• 交换机相关硬件知识


    专业术语

    短语全程说明
    MISOMaster Input Slave Output指的是这个端口用于主设备输入,从设备输出
    MOSIMaster Input Slave Output指的是这个端口用于主设备输出,从设备输入
    SPISerial Peripheral InterfaceMOTOROLA公司提出的同步串行总线方式
    NICnetwork interface controller网络接口控制器,又称网络接口控制器,网络适配器(network adapter),网卡(network interface card),或局域网接收器(LAN adapter)
    Base-TBaseband Signal-Twisted pair“BASE”表示基带传输方式,“T”表示的是双绞线。
    XAUI10Gbps Ethernet Attachment Unit Interface“X”代表罗马数字10.表示10Gbps以太网连接单元接口
    GMACgigabit Medium Access Control千兆介质访问控制器 (网络控制器)
    QSGMIIQuad Serial Gigabit Media Independent Interface将 4 个1000M 端口聚合成一个 5 千兆位收发器接口
    SDRAMsynchronous dynamic random-access memory同步动态随机存取内存
    DMADirect Memory Access直接存储器访问

    总线

    • 任何一个微处理器都要与一定数量的部件和外围设备连接,但如果将各部件和每一种外围设备都分别用一组线路与CPU直接连接,那么连线将会错综复杂,甚至难以实现。为了简化硬件电路设计、简化系统结构,常用一组线路,配置以适当的接口电路,与各部件和外围设备连接,这组共用的连接线路被称为总线。采用总线结构便于部件和设备的扩充,尤其制定了统一的总线标准则容易使不同设备间实现互连。
    • 微机中总线一般有内部总线、系统总线和外部总线。 这种分类方式是根据离芯片远近等级分类的。
    类型定义对应接口
    内部总线微机内部各外围芯片与处理器之间的总线,用于芯片一级的互连SPI、SCI、IIC、UART、GPIO、CAN、SDIO、IIS等
    系统总线微机中各插件板与系统板之间的总线,用于插件板一级的互连
    如显卡、声卡、存储卡等和主板进行连接的一种通信规则
    PCI
    外部总线微机和外部其他设备之间的总线,微机作为一种设备,通过该总线和其他设备进行信息与数据交换,用于设备一级的互连。串口、并口、USB接口、音频接口
    通信方式
    • 计算机通信方式可以分为并行通信和串行通信,相应的通信总线被称为并行总线和串行总线。
    • 早些年的老式设备都采用并行传输,而现在的大多数设备都采用串行传输。
    • 串行总线可以做多链路传输,和并行链路不一样,它的每根链路是独立数据,相互之间没有关系,不会受到其他数据的干扰。
    方式定义对应总线
    并行通信对n位二进制信息用n条传输线同时传送DDR(数据线D0—D7,加DQS,DQM)这组线是一起传输的,只要有其中一位出错,数据就不能够正确传输过去,需要重新传输。
    串行通信对多位二进制信息共用一条传输线
    多位二进制信息按时间先后顺序通过总线
    USB、硬盘的SATA、显卡PCIE x16

    并行接口的缺点:

    1. 并行总线由于是多个数据同时传输,需要考虑数据的协同性,这就导致了并行传输的频率不能做的很高。相对的,串行总线只有一条链路,就可以把频率做的很高,提高传输速度,速度提高了就能够弥补一次只能传输一个数据的缺陷。
    2. 并行总线两根相邻的链路其数据是同时传输的,这就会导致它们彼此之间会产生严重干扰,并行的链路越多,干扰越强。因此并行总线需要加强抗干扰的能力,否则传输过程中数据就可能被损坏。如果传输过程中数据故障了,就需要重新对齐数据再传输。而串行总线如果一个数据出错了,只需要重新传输一次就好了,由于串行总线频率高,很快就可以把错误数据重新传输过去。
    3. 由于并行总线是多链路一块传输数据,就需要很多线,接口需要很多针脚,老式计算机里的并行接口做得很大,接线比较宽,针脚非常多。这样一来装机也很麻烦,因为走线不方便、接口体积很大。

    SPI

    SPI是串行外设接口(Serial Peripheral Interface)的缩写。SPI,是一种高速的,全双工,同步的通信总线,并且在芯片的管脚上只占用四根线,节约了芯片的管脚,同时为PCB的布局上节省空间,提供方便,正是出于这种简单易用的特性,如今越来越多的芯片集成了这种通信协议。

    • 应用范围:
      EEPROM、Flash存储器(如NOR Flash&Nand Flash)、实时时钟、网络控制器、LCD显示驱动器、AD转换器,数字信号处理器、数字信号解码器等设备
    • 速率:
      通信波特率可以高达5Mbps

    NIC

    网卡(NIC)即网络接口控制器,也被称为网络适配器或局域网接收器,主要是用于计算机和服务器上,将网络设备连接到局域网进行通信,若是没有网卡,网络设备就很难实现联网。目前网卡种类繁多,如无线网卡和有线网卡,以及10G到100G各种不同速率的网卡。其中,100G网卡是近年来才推出的产品,未占据市场较大份额。

    Base-T

    10/100/1000Base-T 前面的数字表示工作速率。“BASE”表示基带传输方式,“T”表示的是双绞线。

    类型速率出现时间制定参考
    10Base-T10Mbps90年代开始流行IEEE802.3i10Base-T百度百科
    100Base-T100Mbps1994年通常被称为快速以太网标准,由IEEE802.3制定100base-T百度百科
    1000Base-T1000Mbps1999年IEEE的标准化委员会1000base-T百度百科

    RXAUI

    由于受电气特性的影响,XGMII接口的PCB走线最大传输距离仅有7cm,并且XGMII接口的连线数量太多,给实际应用带来不便,因此,在实际应用中,XGMII接口通常被XAUI接口代替,XAUI即10 Gigabit attachment unit interface,10G附属单元接口,XAUI在XGMII的基础上实现了XGMII接口的物理距离扩展,将PCB走线的传输距离增加到50cm,使背板走线成为可能。
     XAUI有4个lane,每个lane走2.5G有效数据(实际是3.125G,因为每8bit下插2bits的csma/cd的控制信号),RXAUI是XAUI的reduce版,由4个lane变成2个,6.25G per lane。
    参考 以太网MII接口类型大全-MII、RMII、SMII、GMII、RGMII、SGMII、XGMII、XAUI、RXAUI

    GMAC

    GMAC是为了满足千兆网传输而发展起来的,它是构成千兆网必备的条件之一。GMAC在七层ISO标准中属于数据链路层,它对逻辑链路和物理链路之间的通道进行控制和协调,可以连接各种不同物理媒介,不同物理媒介有不同的GMAC标准,GMAC的标准由IEEE802工作组制定。

    GMAC可以分为四个部分:帧发送(Frame Transmission)、帧接收(Frame Reception)、GMAC控制(GMAC Control)、媒体独立接口管理(GMII)。

    功能说明
    帧发送接收GMAC客户(上层协议)传下来的数据,在数据段头尾加上一些控制信息,组成一个以太网数据帧,并将该数据帧以位数据流的形式传送到物理层,以待发送。
    帧接收接收从物理层来的位数据流,在接收完一帧的数据后,检查该帧是否有效(如目的地址、计算校验码、字节对齐等),若有效就去除数据帧的头尾将数据字段提交给上层协议,否则就丢弃该数据帧。
    GMAC控制用于全双工模式下控制帧的生成、检测,它处在主机和发送、接收模块之间,对普通的数据帧来说是透明的。
    媒体独立接口管理控制物理层的输入输出操作,检查物理层的状态信息。

    参考千兆网媒体访问控制(GMAC)

    QSGMII

    QSGMII: 5Gbps波特率/差分对, 4Gbps数据速度, 4个1G以太的内部总线, 收和发各一对差分总线,
    XGMII: 312.5Mbps 波特率/单端线,10Gbps数据,10G以太的内部总线, it composed from two 32-bit datapaths (Rx & Tx) and two four-bit control flows (Rxc and Txc), operating at 156.25 MHz DDR (312.5 MT/s).

    参考 高速硬件接口

    DMA

    参考

    内部总线、系统总线、外部总线区别
    什么是串行总线和并行总线?
    FPGA零基础学习:SPI 协议驱动设计
    【科普贴】SPI接口详解
    100G网卡NIC详细介绍及其发展趋势分析
    NIC百度百科
    DMA
    10GBASE-T是什么

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  • 原文地址:https://blog.csdn.net/panbinxian/article/details/127570342