作者:Rita Horner,Synopsys高级技术营销经理
以太网协议连接已经广泛应用于我们周围的大量事物或设备中。过去,以太网用在局域网 (LAN) 和城域网 (MAN) 中,而如今,由于以太网的普及和多种优势,例如巨大的生态体系和日益增长的规模经济,它越来越多地用在存储和汽车等市场中。集成电路 (IC) 设计师正努力将以太网功能集成到设计中,利用以太网IP解决方案满足目标应用的要求。
然而,由于其独特的系统命名方法,以太网这些标准命名使人解读困难。PCI Express、串行ATA (SATA) 和USB等串行接口的每个数据速率都有一个规范,而以太网针对相同的数据速率有多个不同规范。例如,10GBASE-ER和10GBASE-KR是10 Gbps以太网规范,但它们描述的是不同的互连介质接口。截止到2016年,千兆以太网的类型有至少二十种,而且IEEE 802.3标准已经定义了近30个不同的万兆以太网规范。随着更多以太网接口的部署,设计师需要了解以太网规范术语。本文采用千兆和万兆作为参考而定义了以太网术语,旨在帮助设计师为自己的目标应用选择正确的规范。
以太网数据速率
串行数据通信由通过互连介质每次传输一个的数据位组成。数据速率指每秒传输的位数(位或bps),因此,如果位时间是1纳秒 (ns),则数据速率是每秒10亿位(1000 Mbps或1 Gbps)。位速率一般定义为实际数据速率;然而,在串行传输中,数据速率是总传输位数的子集。为了实现目标数据速率,线速率或物理层总数据速率会增加。在以太网中,要实现有效的1 Gbps吞吐量,实际线速率是1.25 Gbps,而在万兆以太网吞吐量中,线速率是10.3125 Gbps。
以太网速度是没有数据开销的实际数据吞吐速率,不包括控制位、源地址、目标地址和其他非数据位。实际数据吞吐速率也是以太网控制器的运行速率,也称为介质访问控制 (MAC) 或以太网MAC。
以太网互连介质
图1显示了五种主要以太网互连介质。以太网介质可能仅包含印刷电路板 (PCB) 走线对,每端连接两个IC中的每个PHY,或者可能包括额外的设备,例如连接器、电缆(光缆或铜缆)和收发器。