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HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft generell die Computer-Hardware und insbesondere eine Technik zur Optimierung der Phase eines Datensignals, das über eine Kommunikationsverbindung übertragen wird.
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Beschreibung des Stands der Technik
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Die
US 2012/0275494 A1 beschreibt eine Takt- und Datenrückgewinnung, bei der empfangsseitig ein Frequenzversatz erzeugt wird. Sendeseitig wird dann im selben Sende-/Empfangsgerät ein Sendetakt abhängig von dem Frequenzversatz eingesetzt.
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Ein moderner Computerchip, etwa eine zentrale Recheneinheit (CPU) oder eine Parallelverarbeitungseinheit (PPU) enthalten für gewöhnlich viele Chipkomponenten, die ausgebildet sind, miteinander über eine Kommunikationsverbindung zu kommunizieren. Beispielsweise kann eine gegebene Chipkomponente einen Sender enthalten, der ausgebildet ist, Datensignale über die Kommunikationsverbindung an einen Empfänger zu übertragen, der in einer weiteren Chipkomponente enthalten ist. Ein konventioneller Empfänger realisiert häufig eine Taktdatenwiederherstellungs-(CDR)Hardware, um die Zeitinformation aus einem Datensignal wiederherzustellen, das von einem Sender über die Kommunikationsverbindung empfangen wird. Mit der wiederhergestellten Zeitinformation ist der Empfänger in der Lage, das empfangene Datensignal unter genauen Intervallen mittels eines Abtasttaktsignals abzutasten, und kann somit das ursprüngliche gesendete Signal erneut erzeugen.
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Wenn eine CDR auf diese Weise realisiert wird, führt der Sender für gewöhnlich eine anfängliche Trainingsroutine mit dem Empfänger durch, um die CDR-Hardware, die zu dem Empfänger gehört, zu kalibrieren und um eine CDR-Einrastung auf dem empfangenen Datensignal herzustellen. Die CDR-Hardware kann dann kontinuierlich die abtastende Taktphase optimieren, um die CDR-Einrastung nach der anfänglichen Trainingsroutine beizubehalten. Eine derartige kontinuierliche Optimierung ist erforderlich, da die Phase des empfangenen Datensignals im Laufe der Zeit schwanken kann (beispielsweise aufgrund physikalischer Schwankungen, die mit dem Sender und/oder der Kommunikationsverbindung selbst verknüpft sind), und daher muss die CDR-Hardware die Phase des abtastenden Taktsignals justieren, um diesen Phasenschwankungen Rechnung zu tragen.
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Der CDR-basierte Ansatz, der zuvor erläutert ist, kann auch für bidirektionale Kommunikationsverbindungen realisiert werden, die es ermöglichen, dass Daten in jeder Richtung zwischen Chipkomponenten übertragen werden. Beispielsweise kann ein Sender/Empfänger in einer gegebenen Chipkomponente ausgebildet sein, Datensignale zu einem weiteren Sender/Empfänger in einer weiteren Chipkomponente über eine bidirektionale Kommunikationsverbindung zu senden oder zu empfangen. In dieser Situation könnte jede Chipkomponente eine CDR-Hardware aufweisen, die ausgebildet ist, die Zeitinformation, die mit einem empfangenen Datensignal verknüpft ist, wieder herzustellen. Beide Chipkomponenten könnte ferner die anfängliche Trainingsroutine, die zuvor erläutert ist, ausführen, um eine CDR-Einrastung mit einem entsprechenden empfangenen Datensignal einzurichten, und um dann kontinuierlich die abtastende Taktphase zur Beibehaltung dieser CDR-Einrastung optimieren. Diese Vorgehensweise ist gut geeignet für Sender/Empfänger, die häufig Datensignale empfangen, da derartige Sender/Empfänger in der Lage sind, kontinuierlich die abtastende Taktphase zu optimieren und somit die CDR-Einrastung beizubehalten.
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Jedoch können Sender/Empfänger, die Datensignale selten empfangen, nicht kontinuierlichen die abtastende Taktphase optimieren und können somit die CDR-Einrastung nicht beibehalten. Wenn ein gegebener Sender/Empfänger die CDR-Einrastung verliert, muss der Sender/Empfänger die Trainingsroutine erneut ausführen, um die CDR-Hardware zu kalibrieren und die CDR-Einrastung wieder zu erhalten. Diese Situation ist problematisch, da die Trainingsroutine für ihre Ausführung eine beträchtliche Zeitdauer benötigt, und die Kommunikationsverbindung keine Nutzdaten während dieser Zeitdauer übertragen kann. Ferner kann die Ausführung der Trainingsroutine zusätzliche Leistung erfordern, und somit werden die Anforderungen für die Gesamtleistung der Kommunikationsverbindung und/oder zugehörige Sender/Empfänger erhöht.
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Was daher auf diesem Gebiet der Technik benötigt wird, ist eine effizientere Technik zur Beibehaltung einer CDR-Einrastung in einer Kommunikationsverbindung.
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ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
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Eine Ausführungsform der Erfindung umfasst ein computerimplementiertes Verfahren zur Übertragung von Daten von einem ersten Sender/Empfänger über eine Kommunikationsverbindung, mit: Empfangen eines ersten Datensignals über die Kommunikationsverbindung aus dem ersten Sender/Empfänger, Abtasten eines Bereichs des ersten Datensignals, um abgetastete Daten zu erzeugen, Ermitteln einer ersten Phaseneinstellung, die auf einen zweiten Bereich des ersten Datensignals anzuwenden ist, um eine Phasenschwankungen, die mit der Kommunikationsverbindung verknüpft ist, auf der Grundlage der abgetasteten Daten zu kompensieren, Anwenden einer zweiten Phaseneinstellung auf ein zweites Datensignal auf der Grundlage der ersten Phaseneinstellung, um ebenfalls die Phasenschwankungen, die mit der Kommunikationsverbindung verknüpft sind, zu kompensieren, und Übertragen des zweiten Datensignals über die Kommunikationsverbindung zu dem ersten Sender/Empfänger.
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Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass ein zweiter Sender/Empfänger in der Lage ist, den ersten Sender/Empfänger in die Lage zu versetzen, die Taktdatenwiederherstellungs-(CDR) Einrastung auf dem zweiten Datensignal beizubehalten, indem Phasenschwankungen berücksichtigt werden, die von Änderungen in den physikalischen Eigenschaften der Kommunikationsverbindung hervorgerufen werden. Folglich müssen der erste und der zweite Sender/Empfänger keine überflüssigen Kalibrierroutinen miteinander ausführen.
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Figurenliste
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Um die Art und Weise, in der die oben genannten Merkmale der vorliegenden Erfindung detailliert verstanden werden können, anzugeben, wird eine speziellere Beschreibung der Erfindung, die zuvor kurz zusammengefasst ist, mit Bezug zu Ausführungsformen angegeben, wovon einige in den angefügten Zeichnungen dargestellt sind. Es ist jedoch zu beachten, dass die angefügten Zeichnungen nur typische Ausführungsformen dieser Erfindung darstellen und daher nicht als Einschränkung für ihren Schutzbereich zu betrachten sind, da die Erfindung andere gleichermaßen wirksame Ausführungsformen zulässt.
- 1 ist eine Blockansicht, die ein Computersystem darstellt, das ausgebildet ist, einen oder mehrere Aspekte der vorliegenden Erfindung zu realisieren;
- 2 ist eine Blockansicht, die Sender/Empfänger darstellt, die ausgebildet sind, miteinander gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu kommunizieren;
- 3A-3C sind Konzeptansichten unterschiedlicher Zeitdiagramme, die mit einem Datenübertragungsvorgang gemäß diversen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verknüpft sind; und
- 4 ist ein Flussdiagramm von Verfahrensschritten zur Optimierung der Phase eines Datensignals, das über die in 2 gezeigte Kommunikationsverbindung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung übertragen wird.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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In der folgenden Beschreibung sind zahlreiche spezielle Details angegeben, um ein gründlicheres Verständnis der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen. Der Fachmann erkennt jedoch, dass die vorliegende Erfindung auch ohne eines oder mehrere dieser speziellen Details in die Praxis umgesetzt werden kann. In anderen Fällen sind gut bekannte Merkmale nicht beschrieben, um eine Verdunkelung der vorliegenden Erfindung zu vermeiden.
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Systemüberblick
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1 ist eine Blockansicht, die ein Computersystem 100 zeigt, das ausgebildet ist, einen oder mehrere Aspekte der vorliegenden Erfindung zu realisieren. Das Computersystem 100 umfasst eine zentrale Recheneinheit (CPU) 102 und einen Systemspeicher 104, der einen Gerätetreiber 103 enthält. Die CPU 102 und der Systemspeicher 104 kommunizieren über einen Verbindungspfad, der eine Speicherbrücke 105 enthalten kann. Die Speicherbrücke 105, die ein Nordbrücken-Chip sein kann, ist mit einem Bus oder einem anderen Kommunikationspfad 106 (beispielsweise eine HyperTransport-Verbindung) mit einer Eingabe/Ausgabe-(I/O-) Brücke 107 verbunden. Die I/O-Brücke 107, die ein Südbrücken-Chip sein kann, empfängt eine Anwendereingabe aus einem oder mehreren Anwender-Eingabegeräten 108 (beispielsweise Tastatur, Maus) und leitet die Eingabe an die CPU 102 über den Pfad 106 und die Speicherbrücke 105 weiter. Ein Parallelverarbeitungssubsystem 112 ist mit dem Systemspeicher 105 über einen Bus oder einen anderen Kommunikationspfad 113 (beispielsweise eine periphere Komponenten-Verbindungs-(PCI) Express, beschleunigter Graphikport (AGP) oder HyperTransport-Verbindung) verbunden; in einer Ausführungsform ist das Parallelverarbeitungssubsystem 112 ein Grafiksubsystem, das Pixel einem Anzeigegerät 110 zuleitet (beispielsweise ein Bildschirm auf Basis einer konventionellen Kathodenstrahlröhre (CRT) oder einer Flüssigkristallanzeige (LCD)). Eine Systemdiskette 114 ist ebenfalls mit der I/O-Brücke 107 verbunden. Ein Schalter 116 stellt Verbindungen zwischen der I/O-Brücke 107 und anderen Komponenten, etwa einem Netzwerkadapter 118 und diversen Zusatzkarten 120 und 121 bereit. Andere Komponenten (nicht explizit gezeigt) einschließlich eines universellen seriellen Busses (USB) oder andere Portverbindungen, Kompaktdisketten-(CD) Laufwerke, digitale Videodisketten-(DVD) Laufwerke, Filmaufzeichnungsgeräte, und dergleichen können ebenfalls mit der I/O-Brücke 107 verbunden sein. Die Kommunikationspfade, die die diversen Komponenten in 1 miteinander verbinden, können unter Anwendung beliebiger geeigneter Protokolle realisiert werden, etwa durch PCI, PCI-Express (PCle), AGP, HyperTransport oder ein oder mehrere andere Bus- oder Punkt-Zu-Punkt-Kommunikationsprotokolle, und Verbindungen zwischen unterschiedlichen Einrichtungen können unterschiedliche Protokolle verwenden, wie dies im Stand der Technik bekannt ist.
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In einer Ausführungsform enthält das Parallelverarbeitungssubsystem 112 eine Schaltung, die für Grafik-und Videoverarbeitung optimiert ist, und beispielsweise eine Videoausgabeschaltung umfasst, und sie bildet eine grafische Verarbeitungseinheit (GPU). In einer weiteren Ausführungsform enthält das Parallelverarbeitungssubsystem 112 eine Schaltung, die für die Verarbeitung für Allgemeinzwecke optimiert ist, wobei die zu Grunde liegende Rechenarchitektur beibehalten ist, die nachfolgend detaillierter beschrieben ist. In einer noch weiteren Ausführungsform kann das Parallelverarbeitungssubsystem 112 in einem oder mehreren anderen Systemelementen integriert sein, etwa in der Speicherbrücke 105, der CPU 102 und der I/O-Brücke 107, um ein System-auf-einem-Chip (SoC) zu bilden.
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Zu beachten ist, dass das hierin gezeigte System anschaulicher Natur ist und dass Variationen und Modifizierungen möglich sind. Die Verbindungstopologie einschließlich der Anzahl und Anordnung von Brücken, die Anzahl an CPUs 102 und die Anzahl an Parallelverarbeitungssubsystemen 112 können nach Bedarf modifiziert werden. Beispielsweise ist in einigen Ausführungsformen der Systemspeicher 104 direkt mit der CPU 102 anstatt über eine Brücke verbunden, und andere Einrichtungen kommunizieren mit dem Systemspeicher 104 über die Speicherbrücke 105 und die CPU 102. In anderen alternativen Topologien ist das Parallelverarbeitungssubsystem 112 mit der I/O-Brücke 107 oder direkt mit der CPU 102 anstatt mit der Speicherbrücke 105 verbunden. In noch anderen Ausführungsformen können die I/O-Brücke 107 und die Speicherbrücke 105 in einem einzelnen Chip integriert sein. Große Ausführungsformen können zwei oder mehr CPUs 102 und zwei oder mehr Parallelverarbeitungssubsysteme 112 enthalten. Die speziellen hierin gezeigten Komponenten sind optional; beispielsweise kann eine beliebige Anzahl an Zusatzkarten oder peripheren Geräten unterstützt werden. In einigen Ausführungsformen ist der Schalter 116 weggelassen, und der Netzwerkadapter 118 und die Zusatzkarten 120, 121 sind direkt mit der I/O-Brücke 107 verbunden.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Parallelverarbeitungssubsystem 112 eine oder mehrere Parallelverarbeitungseinheiten (PPUs), wovon jede eine oder mehrere Chipkomponenten umfasst. Die Chipkomponenten in einer gegebenen PPU können beispielsweise Bereiche einer Grafikverarbeitungs-Hardware repräsentieren, die ausgebildet ist, Daten in andere Chipkomponenten innerhalb der PPU zu schreiben oder Daten daraus auszulesen. Alternativ können die Chipkomponenten in einer gegebenen GPU in einem weiteren Beispiel Bereiche einer Hardware für Berechnungen für Allgemeinzwecke repräsentieren, die ausgebildet sind, Daten in andere Chipkomponenten innerhalb der PPU zu schreiben oder daraus auszulesen. Eine gegebene Gruppe aus Chipkomponenten innerhalb einer GPU kann mittels einer Kommunikationsverbindung verbunden sein, und jede derartige Chipkomponente kann einen Sender/Empfänger enthalten, der ausgebildet ist, eine Technik zur Optimierung der Phase eines zu sendenden Datensignals zu realisieren, wie dies nachfolgend detaillierter in Verbindung mit 2 erläutet ist.
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Optimierung der Phase eines Datensignals
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2 ist eine Blockansicht, die einen Sender/Empfänger 202 zeigt, der ausgebildet ist, mit einem weiteren Sender/Empfänger 212 über eine Kommunikationsverbindung 222 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu kommunizieren. In der Praxis können die Sender/Empfänger 202 und 212 jeweils in unterschiedlichen integrierten Schaltungen (IC) liegen, die in dem Computersystem 100, das in 1 gezeigt ist, enthalten sind. Beispielsweise könnte der Sender/Empfänger 202 in der CPU 102 liegen, während der Sender/Empfänger 212 in einer PPU in dem Parallelverarbeitungssubsystem 112 angeordnet sein könnte. Alternativ können die Sender/Empfänger 202 und 212 beide in einer gegebenen integrierten Schaltung enthalten sein, die in dem Computersystem 100 liegt. Die Sender/Empfänger 202 und 212 sind ausgebildet, Datensignale über die Kommunikationsverbindung 222 einander zuzusenden und Datensignale voneinander zu empfangen.
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Die Kommunikationsverbindung 222 kann ein serieller Hochgeschwindigkeitsdatenbus sein, der ausgebildet ist, Datensignale zwischen den Sendern/Empfängern 202 und 212 zu transportieren. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Kommunikationsverbindung 222 eine Halb-Duplex-Kommunikationsverbindung, die einen einzelnen Datenpfad enthält, und einer der Sender/Empfänger 202 oder 212 kann Daten zu dem anderen Sender/Empfänger über diesen Datenpfad senden oder kann Daten davon empfangen. In einer weiteren Ausführungsform kann die Kommunikationsverbindung 222 eine Voll-Duplex-Kommunikationsverbindung sein, die mehrere Datenpfade enthält, und die Sender/Empfänger 202 und 212 können ausgebildet sein, gleichzeitig einander Daten zuzusenden und Daten voneinander zu empfangen. In der Praxis kann die Kommunikationsverbindung 222 eine bidirektionale Kommunikationsverbindung sein, die ausgebildet ist, Datensignale von dem Sender/Empfänger 202 zu dem Sender/Empfänger 212 zu transportieren und dann die Richtung umzukehren und Datensignale von dem Sender/Empfänger 212 zu dem Sender/Empfänger 202 zu transportieren.
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Wenn die Kommunikationsverbindung 222 Datensignale zwischen den Sendern/Empfängern 202 und 212 für eine längere Zeitdauer transportiert, können sich die physikalischen Eigenschaften dieser Kommunikationsverbindung ändern. Diese Änderungen können diverse Eigenschaften beeinflussen, die mit dem Datensignalen verknüpft sind, die über die Kommunikationsverbindung 222 transportiert werden. Wenn beispielsweise die Kommunikationsverbindung 222 eine Gruppe an Bauelementen umfasst, die ausgebildet ist, Datensignale als periodische elektrische Pulse zu transportieren, kann sich die Temperatur dieser Bauelemente im Laufe der Zeit erhöhen, so dass eine Veränderung der Phase dieser elektrischen Signale hervorgerufen wird. Die physikalischen Eigenschaften der Kommunikationsverbindung 222 und die Datensignale, die von dieser Kommunikationsverbindung transportiert werden, können durch eine Fülle von Faktoren beeinflusst werden. Zu diesen Faktoren können gehören: Leistungsversorgungspegel für Sender/Empfänger, die mit der Kommunikationsverbindung 222 verbunden sind, die Leistungsversorgungspegel für Abtasttaktgeber in diesen Sendern/Empfängern, Prozessschwankungen, die mit dem Transport von Datensignalen über die Kommunikationsverbindung 222 verknüpft sind, usw. Generell unterliegt die Kommunikationsverbindung 222 einer Fülle von Prozess-Temperatur-Spannungs-(PVT) Schwankungen.
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Die Sender/Empfänger 202 und 212 können diesen Schwankungen Rechnung tragen, indem eine spezialisierte Hardware realisiert wird, die ausgebildet ist, die Phase empfangener Datensignale einzustellen und/oder die Phase von zu sendenden Datensignalen einzustellen. Die Sender/Empfänger 202 und 212 können ferner ausgebildet sein, ersatzweise Phaseneinstellungen zu berechnen, die auf empfangene Datensignale und/oder zu sendenden Datensignale angewendet werden, indem eine Kalibrierungsroutine miteinander ausgeführt wird. Wie gezeigt, enthält der Sender/Empfänger 202 eine Taktdatenwiederherstellungs-(CDR) Einheit 204, die einen Abtast-Taktgeber 206, einen Phasenjustierakkumulator 208 und eine Phaseninterpoliereinheit 210 enthält. In ähnlicher Weise umfasst der Sender/Empfänger 212 eine CDR-Einheit 214, die einen Abtast-Taktgeber 216 enthält, einen Phasenjustierakkumulator 218 und eine Phaseninterpoliereinheit 220.
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Wenn der Sender/Empfänger 202 ein Datensignal aus dem Sender/Empfänger 212 empfängt, ist die CDR-Einheit 204 ausgebildet, den abtastenden Taktgeber 206 bzw. das abtastende Taktsignal 206 zu realisieren, um das empfangene Signal unter speziellen Intervallen abzutasten. Die CDR-Einheit 204 ist ferner ausgebildet, die Phase des abtastenden Taktsignals 206 kontinuierlich einzustellen, um eine optimale Abtastposition und eine CDR-Einrastung auf dem empfangenen Datensignal beizubehalten, wodurch diverse Phasenschwankungen, die mit diesem Datensignal einhergehen, verfolgt werden. Wiederum können derartige Phasenschwankungen durch Änderungen der physikalischen Eigenschaften, die mit der Kommunikationsverbindung 222 oder mit dem Sender/Empfänger 212 verknüpft sind, etwa beispielsweise PVT-Schwankungen, hervorgerufen werden. Der Phasenjustierakkumulator 208 ist ausgebildet, die Phaseneinstellungen, die von der CDR-Einheit 204 an dem abtastenden Taktsignal 206 vorgenommen werden, aufzuzeichnen. Die Phaseninterpoliereinheit 210 ist ausgebildet, diese Phaseneinstellungen auf Datensignale anzuwenden, die von dem Sender/Empfänger 202 an den Sender/Empfänger 212 übertragen werden, wodurch die Auswirkungen der Änderungen der physikalischen Eigenschaften, die mit der Kommunikationsverbindung 222 verknüpft sind, auf die gesendeten Datensignale verringert werden.
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Der Sender/Empfänger 212 ist in ähnlicher Weise wie der Sender/Empfänger 202 ausgebildet. Insbesondere ist die CDR-Einheit 114 ausgebildet, den abtastenden Taktgeber bzw. das abtastende Taktsignal 216 so zu realisieren, dass ein empfangenes Datensignal unter speziellen Intervallen abgetastet wird, und auch um kontinuierlich die Phase des abtastenden Taktsignals 216 einzustellen, um eine optimale Abtastposition und eine CDR-Einrastung auf dem empfangenen Datensignal beizubehalten, wodurch Phasenschwankungen, die mit dem Datensignal einhergehen, verfolgt werden. Der Phasenjustierakkumulator 208 ist ausgebildet, die Phaseneinstellungen, die von der CDR-Einheit 214 an dem abtastenden Taktsignal vorgenommen wurden, aufzuzeichnen. Die Phaseninterpoliereinheit 220 ist ausgebildet, dann diese Phaseneinstellungen auf Signale anzuwenden, die von dem Sender/Empfänger 212 an den Sender/Empfänger 202 gesendet werden.
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Wenn die Sender/Empfänger 202 und 212 in der zuvor beschriebenen Weise konfiguriert sind, ist jeder derartige Sender/Empfänger in der Lage, die Phaseneinstellungen aufzuzeichnen, die benötigt werden, um eine optimale Abtastposition und eine CDR-Einrastung auf einem empfangenen Datensignal beizubehalten. Ein gegebener Sender/Empfänger kann dann die entsprechenden Phaseneinstellungen auf zu übertragende Datensignale anwenden. Mit dieser Vorgehensweise ist jede der Sender/Empfänger 202 und 212 in der Lage, eine CDR-Einrastung in Situationen beizubehalten, in denen normalerweise die CDR- Einrastung verloren würde.
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Beispielsweise in Situationen, in denen der Sender/Empfänger 202 ein erstes Datensignal an den Sender/Empfänger 212 für eine Zeitdauer übertragen würde, kann gegebenenfalls die CDR-Einheit 204 Daten während dieser Zeitdauer nicht empfangen, und wäre somit nicht in der Lage, kontinuierlich die Phase des abtastenden Taktsignals 206 in der zuvor beschriebenen Weise einstellen. Daher ist die CDR-Einheit 204 gegebenenfalls nicht in der Lage, Phasenschwankungen, die sich aus Änderungen der physikalischen Eigenschaften der Kommunikationsverbindung 222 ergeben, zu verfolgen. Jedoch stellt die CDR-Einheit 214 kontinuierlich die Phase des abtastenden Taktsignals 216 ein, um die optimale Abtastposition und eine CDR- Einrastung auf dem ersten Datensignal, das von dem Sender/Empfänger 202 empfangen wird, beizubehalten, wodurch diese Phasenschwankungen verfolgt werden. Wenn die Kommunikationsverbindung 222 die Richtung vertauscht und der Sender/Empfänger 212 ein zweites Datensignal an den Sender/Empfänger 202 sendet, wendet der Sender/Empfänger 212 diese Phaseneinstellungen auf das zweite Signal an, wodurch Änderungen der physikalischen Eigenschaften der Kommunikationsverbindung 222 Rechnung getragen wird. Daher kann die Phase des abtastenden Taktsignals 206 in der CDR-Einheit 204 nahe an der optimalen Abtastposition sein und die CDR-Einheit 204 kann die CDR-Einrastung beibehalten, obwohl sie nicht in der Lage ist, kontinuierlich Einstellungen auszuführen. Das hierin beschriebene Beispiel ist auch in größerem Detail nachfolgend in Verbindung mit den 3A-3C beschrieben.
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3A ist eine Konzeptansicht einer Gruppe aus Zeitdiagrammen 302 und 306, die zu einem Vorgang einer Datenübertragung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gehören. Wie gezeigt, gibt das Zeitdiagramme 302 ein Augenmuster wieder, das mit einem ersten Signal verknüpft ist, das zu einem Zeitpunkt TO während einer Schreiboperation, die von dem Sender/Empfänger 202 ausgeführt wird, zu übertragen ist. Die Position 304 gibt die Phase an, die mit dem ersten Datensignal verknüpft ist, und kann eine optimale Abtastposition für das erste Datensignal repräsentieren. In diesem Beispiel werden Signale optimal an den Taktflanken abgetastet, obwohl andere optimale Abtastpositionen ebenfalls im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung liegen.
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Das Zeitdiagramm 306 gibt ein Augenmuster wieder, das mit dem ersten Signal, das von dem Sender/Empfänger 212 empfangen wird, verknüpft ist. Die Position 308 gibt die Abtastposition des abtastenden Taktsignals 216 in der CDR-Einheit 214 wieder. Wie gezeigt ist, ist die Abtastposition des abtastenden Taktsignals 216 nicht optimal und die Position 308 ist um ein Phase-Delta 310 im Vergleich zu der optimalen Abtastposition verschoben. Das Phase-Delta 310 kann eine Systemverzögerung sein, die beispielsweise durch PVT-Schwankungen hervorgerufen wird, die mit der Kommunikationsverbindung 222 oder den Sendern/Empfängern 202 und/oder 212 verknüpft sind. Die CDR-Einheit 214 ist ausgebildet, die Phase des abtastenden Taktsignals 216 entsprechend dem Phasen-Delta 310 nach zu justieren, um eine optimale Abtastposition beizubehalten und um diesen Schwankungen Rechnung zu tragen, wie dies detaillierter nachfolgend in Verbindung mit 3B erläutet ist.
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3B ist eine Konzeptdarstellung einer Gruppe aus Zeitdiagrammen 312 und 316, die mit einem Vorgang einer Datenübertragung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verknüpft sind. Wie gezeigt, gibt das Zeitdiagramm 312 ein Augenmuster wieder, das mit dem ersten Signal verknüpft ist, das zuvor in Verbindung mit 3A erläutet ist, und das Zeitdiagramme 316 gibt ein Augenmuster an, das mit dem ersten Signal, das von dem Sender/Empfänger 212 empfangen wird, verknüpft ist. Wie ferner gezeigt ist, hat die CDR-Einheit 214 die Abtastposition des abtastenden Taktsignals 216 entsprechend dem Phasen-Delta 310 eingestellt, um an der optimalen Abtastposition zu liegen, wie in 3B als die Position 318 gezeigt ist. Wenn die CDR-Einheit 214 die Phase des abtastenden Taktsignals 216 so einstellt, dass die optimale Abtastposition in der zuvor beschriebenen Weise beibehalten wird, ist der Phasenjustierakkumulator 218 ausgebildet, diese Phaseneinstellungen aufzuzeichnen, die auf Datensignale anzuwenden sind, die nachfolgend von dem Sender/Empfänger 212 übertragen werden, wie dies detaillierter nachfolgend in Verbindung mit 3C erläutert ist.
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3C ist eine Konzeptdarstellung einer Gruppe aus Zeitdiagrammen 322 und 326, die mit einem Vorgang einer Datenübertragung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verknüpft sind. Wie gezeigt, gibt das Zeitdiagramm 326 ein Augenmuster wieder, das mit einem zweiten Datensignal verknüpft ist, das von den Sender/Empfänger 212 an den Sender/Empfänger 202 während einer Leseoperation zum Zeitpunkt T2 gesendet wird. Es kann eine beträchtliche Zeit zwischen dem Zeitpunkt TO und dem Zeitpunkt T2 vergangen sein. Die Phaseninterpoliereinheit 220 ist ausgebildet, die Phase des zweiten Signals entsprechend dem Phasen-Delta 310 einzustellen, um physikalischen Schwankungen Rechnung zu tragen, die mit der Kommunikationsverbindung 222 verknüpft sind, die während dieser Zeit aufgetreten sind, wie dies zuvor in Verbindung mit 3A erwähnt ist. Das Phasen-Delta 310 kann eine gegebene Größe sein, und die Phaseninterpoliereinheit 220 kann die Phase des zweiten Signals um ein positives oder negatives Phasen-Delta 310 auf der Grundlage dieser gegebenen Größe einstellen.
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Das Zeitdiagramm 322 gibt ein Augenmuster wieder, das mit dem zweiten Datensignal verknüpft ist, das von dem Sender/Empfänger 202 empfangen wird. Eine Position 324 gibt die Abtastposition des abtastenden Taktsignals 206 in der CDR-Einheit 204 an. Wie gezeigt ist, liegt die Abtastposition des abtastenden Taktsignals 216 nahe an der optimalen Position, da der Sender/Empfänger 212 die Phase des zweiten Datensignals so einstellt, dass physikalischen Schwankungen, die mit der Kommunikationsverbindung 222 verknüpft sind, Rechnung getragen wird. In diesem Beispiel ist der Sender/Empfänger 202 in der Lage, die CDR-Einrastung in dem Sender/Empfänger 212 beizubehalten, obwohl dieser keine Daten aus dem Sender/Empfänger 212 für eine längere Zeitdauer empfangen hat. Folglich kann der Sender/Empfänger vermeiden, dass eine Trainingsroutine auszuführen ist, um das abtastenden Taktsignal 206 in der CDR-Einheit 204 erneut zu kalibrieren.
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Es sei nun wieder auf 2 verwiesen; in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist jeder der Sender/Empfänger 202 und 212 auch ausgebildet, einen Phasenversatzwert beizubehalten, der Phasenänderungen repräsentiert, die von Unterschieden in der Hardware, die zu dem Sender/Empfänger 202 oder 212 gehört, hervorgerufen werden. Diese Unterschiede in der Hardware könnten beispielsweise physikalische Unterschiede zwischen Datenpfaden, die zu den Sendern/Empfängern 202 und 212 gehören, repräsentieren. Wenn diese Phaseneinstellungen auf zu sendende Datensignale angewendet werden, kann der Sender/Empfänger 202 oder 212 den Phasenversatzwert in die Phaseneinstellungen mit einbeziehen, um die Unterschiede in der Hardware zu berücksichtigen. Die Sender/Empfänger 202 und 212 können auch periodisch eine Kalibrierroutine ausführen, um die Größe für die Phaseneinstellungen zu ermitteln, die für die Berücksichtigung dieser Unterschiede in der Hardware notwendig ist. Die Kalibrierroutine könnte beispielsweise die Sender/Empfänger 202 und 212 veranlassen, kurze Datensequenzen mit schneller Richtungsumkehr der Kommunikationsverbindung 222 auszutauschen. In einer weiteren Ausführungsform kann jeder der Sender/Empfänger 202 und 212 die Vorgehensweisen realisieren, die zuvor erläutert sind, nachdem ermittelt ist, dass die Phase eines empfangenen Datensignals sich um einen Schwellwert aufgrund von beispielsweise PVT-Änderungen verändert hat, die mit der Kommunikationsverbindung 222 oder einem oder beiden Sendern/Empfängern 202 oder 212 verknüpft sind.
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Die zuvor in Verbindung mit 2 beschriebene Vorgehensweise, die auch beispielhaft in Verbindung den 3A-3C erläutert ist, ist nachfolgend detaillierter in Verbindung mit 4 erläutert.
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4 ist ein Flussdiagramm von Verfahrensschritten zur Optimierung der Abtasttaktposition in der in 2 gezeigten Kommunikationsverbindung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Obwohl die Verfahrensschritte in Verbindung mit den Systemen der 1 und 2 beschrieben sind, erkennt der Fachmann, dass ein beliebiges System, das zur Ausführung der Verfahrensschritte in beliebiger Reihenfolge geeignet ist, innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung liegt.
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Wie gezeigt, beginnt ein Verfahren 400 im Schritt 402, in welchem die CDR-Einheit 214 in dem Sender/Empfänger 212 ein erstes Datensignal über die Kommunikationsverbindung 222 empfängt. Das erste Datensignal könnte beispielsweise eine Schreiboperation sein, die von dem Sender/Empfänger 202 veranlasst wird. Die Kommunikationsverbindung 222 ist ein Hochgeschwindigkeitsbus, der ausgebildet ist, Datensignale zwischen den Sendern/Empfängern 202 und 212 auszutauschen. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Kommunikationsverbindung 222 eine Halb-Duplex-Verbindung, die einen einzelnen Datenpfad enthält, und jeweils der Sender/Empfänger 202 oder 212 kann Daten an den anderen Sender/Empfänger über diesen Datenpfad senden oder Daten davon empfangen. In der Praxis kann die Kommunikationsverbindung 222 Datensignale von dem Sender/Empfänger 202 zu dem Sender/Empfänger 212 transportieren, und kann dann die Richtung umkehren und Datensignale von dem Sender/Empfänger 212 zu dem Sender/Empfänger 202 transportieren. Das abtastende Taktsignal 216 in der CDR-Einheit 214 ist so gestaltet, dass das erste Signal auf der Grundlage einer Abtastposition abgetastet wird, die zu diesem abtastenden Taktsignal gehört, wobei die Abtastposition die Phase des abtastenden Taktsignals 216 wiedergibt.
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Im Schritt 404 wendet die CDR-Einheit 214 in dem Sender/Empfänger 212 eine Phasenverschiebung auf das abtastende Taktsignal 216 an, um die Datenwiederherstellung im Verhältnis zu dem ersten Datensignal zu optimieren. Die CDR-Einheit 214 ist ausgebildet, die Phase des abtastenden Taktsignals 206 kontinuierlich einzustellen, um eine optimale Abtastposition und eine CDR-Einrastung auf dem ersten Datensignal beizubehalten, wodurch Phasenschwankungen, die mit diesem Datensignal verknüpft sind, verfolgt werden. Derartige Phasenschwankungen können durch Änderungen der physikalischen Eigenschaften hervorgerufen werden, die mit der Kommunikationsverbindung 220 oder mit dem Sender/Empfänger 202 verknüpft sind, etwa PVT-Schwankungen.
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Im Schritt 406 zeichnet der Phasenjustierakkumulator 218 in dem Sender/Empfänger 212 die Phaseneinstellungen auf, die auf das abtastende Taktsignal 216 im Schritt 404 angewendet werden. Der Phasenjustierakkumulator 218 kann die gesamten Phaseneinstellungen verfolgen, die auf das abtastende Taktsignal 216 angewendet werden, oder er kann schrittweise einzelne Phaseneinstellungen im Laufe der Zeit akkumulieren. Im Schritt 408 ermittelt der Sender/Empfänger 212, ob die Kommunikationsverbindung 222 für eine Umschaltung der Richtung bereit ist, und sendet Datensignale von dem Sender/Empfänger 212 zu 202. Wenn der Sender/Empfänger 212 ermittelt, dass die Kommunikationsverbindung 222 für eine Umkehrung der Richtung nicht bereit ist, dann geht das Verfahren 400 zum Schritt 402 zurück und geht dann weiter, wie zuvor beschrieben ist. Wenn der Sender/Empfänger 212 ermittelt, dass die Kommunikationsverbindung 222 für eine Umkehrung der Richtung bereit ist, dann geht das Verfahren 400 zum Schritt 410 weiter.
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Im Schritt 410 bewirkt die Phaseninterpoliereinheit 220 in dem Sender/Empfänger 212, dass ein zweites Datensignal über die Kommunikationsverbindung 220 an den Sender/Empfänger 202 übertragen wird, wobei die Phase dieses Datensignals so verschoben ist, dass sie die Phaseneinstellungen beinhalten, die an das abtastende Taktsignal 216 von der CDR-Einheit 214 im Schritt 404 angewendet wurden. Das Verfahren 400 endet dann. Wenn der Sender/Empfänger 202 das zweite Datensignal empfängt, liegt die Phase dieses Signals ausreichend nahe an der optimalen Abtastposition, die zu dem abtastenden Taktsignal 206 gehört, wodurch die CDR-Einheit 204 in der Lage ist, die CDR-Einrastung mit dem zweiten Signal beizubehalten, ohne dass eine Kalibrierroutine ausgeführt wird.
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Zusammengefasst gilt: ein erstes Sender/Empfänger ist ausgebildet, ein erstes Datensignal an einen zweiten Sender/Empfänger über eine Kommunikationsverbindung zu senden. Der zweite Sender/Empfänger bewahrt die Taktdatenwiederherstellungs-(CDR) Einrastung für das erste Signal, indem ein abtastendes Taktsignal eingestellt wird, das ausgebildet ist, das erste Datensignal abzutasten. Wenn die Kommunikationsverbindung die Richtung ändert, ist der zweite Sender/Empfänger ausgebildet, ein zweites Datensignal an den ersten Sender/Empfänger zu senden, wobei die Phase dieses zweiten Datensignals auf der Grundlage der Einstellungen, die an dem abtastenden Taktsignal vorgenommen wurden, eingestellt ist.
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Vorteilhafterweise ist ein Sender/Empfänger in der Lage, einen weiteren Sender/Empfänger bei der Beibehaltung der Taktdatenwiederherstellungs-(CDR-Einrastung auf ein empfangenes Datensignal zu unterstützen, indem Phasenschwankungen berücksichtigt werden, die durch Änderungen der physikalischen Eigenschaften einer Kommunikationsverbindung hervorgerufen werden. Folglich müssen die Sender/Empfänger keine überflüssigen Kalibrierroutinen untereinander vornehmen.
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Eine Ausführungsform der Erfindung kann als ein Programmprodukt zur Verwendung in einem Computersystem realisiert werden. Das bzw. die Programme des Programmprodukts definieren Funktionen der Ausführungsformen (einschließlich der hierin beschriebenen Verfahren) und können in einer Vielzahl von computerlesbaren Speichermedien enthalten sein. Zu anschaulichen computerlesbaren Speichermedien gehören, ohne Einschränkung: (i) nicht-beschreibbare Speichermedien (beispielsweise Nur-Lese-Speichereinrichtungen in einem Computer, etwa CD-ROM-Disketten, die von einem CD-Laufwerk lesbar sind, Flashspeicher, ROM-Chips oder eine andere Art eines nicht flüchtigen Halbleiterspeichers), auf denen Information permanent gespeichert ist; und (ii) beschreibbare Speichermedien (beispielsweise Disketten in einem Diskettenlaufwerk oder einem Festplattenlaufwerk oder eine andere Art an Halbleiterspeicher mit wahlfreiem Zugriff), auf welchen änderbare Information gespeichert ist.
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Die Erfindung ist mit Bezug zu speziellen Ausführungsformen beschrieben. Der Fachmann erkennt jedoch, dass diverse Modifizierungen und Änderungen daran vorgenommen werden können, ohne von dem breiteren Grundgedanken und dem Schutzbereich der Erfindung, wie sie in den angefügten Patentansprüchen angegeben ist, abzuweichen. Die vorhergehende Beschreibung und die Zeichnungen sind daher nur als anschaulich und nicht als einschränkend zu betrachten.
