TWI336583B - Source synchronous communication channel interface receive logic - Google Patents

Description

1336583 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及資料通信網路争的網路設備，更具體地，本發明 涉及一種獲取從外部源同步通道獲得的資料的最優採樣的方法。 【先前技術】 一個資料網路可包括一個或多個網路設備，例如乙太網交換 晶片，其中每個網路設備又包括用於處理通過該設備傳輸的資訊 的多個模組。具體來說，當資料由多個埠進入設備後，被轉發至 對負料執行父換和其他處理的輸入口模組。其後，資料通過一個 或多個單元，包括記憶體管理單元（MMU)，傳輸至一個或多個 目的蟑。MMU提供對一個或多個片外源同步記憶體設備的訪問， 例如外部的雙倍資料傳輸率（DDR)記憶體。在對源同步記憶體 設備執行寫操作的過程中提供資料時，網路設備一般會生成一個 源同步時鐘。絲記㈣設備使賴時鐘以獲取㈣，並且執行 ^操作。然而’當鱗謂執行從該記憶體設觸數據轉作時， 土於與該存儲設備相關的軌迹長度（—和處 處Z定處來自該存驗備的轉和時鐘的延時。例如，對 /速處理或慢處理角設備，來自麵設備的辦各 樣’讀操作的往返行㈣賴於晶料晶 同1 的區別报大。 一 ί板來說，之間 當源同步記憶體設備執行讀操作時 時鐘。然而，因爲存在相移，來自源同備返回資料和 儲叹備的時鐘相位相 1336583 了里而艾化。衆所周知，當時鐘和資料的相位 互相對齊（lineup)時，合出黯hi 貝制雛 偏^ θ ^現位70誤差’均路設備不能充分地 對由存儲设備返回的資料進行採樣。 …因此’爲了獲得最小的錯誤量，鎖提供—種_以在資料 取穩定時對·輸物行採樣1麵_ 備可提供自由運行時飾―ingc叫當前網路設備一子^ 貪料進行多次採樣輯邮目對於麟設備_時鐘的邊沿存在的 位置H當關步存儲設備沒有執行存儲操作時，接收的資 :沒有變化》因此’沒有用於確定時鐘的最優相位的時鐘邊沿/轉 變。此外，儘管發生了記憶體操作，如果連續地讀取同樣的資料 值’則仍航有祕確定時鐘的最優她的時鐘轉變。 爲了克服因具有自由運行時鐘的源同步存儲設備產生的問 題，某些網路鋪賴先進先出⑽⑺婦叫義路設備内 的存儲控制器時鐘和源同步存儲設備產生的時鐘之間的誤差。然 而’使用FIFO消除時鐘間的誤差會增加門數，進而增大電路面 積使用FIFO以重新對齊時鐘相位還會增加接收資料的等待時間 (latency ) 〇 【發明内容】 根據本發明的-個方面’提供一種爲發送自外部設備的源同 步資料確定最優採樣她的網路設備。所述跳設備包括接收裝 置’在發糖賴_ ’接絲自發射設備的具錢定相位關係 的時鐘和資料。所述網路設備還包括—個核心時鐘的多個相位。

A 6 1336583 所述網路設備進一步包括採樣裝置，在核心時鐘域内，利用所述 多個相位對資料模型進行採樣。所述資料模型利用來自所述發射 設備的時鐘在本地生成，採樣接收的資料的最優相位從所述多個 相位中選取。 根據本發明的另一個方面，提供一種爲發送自外部設備的源 同步資料確定最優採樣相位的方法^所述方法包括在發射器時鐘 域内接收來自發射設備的具有固定相位關係的時鐘和資料的步 鲁驟。所述方法還包括在核心時鐘域内利用多個相位對資料模型進 行採樣的步驟。所述資料模型利用來自所述發射設備的時鐘在本 地産生，採樣接收的資料的最優相位從所述多個相位中選取。 根據本發明的另一個方面，提供一種爲讀取自外部記憶體設 備的資料確定最優採樣相位的設備。所述設備包括接收裝置，在 發射器時鐘域内接收來自發射設備的具有固定相位關係的時鐘和 資料。所述設備還包括採樣裝置，在核心時鐘域利用多個相位對 ♦資料模型進行採樣。所述資料模型利用來自所述發射設備的時鐘 在本地産生，採樣接收的資料的最優相位從所述多個相位中選取。 根據本發明的一個方面’提供一種爲發送自外部設備的源同 步資料破定最優採樣相位的網路設備，所述網路設備包括： 接收裝置，在發射器時鐘域内接收來自發射設備的具有固定 相位關係的時鐘和資料； —個核心時鐘的多個相位； 1336583 採樣裝置，在核心時鐘域内利用所述多個相位對資料模型進 订才木樣，其中所述資料模型利用來自所述發射設備的時鐘在本地 生成’用於對接收的資料進行採樣的最優相位從所述多個相位中 選取。 優選地，所述發射器時鐘域包括將所述時鐘發送給相移生成 器以及將所述相移生成器的輸出發送給産生所述資料模型的電路 的裝置。 鲁優選地’所述發射器時鐘域進一步包括使用所述相移生成器 的輸出對資料進行採獅裝置，其巾使用所述祕生成器輸出的 時鐘的邊沿對所述資料進行採樣。 優選地，所述發射器時鐘域進一步包括將在所述相移生成器 輸出的時鐘的上沿和下沿鎌的資料與所述在本地生成的資料模 型對齊的裝置。 ' 優選地，所述發射器時鐘域包括用於所述時鐘上的除2操作 鲁以及餘騎述記憶體設備生成的倾進行採樣賴發器單元。 優選地，所述採樣裝置包括利用所述多個相位對在本地生成 的貝料核型進行彡次採樣叫定對接收資料進行採樣的最優採樣 相位的裝置。 優選地，所述記憶體時鐘域進一步包括對所述在本地生成的 資料模型提供周期性轉變的確定率（deterministicrate)的裝置。 優選地，所述多個相位中的至少一個相位包括有相對所述核 8 心 時鐘的偏移 以提嶋置包括從所述多個相位中選擇一個相位 所賴㈣料的時鐘邊沿最遠的採樣點的裝置。 步資=::=供一種爲發送自外部源同 疋取胁樣恤的方法，綠包括如下步驟·· 定相位關係的 在發射器時鐘域内接收來自發射設備的具有固 時鐘和資料； 在核心時鐘域内利用多個相位對資料模型進行採樣，並中所 述貧料模型_來自所述發射設備的時鐘在本地産生，用於對接 收的資料進行採樣的最優她從所述知她中選取。 的電路 優選地所述產生資料模型的步驟包括將所述時鐘發送給相 移生成如及將所軸移生成㈣輸紐秘產生所料模型 一優:^地’所述方法進—步包括使用所勒移生成騎輸出 資料進行採樣的步驟。 優選地’所述方法進一步包括將使用所述相移生成器的輸出 的時鐘邊沿雜㈣料與所述在本地生朗諸模騎齊的步 驟0 〜優選地’所述採樣步驟包括儀所述多個相_在本地生成 的貝賊彡:欠採樣以確定對触資舰行採樣的最優採樣 相位的步驟。 7 1336583 β優選地，所述方法進一步包括對所述在本地生成的資料模型 提供周期性轉變的確定率的步驟9 優選地，所述採樣步驟包括對所述多個相位中的至少一個相 位提供相對所述核心時鐘的偏移的步驟。 優選地，所述採樣步驟包括從所述多個相位中選擇一個相位 以提供離所述接收資料的時鐘邊沿最遠的採樣點的步驟。 根據本發個方面，提供-種爲發送自外部設備的源同 鲁步資料確定最聽樣她的設備，賴設備包括： 接收裝置，在發射器時鐘域内接收來自發射設備的具有固定 相位關係的時鐘和資料； 採樣裝置，在核心時鐘域利用多個相位對資料模型進行採 樣，其中所述資料模型利用來自所述發射設備的時鐘在本地產 生，用於對接收的資料進行採樣的最優相位從所述多個相位中選 取。 • 【實施方式】 圖1所不爲實現本發明一個實施例的網路設備例如交換晶片 的示忍圖。設備1〇〇包括輸入口模組1〇2、MMU 1〇4和輸出口模 組106。輸入口模組102用以對輸入資料包執行交換功能。mmu 104的主要功能是即使在嚴重堵塞的情況下以可預測的方式有效 地管理單元緩存和資料包指標資源。輸出口模組1〇6用於執行資 料包修改和發送資料包至恰當的目的琿。 设備1〇〇還包括内部光纖高速埠例如HiGig埠1〇8、一個或多 1336583 個外部乙太網埠l〇9a-109x和CPU埠110。高速埠108用於連接 系統中不同的網路設備’從而構成内部交換網路以在外部源端口 和一個或多個外部目的埠間傳輸資料包。這樣的話，高速埠1〇8 從包括多個相互連接的網路設備的系統外部是不可見的。CPU埠 UO用於發送資料包至外部交換/路由控制實體或CPU，以及從其 中接收資料包。根據本發明的一個實施例，CPU埠11〇可視爲外 部乙太網埠109a-109x中的一個。設備100通過cpu處理模組U1 •例如CMIC與外部/片外CPU連接，CMIC與連接設備1〇〇至外部 CPU的PCI匯流排連接。 網路負訊通過外部乙太網埠l〇9a_i〇9x進出設備1〇〇。具體來 說’設備1GG中的資訊流從外部乙太網料路由至—個或多個唯 的目的乙太網端口。在本發明的一個實施例中，設備工⑻支援 12個物理乙太網槔1〇9，其中每個埠可在1〇/卿ι〇〇〇 μ响的速 度下工作，設備1〇〇還支援一個高速璋108，該高速槔1〇8可在 鲁lOGbps或i2GbpS的速度下工作。 在本發明的一個實施例中，設傷1〇〇建立在共用記憶體結構 周圍其中MMU 104提供對一個或多個月外源同步存儲設備（例 如，外部雙倍資料傳輪率（臟）存儲韻2〇1)的訪問。在本 發明的-個實施例中’MMU 1G4包括4個職介面。在對設備 201的寫操作過程中，網路設備1〇〇 _般會生成源同步時鐘，與資 料起提供給源同步存儲設備。然後存儲設備2〇1使用該時鐘以 11 乂〜:料並執订寫操作。然而，當網路設備100從存儲設備201 執行貝操作時’接㈣時鐘的相位和資料是不可確定的，因此必 須導出最優採樣相位。 圖2a所不爲設備1〇〇如何對記憶體讀資料進行採樣以及時序 如何^外部5己憶體的時鐘域2〇3轉換至設備i⑻的内部時鐘域挪 的不思圖。如圖2所示，記憶體時鐘域2〇3内的讀操作過程中， 。己隐體。又備201生成時鐘咖和資料2〇4,其對齊如圖处中所示。 •圖中所示爲雙倍資料傳輸率⑽R)的資料，但該資料也可以是 單倍資料傳輸率（SDR)的。然而，對齊的時鐘202和資料204 不能提供《:優採樣她，因爲#資料最穩定時，未&現時鐘沿。 因此，將時鐘202傳送至9〇度相移生成器2〇6，經過偏移控制， 該90度相移生成器206生成9〇度相移時鐘2〇7 可以綠準的DLL和PLL生成器。然後，使用時鐘2〇^= 204進行採樣’其中，在觸發器21〇處時鐘2〇7在時鐘2⑽的上 ♦升沿對資料2〇4進行採樣’在觸發器犯處，在時鐘2〇<7的下降 沿對資料204進行採樣。其後’使用觸發器214和216對在時鐘 207的上升沿和下降沿採樣的資料進行對齊^時鐘2〇7還發送給除 2電路208，該除2電路208産生每個時鐘周期交替的1/〇資料模 型（data pattern)。根據本發明的一個實施例，通過在除2操作中 使用與初始s買寅料採樣時一樣的觸發器單元，本發明的系統能實 現更好的延時匹配，並能更好的確定最優採樣相位。在本發明的 12 1336583 系統的一個實施例中，爲了使設備100獲得需要的時鐘轉變以爲 取樣資料確定最優相位，記憶體.201不要求執行操作。然後，採 樣結果被同步回主時鐘域205，並被反饋給狀態機以決定應該使用 哪個正交相位對來自記憶體時鐘域203的資料進行採樣。 在本發明的一個實施例中’在獲得從記憶體設備2〇1發送的 上升和下降資料的同時，設備100還獲取電路2〇8生成的交替1/〇 資料模型，其中該交替資料模型與來自觸發器214和216的對齊 •的上升和下降資料排成一列。然後，設備100使用相位222a 222d 對交替1/0資料模型多次採樣’以確定最優採樣相位。其後，在核 心時鐘域205内，設備100提供多個核心時鐘的正交相位 222a-222d。相位222a與該核心時鐘相比具有〇度的偏移，相位 222b與該核心時鐘相比具有270度的偏移，相位222c具有180度 的偏移，相位222d具有90度的偏移。根據本發明的一個實施例， 設備100産生該核心時鐘的4個相位222a-222d。然而，如本領域 鲁的技術人員所知，設備100可產生多於4個的相位以提供更好的 解決方案。 在本發明系統的一個實施例中，在採樣過程中，設備1〇〇忽 略從記憶體設備201返回的資料204。設備100僅對來自時鐘2〇2 的交替1/0資料模型進行採樣，其中該1/0資料模型每個周期提供 一次轉換。因爲設備1〇〇對交替1/0資料模型進行採樣，記憶體 201不要求執行操作以使設備1〇〇獲得需要的確定採樣資料的最 13 1336583 優相位的時鐘轉變。這樣的話，當未在每個周期出現時鐘轉變時， 本發明的系統可消除相位間産生的漂移’從而使該相位取消（be 〇ίΌ。通過在每個周期中產生一次轉變，本發明的系統可使設備 100此夠經常地得到校正’以確定最優採樣相位的位置。 對交替資料模型進行採樣相對於對接收的資料和時鐘進行直 接採樣，可提供的優點在於，其能實現與來自觸發器214和216 的延時資料的更好匹配以提供最優採樣相位。交替資料模型的處 ♦理角延時變化與來自觸發器2Μ和210的處理角延時變化相匹 配。如本領域的技術人員所知，從記憶體201返回的時鐘一般包 括有模糊時鐘邊沿的抖動現象（jitter)。這樣的話，當從靠近時鐘 邊沿處獲得採樣時，該資料模型可能是一個〇或i，其不是最優資 ;斗採樣點®此’根據本發明的一個實施例設備1⑻選擇能產 生最少採樣錯誤的最優採樣相位，即離時鐘邊沿最遠的採樣相位。 如上所述’設備100在不需要任何記憶II操作的情況下工作。 ·=此，當設備100開始工作時，只要記憶體2〇1内的自由運行時 知在執行’6又備100便可球定最優採樣相位。因此，設備1⑻僅 賴於來自外βρ6己憶體210的自由運行的讀選通時鐘，並且可在 /又有訓練序列的情況下運行，在缺少記髓操作的情況下仍保持 鎖定。由於每個周期存在一次時鐘轉變，設備ι〇〇可在每個周期 重新對齊一次’而不考慮資料模型，並且接受1和0的無限序列。 由於採樣貝料在母個上升時鐘沿肯定具有一次轉變，設備工⑻還 1336583 可快速地回應記憶體讀選通時鐘的相位的變化。 圖3所示爲設備1 〇〇使用相位222a_222d産生的採樣相位的示 〜'圖。根據本發明的系統，如圖3所示，90度相移時鐘207用於 建立交替1/0資料模型302，然後使用多個90度相移的正交相位 222a-222d對該資料模型進行雙觸發（double-flop)採樣。位於交 替1/0模型中心的採樣時鐘用於對所有來自記憶體的讀數據進行 採樣。因此，基於圖3所示，因爲相位222a提供離時鐘邊沿最遠 •的點，所以該時鐘相位被選爲最優採樣相位。因爲本發明系統的 一個實施例使用與用於生成對來自記憶體的讀數據進行採樣的交 磬1/0模型的觸發器單元相同的觸發器單元，該交替1/〇模型的相 位與採樣的上升和下降資料304和306的相位實際上相同。因此， 對交替1/0模型進行採樣所需的最優時鐘相位織，如圖中3〇8 所示’將與對觸發器214和216輸出的上升和下降資料314和316 進行採樣所需的最優時鐘相位相同。 ® ffi 4獅爲將時雜記舰時鐘域觀爲核叫鐘域以確定 最優採樣相位的實現步驟的流糊。在步驟4G1()中，記憶體時鐘 域203内的讀操作過程中，記憶體設備2〇1生成時鐘2〇2和資料 204。在步驟4020中，將時鐘2〇2發送給可生成9〇度相移時鐘2〇7 的90度相移生成器2〇6。需要注意的是，儘管本發明的一個實施 例令相移生成器206是90度相移生成器，該9〇度相移生成器是 可選的，本發日可以_其他的树生成器。在步驟侧中，

A 15

Claims (1)

1336583 -〇9r-a, 〇5- L 年月日修正替換頁 十、申請專利範圍·· .1、一種爲發送自外部設備的源同步資料较最優採樣相位的網路 設備，所述網路設備包括·· 一接收襄置，在發射器時鐘域内接收來自發射設備的具有 固定相位關係的外部設備時鐘和資料； /、 -將所述外部設備時鐘進行相移的相移生成器；

士除2宅路’接收所述經相移的外部設備時鐘以産生每個 時鐘周期交替的錢1/0資料模型； 一個基於核㈣鐘生成多_軸㈣生成裝置； 、一祕H在核叫鐘__所述多_鐘相位對所 述交物資料翻進行採樣，其中所述資料模型利用來自所述 發射設借的外部設斜鐘在本地生成，用於對接㈣資料進行 知樣的最優相位從所述多個時鐘相位中選取。 2、如申請專利範圍第i項所述的網路設備，其中，所_路雜 t括將所述時鐘發送給相移生絲以及將所述相移生成器的輪 出發送給產生所述資料模型的電路的裝置。 3 、如申請細贿2項所述_路設備，其巾，職網路設備 ^一步包括錢所述相移生㈣的輸㈣資料進行採樣的裝 置，其中使用所述相移生成器輪出的時鐘的邊沿對所 行採樣。 ' _^^_備，其中，所述網路設備 違—步包⑽在所述娜生成H細㈣鍋上沿和下沿採樣 1336583 的資料與所述在本地生成的資料模犁對齊的裝置。 、如申請專利範圍第丨項所述的 ,. /、f ’所述網路設備 i括用於所述時鐘上的除2操作及用 ^ — 玎所述記憶體設備生 成的貧料進行採樣的觸發器單元。 、-種爲發送自外部設備的_步資料確定最優採樣相位的方 法’所述方法包括如下步驟： •的外::::::::接收來自發射設備的具有_靡 將所述外部设備時鐘進行相移； 使用除2電路接收所義相移的外部設備時鐘卩產生每個 時鐘周期交替的交替I/O資料模型； 基於一核心時鐘生成多個時鐘相位； 在核心時鐘域内利用所述多個時鐘相位對所述交替㈤資 •料模型進行採樣，其中所述資料模型利用來自所述發射設備的 外部設備時鐘在本地産生，用於對接㈣資料進行採樣的最優 相位從所述多個時鐘相位中選取。 7、 如申請專利範圍第6項所述的方法，其中，所述産生資料模型 的步驟包括將時鐘發送給相移生成器以及麟述相移生成 器的輸出發送給産生所述資料模型的電路。 8、 如申料利減第7項所述的方法，其巾，所述方法進一步包 括使用所述相移生成器的輸出對資料進行採樣的步驟。 1336583 9、如申請專利範圍第8項所述的方法，其中，所述方法進一步包 括將使用所述相移生成器的輸出的時鐘邊沿採樣的資料與所述 在本地生成的資料模型對齊的步驟。 20 1336583 i—ll. 10 -卜；:3修正替換頁

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