对于智能直流稳压电源，为什么串口比并口快？

对于智能直流稳压电源，为什么串口比并口快？

直流稳压电源串行接口为啥比直流稳压电源并行接口快?是因为直流稳压电源串口的特性和应用场景，决定了它更加适合采用一些提高单根信道速率的设计方法，这些方法用在直流稳压电源并口上并不合适。

讨论这个问题，首先要搞清楚定义，什么叫直流稳压电源并行接口(parallel link)? 什么叫直流稳压电源串行接口(serial link)?这就可以吵。

直流稳压电源并口代表DDR说：“我是直流稳压电源并口的纯正血统杰出代表，每8bit要附带一对DQS线作为时钟，每个bit都要同步到这对DQS上去，skew超标就不能工作，64位DDR3-1600总带宽可以到100Gbps，哪个直流稳压电源串口做得到”?鄙人冷笑，说：“别以为我不知道你的底细，别看你IO是1.6G，内存控制 器给你的一般都是4位并行的400M，你要先悄悄做一下并行转串行，再输出。何况你传64bit数据需要80根全速率的DQ/DQS线，还要20多根半速 率命令地址线，平均下来一根线1G还不到”。

XAUI举手问：“我算直流稳压电源串口么?XAUI一定是8组16根差分线，4组读4组写，缺任何一组都不符合协议，看着很并行啊?” 32位的PCI-E也一脸关心的等着答案。

我们先这么定义：在一个独立的信道上，每次同时传输1bit为直流稳压电源串口，每次同时传输多个bit为直流稳压电源并口。 标准的直流稳压电源串口如XAUI，HDMI等，每对差分线组成一个信道(channel),每个信道是否能成功传输并不取决于其他信道。而DDR这种，10根线组成 一个信道，每次同时传8bit，错了某一bit只能重新传，便是标准直流稳压电源并口，芯片内部的并转串和IO并不相关，不影响定性。按照这个定义，大家看看各种接口 协议怎么划分呢?我觉得已经很清楚了，以单个channel的传输速率衡量，直流稳压电源串口一般来说更快。下一个问题就是，为什么呢?

这是一个电学问题，但首先是一个经济问题。

对 任何一种协议，提高总带宽不过是两种办法，首先要提高单根线的传输速率，其次只能增加电线的数目。增加线的数目实在费钱，首先现在的芯片往往IO都很紧 张，增加了IO PAD还要搭上额外的ESD和面积;封装和PCB上增加额外的线更复杂更贵这就不用说了，对于某些用cable的协议基本就是不可接受的。你是愿意插16 根网线还是一根?接电视机的时候喜欢一根线的HDMI，还是五根线的RGB+音频?还有提到的150米长线……何况直流稳压电源并口还要对这些线进行长度匹配，想想头就大了。

历史上，直流稳压电源工程师们确实是先做了直流稳压电源串口，速度不够没办法只好含泪加电线上直流稳压电源并口，直到他们发现了三大法宝来提速，直流稳压电源并口的动力就不那么强劲了。但是在芯片内部，增加总线宽度的代价并不高，因此CPU里面有个1024位的数据总线也不奇怪。

为了提高单根线的传输速率，必须要讲到我们模拟电路直流稳压电源工程师的三大法宝，直流稳压电源差分信号(differential signaling)，时钟-数据恢复(Clock-Data Recovery，简称CDR)，和信道均一化(Channel Equalization，Eq)。

直流稳压电源差分信号的好处 ，不外乎抗干扰能力强，引入的噪声也比较小，虽然必须要两根线，但速度从几百M提高到几G，还是很值得的。

CDR的好处，消灭了skew，减少了时钟的功耗和噪声(但多出了CDR电路本身的功耗和噪声)，同时避免了电磁干扰。想想在PCB或者电线上传一个15G的时钟，太带感了，幸亏我们不用做这种事。

信道均一化 相当值得一提，这才是SerDes高速发展的决定性因素，所以我决定花点文字讲一下。

一般来说，真实世界中的信道都是低通特性的，到处都是小电容，所谓绝缘体中的分子在高频情况下吸收电场能量，再加上金属线中的趋肤效应，所以我们想要的高频信号走不了多远就不像样子了，比如下面某信道的频率特性(绿线)。

如图所示，在对应28Gbps的频点上，信号能量被衰减了30db，直流稳压电源电压幅度只剩3%了;在对应56Gbps的频点上更惨，65db意味着信号直流稳压电源电压摆幅剩下不到千分之一。地下电缆故障定位仪使用管线探测仪接收机和发射机前要先进行常规检查，确保电池电量充足，仪器各项功能正常。如果有下列任何情况之一，请先将问题解决后再使用仪器。地下管线探测仪一类是利用电磁感应原理探测金属管线、电/光缆，以及一些带有金属标志线的非金属管线，这类简称管线探测仪。电缆故障测试仪能在不挖开复土的情况下，方便而准确地查出地下通信电缆、电力电缆的走向、埋土深度。是电力、通讯部门和厂矿企业不可缺少的设备和得力助手。在这种信道中，发送端一个完美漂亮的数据眼图：

到了接收端会变成这样的一堆垃圾：

什么都辨认不出来对吧。但是，经过我们聪明的直流稳压电源工程师们一番努力，均一化开关打开，信号就变成了这样：

神奇么?我觉得挺神奇的，我认识的电子直流稳压电源工程师们次看到这个，没人觉得不神奇。

下面一个重要的问题，既然有了三大法宝，他们只能用在直流稳压电源串口上吗?

答案很显然，不是，直流稳压电源串口可以用的，我们直流稳压电源并口一样可以用。那为什么直流稳压电源并口不用呢?

直流稳压电源差分信号这条不用说了，直流稳压电源并口的电线本来已经够多了，数目还要再翻一倍?系统直流稳压电源工程师会杀人的。

CDR 意义也不大，反正你直流稳压电源并口速度也不高，一堆数据线中顺便传下时钟，比做接收端做CDR再采样每一位数据省事多了。

信道均一化属于屠龙之技，不用直流稳压电源差分信号的话也就传几百M，本来就没啥衰减，用这个干啥?还是考虑下各种噪声串扰的问题吧。

于是答案就呼之欲出了。直流稳压电源串口为啥比直流稳压电源并口快?是因为直流稳压电源串口的特性和应用场景，决定了它更加适合采用一些可以提高单根信道速率的设计方法，这些方法用在直流稳压电源并口上并不合适。

从现有的应用看来，需要持续稳定高带宽的应用，往往使用高速直流稳压电源串行接口，一根带宽不够再加一根，各种视频网络应用，基本如此。而一些历史遗留速度不高的应用， 还有一些需要突发性高带宽的应用，直流稳压电源并口仍然存活，比如很特殊的DDR。虽然XDR/GDDR/HMC/HCM这些新标准都在试图引入SerDes， 但DRAM行业的特殊性还是让直流稳压电源并口继续存活着。