接口不支持。

最后做个总结:高速串行接口速度由什么决定?当时协议公布时前代技术的积累与影响和已成熟技术,二者占重要因素。比如2.5G速率和STM-1 155M的关系,比如不同年代PHY技术的成熟度,再者还有业界领先公司在制定标准时的号召力及技术前瞻性,如Intel在多种协议上的主导力。

换一批

延伸阅读

[趣科技] Kanex 和 Elgato 等非苹果牌的 Thunderbolt 传输线已经开始上市

Kanex 和 Elgato 等非苹果牌的 Thunderbolt 传输线已经开始上市

一直由苹果「独市」(不计来源不明那些吧)的Thunderbolt传输线领域终於有竞争加入了。Kanex和Elgato这两个品牌都刚刚推出了自家的Thunderbolt传输线,不过不要以为非苹果牌的东西价钱就会比较便宜。Kanex的同样有两......

关键字:Thunderbolt Elgato Kanex 苹果

[趣科技] Thunderbolt 1.2.1 更新到来,开机冻结问题可望得到解决(但... 还是记得先备份一下吧)

Thunderbolt 1.2.1 更新到来,开机冻结问题可望得到解决(但... 还是记得先备份一下吧)

手上握着新的 Thunderbolt to Ethernet 转接器,准备要让你的 RMBP(配备 Retina 视网膜屏幕的 MacBook Pro,说真的其实连官网也对名字也没个定数的样子...) 不只处理速度快,就算是使用区网连网速......

关键字:Thunderbolt 开机 备份

[趣科技] 英特尔代号为 Cactus Ridge 的 Thunderbolt 控制芯片已经开始出货了?

英特尔代号为 Cactus Ridge 的 Thunderbolt 控制芯片已经开始出货了?

去年九月份的时候,我们就知道英特尔正在准备代号为CactusRidge的第二代雷电Thunderbolt控制芯片。现在,VR-Zone网站受到一份确认的消息,声称这个第二代Thunderbolt控制芯片已经开始出货,并且提供了上图的对比表格......

关键字:Thunderbolt Cactus Ridge 英特尔

[趣科技] 英特尔:今年内会有光纤 Thunderbolt 线缆,传输速度有望再度提升

英特尔:今年内会有光纤 Thunderbolt 线缆,传输速度有望再度提升

随着多媒体的发展,现在的图片和视频文件都比较大,通常我们需要在不同的设备之间传输数据,速度自然是我们关心的要点。英特尔给我们带来了一个好消息,Intel 发言人 Dave Salvator 近日提到,光纤 Thunderbolt 线缆......

关键字:Thunderbolt 英特尔 光纤 传输速度

[趣科技] LaCie 公布 Rugged USB3,除了 USB 3.0 还支持 Thunderbolt

LaCie 公布 Rugged USB3,除了 USB 3.0 还支持 Thunderbolt

早前 LaCie 的 2big 和 4big Quadra 硬盘已经换上 USB 3.0 的规格了,同样由英国设计师 Neil Poulton 所设计、很具特色的 Rugged 硬盘系列又怎能不赶上呢?现在它的全新系列名为「Rugged ......

关键字:Thunderbolt Rugged LaCie USB3

[趣科技] WD 为 My Book Thunderbolt Duo 新增 8TB 容量选项,同时发布价格较实惠的 My Book 4TB 款

WD 为 My Book Thunderbolt Duo 新增 8TB 容量选项,同时发布价格较实惠的 My Book 4TB 款

Western Digital 的 My Book Thunderbolt Duo 一直算是速度、容量与美观兼具的外接式硬盘。除了采用高速 Thunderbolt 接口以外,使用者可以依据安全或性能需求调整两种磁碟阵列模式,上抽式的设计也......

关键字:Book Thunderbolt My 8TB

[趣科技] Buffalo 推出 HD-PATU3 HDD 移动硬盘,支持 USB 3.0、Thunderbolt

Buffalo 推出 HD-PATU3 HDD 移动硬盘,支持 USB 3.0、Thunderbolt

Buffalo 日前推出了一款 HD-PATU3 HDD 移动硬盘,这款产品支持 USB 3.0 和 Thunderbolt,PC、Mac 通吃。规格为 2.5 寸,通过 USB 供电,容量方面有 500GB 和 1TB 两种选择。不过在......

关键字:Thunderbolt Buffalo HD-PATU 3.0

[趣科技] 英特尔:今年内会有光纤 Thunderbolt 线缆,传输速度有望再度提升

英特尔:今年内会有光纤 Thunderbolt 线缆,传输速度有望再度提升

随着多媒体的发展,现在的图片和视频文件都比较大,通常我们需要在不同的设备之间传输数据,速度自然是我们关心的要点。英特尔给我们带来了一个好消息,Intel 发言人 Dave Salvator 近日提到,光纤 Thunderbolt 线缆......

关键字:Thunderbolt 英特尔 光纤 传输速度

[趣科技] ASUS 与 MSI 接连发布 Thunderbolt 主板,抢着一起冲线吗

ASUS 与 MSI 接连发布 Thunderbolt 主板,抢着一起冲线吗

喜爱追求极速的你还因为苦苦等待支持Thunderbolt接口的主板而痛苦难耐吗?虽然相较于它所具备的超高速传输它正式支持PC的速度真的是慢了非常多,但它终究还是来到了,而且还一次飞来两块。现在让我们从字母顺序开始介......

关键字:Thunderbolt ASUS MSI 发布

[趣科技] Apple Thunderbolt 软件更新导致部份使用者发生开机冻结问题

Apple Thunderbolt 软件更新导致部份使用者发生开机冻结问题

若不是急着想要插上 Apple 最新的 Thunderbolt 转 Gigabit 以太网转接器使用的朋友(应该没人这么快入手吧?),最近要是看到 OS X 的软件更新跳出相关更新,诚心建议请各位先看完本篇再按下更新按钮。总之,苹果这次在......

关键字:Thunderbolt Apple 软件 发生

[趣科技] Apple 的 Thunderbolt 转 Ethernet 连接线已经上架,要价 29 美元

Apple 的 Thunderbolt 转 Ethernet 连接线已经上架,要价 29 美元

这次 Apple 在他们新一代的 MacBook Pro 上增加了更多的 Thunderbolt 插槽后,也顺便推出了以此界面转接 Gigabit Ethernet 以太网络的最新转接器,照顾使用者对于有线网络的需求,也顺便让一些比较没用......

关键字:Thunderbolt Ethernet Apple 29

[新鲜事] Windows 系统的 Thunderbolt 被动手玩,尚未支持热插入功能

Windows 系统的 Thunderbolt 被动手玩,尚未支持热插入功能

一年过去了,热切期盼想要试试Thunderbolt的朋友终于可以排除专属于Mac计算机的限制,正式在Windows计算机上拥有这个具备10Gbps的高速传输接口了。相信很多考虑下手的读者仍对这个刚刚进军Windows系统的传输接口有点......

关键字:Thunderbolt Windows 系统 被动

[新鲜事] 是真相了还是脑洞大开?电脑手机卡死的真相:宇宙射线干扰

是真相了还是脑洞大开?电脑手机卡死的真相:宇宙射线干扰

造成计算机宕机或手机卡死的真正罪魁祸首可能是宇宙射线,或者它们生成的带电粒子,而这种粒子干扰个人电子设备中微电子电路的正常运行,而这种现象被称作单粒子翻转效应。......

关键字:死机 宇宙射线
条评论

我 要 评 论

网友评论

大家都爱看

  • 华为的优势,就是自家的各种自研芯片

    CPU即中央处理器,是一块超大规模的集成电路,是一台计算机的运算核心和控制核心。它的功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。

    2017-08-16
  • 你不知道Ryzen芯片有多火?来看看AMD的股票吧

    据外媒报道,美银美林认为,AMD最新的Ryzen芯片可能会引发一波销售浪潮,进而推动该股继续上涨。它认为AMD股票还有40%以上的上涨空间。

    2017-08-16
  • 国产芯片:厚积薄发,强势崛起

    关于国产芯片,是近几年才有崛起的势头,可是在几年之前,国产芯片还处于“沉睡”的状态,尤其是手机芯片,几乎大部分都依赖进口,而且国外的市场几乎被高通和联发科所垄断,也就展讯还在市场边…

    2017-08-16
  • 为了数据安全 大疆无人机增加隐私飞行功能

    大疆周一表示,在美国陆军因为“网络缺陷”而要求其成员停用大疆无人机后,这家中国无人机制造商将加强无人机的数据安全性。 大疆政策和法务副总裁布伦丹&middot…

    2017-08-15
  • Intel代工 展讯发布14nm SC9853I手机SoC

    SC9853I采用的Intel的14nm FinFET制程,架构为8核64位Airmont架构,主频1.8GHz,GPU为Mali-T820 MP2,号称面向799~1299元档次的手机。…

    2017-08-15