[發明專利]用于串行接口的仲裁方案

無效

• 申請號: 99804792.9
• 申請日: 1999-11-18
• 公開（公告）號: CN1296687A
• 公開（公告）日: 2001-05-23
• 發明（設計）人: K·羅斯
• 申請（專利權）人: 皇家菲利浦電子有限公司
• 主分類號: H04L12/413
• 分類號: H04L12/413
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 程天正,王忠忠

本發明涉及通信領域，更具體地說，涉及在一臺主機設備和一臺外圍設備之間通過串行接口進行的數據通信。

在部件之間常常寧愿使用串行接口而不用并行接口。使用串行接口傳送數據可以顯著節省成本。傳送串行信息的媒質成本要小于并行接口。如果使用有線連接，設備之間需要的線路更少；如果使用無線連接，設備之間需要的信道更少。由于互連端口(例如集成電路上的基座或印刷電路板上的引線)在成本上常常高于在并行和串行格式之間轉換數據需要的電路，通信設備的成本也將更低。而且，特別是在集成電路設計中，從成本和可行性的角度考慮，可用的互連端口數常常固定受限。通常，為了獲得串行接口的優點，需要為往來于各臺設備之間的通信分配單信道的通信路徑。

不過，與并行接口相比，串行接口也帶來一些限制。并行接口本質上要比串行接口速度快，因為并行接口中信息的多個比特被同時發送。但另一方面，在某些極高速的應用中，并行接口引線之間的延遲抖動會帶來麻煩，最好使用極高速串行接口。為了提高競爭力，串行接口通常必須工作在與速度相關的可用頻譜高端。例如，假設接口必須提供每秒8兆比特的速率，一個8比特并行接口可以設計為8條互連通路或信道，每條工作在1兆比特。另一方面，串行接口必須設計為具有一條工作在每秒8兆比特的互連信道。由于通常要求更高的互連速率，串行接口要受到可用在較低速率下的設計選樣方案的限制。

用于單信道通信的一種公共協議是“沖突避免”協議。當設備有信息要發送時，它等待通信信道出現一個靜寂周期，然后廣播其信息。設備通過在通信之前等待信道未被使用，不會干擾已經使用單通信信道的另一設備。但是在這種協議中，兩臺設備可能都在監聽信道并都檢測到一個靜寂周期，然后都在這單條信道上開始各自的發送。兩個(或多個)發送在單信道上同時進行被稱為一次“沖突”，任何一個發送信號在其預定的接收機處都無法恢復。為了補救發生的沖突，傳統的協議提供了一種沖突恢復方案。通常，協議要求每個發射機監聽信道以檢測沖突，并在檢測到沖突時進行相應的處理。通常，相應的處理是停止發送(常被稱為“退避”)，然后在檢測到下一靜寂周期時重新開始發送。為了避免在發生一次沖突的相同設備之間再次發生沖突，協議通常要求每臺設備在一段隨機時長的靜寂周期之后嘗試重傳。根據這種方式，隨機時長較短的設備將開始發送，隨機時長較長的設備將檢測到這次發送，并等待下一靜寂周期。

沖突檢測是一種頗為復雜的處理，因為來自一臺設備的信息發送通常將干擾在同一信道上接收的來自另一設備的可能發送信號。一般來說，沖突檢測要求發射機發射的信號可被來自另一設備的發送信號所蓋過。例如，發射機發射的可以既不是邏輯高電平，也不是邏輯低電平，而是“發射”一個高阻狀態。發射設備在高阻狀態持續期間監聽通信信道。如果該發射機是在通信信道上發送信號的唯一發射機，通信信道將保持高阻狀態或漂移到一個已知邏輯狀態。另一方面，如果另一發射機在這條信道上發射，通信信道將根據其他發送信號而改變狀態。當發射的設備檢測到狀態變化時，就判斷出現沖突，于是進行退避，并在下一靜寂周期嘗試重傳。同樣，因為沖突會破壞每臺設備的發送，另一發送的設備也要監聽沖突，并在檢測到沖突時退避。對于本領域的技術人員來說，當信道上的業務量增加時，由于每次沖突之后的反復重傳，沖突發生的可能及其對傳輸速率的不利影響顯然會成倍增長。

沖突檢測-退避-重傳方案對于高速外圍設備(例如磁盤、CD等)特別不利。通常，外圍設備在特定的時刻訪問數據，例如當旋轉磁盤的對應區域處于設備讀頭之下時。如果數據在可以訪問時無法發送，外圍設備必須包含一個存儲緩沖區來保留數據直到下次發送，或者空轉，從而導致傳送速率降低。在等待重傳機會時引入的附加沖突或附加延遲將需要附加存儲緩沖區，或者終止數據訪問，直到緩沖區空間可用。另外，由于沖突的隨機性和前面提到的它與業務量的相關性，很難在不提供過量存儲區的前提下確保特定的傳輸速率。也就是說，為了在無論沖突影響如何的情況下確保特定的傳輸速率，所提供的存儲量必須足以緩存最壞沖突情況下的數據；因此，在具有平均沖突發射概率的正常操作期間，將不會用到為補救沖突所提供的大部分存儲區。

本發明的一個目的是提供一種方法和裝置，用于具有獨立于沖突發生概率的傳輸速率的串行通信。本發明的另一個目的是消除在外圍設備中進行沖突檢測的要求。本發明還有一個目的是使對外圍設備中存儲緩沖區的需要減縮至最小。