為什么串行接口速率比并行接口快？

串行接口的速率會(huì)比并行快，可以從下面四個(gè)方面考慮：

①高速串口不需要時(shí)鐘信號(hào)來同步數(shù)據(jù)流，也就沒有時(shí)鐘周期性的邊沿，頻譜不會(huì)集中，所以噪聲干擾少很多。

以PCIE和SATA為例，時(shí)鐘信息通過8b/10b編碼已經(jīng)集成在數(shù)據(jù)流里面，數(shù)據(jù)本身經(jīng)過加擾，絕對(duì)不可能有多于5個(gè)0或者5個(gè)1的長(zhǎng)串（利于時(shí)鐘恢復(fù)），也絕對(duì)不存在周期性（避免頻譜集中）。這樣，通過數(shù)據(jù)流的沿變可以直接用PLL恢復(fù)出時(shí)鐘，再用恢復(fù)的時(shí)鐘采集數(shù)據(jù)流。這有什么好處？時(shí)鐘信號(hào)消耗的功耗極多，帶來的噪聲也最大，不傳時(shí)鐘可以降低功耗，減少噪聲。

②所有高速串口都采用差分總線傳輸，外界噪聲同時(shí)加載到兩條差分線上，相減之后可以抵消，具備很強(qiáng)的抗干擾能力，同時(shí)因?yàn)椴罘志€通常以電流為載體傳輸，遠(yuǎn)端沒有電壓傳輸?shù)膲航担虼碎L(zhǎng)距離也不是問題。

③差分信號(hào)沒有時(shí)鐘skew問題，因?yàn)樗揪蜎]有同步時(shí)鐘，不存在時(shí)鐘和數(shù)據(jù)流的對(duì)齊問題。只需要保證差分信號(hào)線是對(duì)齊的就行，這是很容易的，因?yàn)椴罘中盘?hào)線的值總是相反，相關(guān)性強(qiáng)，易控制。一根線跳的時(shí)候，另一根線經(jīng)過一個(gè)非門的延時(shí)馬上會(huì)跳，這個(gè)非門的延時(shí)是很容易補(bǔ)償?shù)摹?/p>

并行總線最大的問題就是多根線傳輸?shù)臅r(shí)候，無法保證所有的沿變都對(duì)齊，很有可能傳著傳著某些信號(hào)跟不上，落后了一個(gè)時(shí)鐘周期，數(shù)據(jù)就傳錯(cuò)了。想控制也難，因?yàn)楦鱾€(gè)信號(hào)沒有相關(guān)性，互相的沿變本身就是獨(dú)立的，因?yàn)椴季€不同，很有可能一個(gè)跳的早點(diǎn)，另一個(gè)跳的晚點(diǎn)，再加上各個(gè)傳輸線電阻不同，噪聲不同，傳一會(huì)兒就分辨不出來哪個(gè)值對(duì)應(yīng)哪個(gè)周期。

④差分線線數(shù)少，干擾少。并行傳輸，一般32根或者64根，一根線跳變，會(huì)給旁邊的線帶來噪聲，頻率越高，這種噪聲越大，很容易導(dǎo)致別的線值被篡改或者無法辨認(rèn)，所以頻率不可能很高。串行傳輸一般就4根數(shù)據(jù)線，分成Rx兩根差分線和Tx兩根差分線，差分線總是往相反方向跳，可以抵消各自的跳變?cè)肼暎热鏡x的正極性發(fā)生跳變時(shí)會(huì)產(chǎn)生噪聲，這種噪聲可以被Rx的負(fù)極性以相反的跳變直接抵消掉（因?yàn)樗麄兪遣罘中盘?hào)對(duì)），總的噪聲為0，杜絕了內(nèi)部噪聲。

綜上，串口傳輸?shù)母鞣N優(yōu)勢(shì)使得其內(nèi)外噪聲皆免疫，又沒有信號(hào)對(duì)齊之憂，可以以極高的速率傳輸。比如SATA可以以6Gb的速率傳輸數(shù)據(jù)流，PCIE可以以8Gb的速率傳輸數(shù)據(jù)流。這種速率，并行傳輸是根本做不到的，更不要說串行傳輸還能節(jié)省大量引腳。

串口為啥比并口快，還有的因素是串口的特性和應(yīng)用場(chǎng)景，決定了它更加適合采用一些可以提高單根信道速率的設(shè)計(jì)方法:差分信號(hào)（differential signaling），時(shí)鐘-數(shù)據(jù)恢復(fù)（Clock-Data Recovery，簡(jiǎn)稱CDR），和信道均一化（Channel Equalization，Eq）。而這些方法目前用在并口上并不合適。

既然串口有如此大的優(yōu)勢(shì)，為什么并口還是存在？

從現(xiàn)有的應(yīng)用看來，有一些歷史遺留速度不高的應(yīng)用，還有一些需要突發(fā)性高帶寬的應(yīng)用，還是需要并口的應(yīng)用，比如很特殊的DDR。雖然XDR/GDDR/HMC/HCM這些新標(biāo)準(zhǔn)都在試圖引入SerDes， 但DRAM行業(yè)的特殊性還是讓并口繼續(xù)存活著。

【以上信息由艾博檢測(cè)整理發(fā)布，如有出入請(qǐng)及時(shí)指正，如有引用請(qǐng)注明出處，歡迎一起討論，我們一直在關(guān)注其發(fā)展！專注：CCC/SRRC/CTA/運(yùn)營(yíng)商入庫(kù)】

審核編輯黃宇