用于降低PAM-4数据总线上的耦合噪声和功率噪声的放宽的433编码制造技术

本文公开了用于降低PAM‑4数据总线上的耦合噪声和功率噪声的放宽的433编码的技术。操作串行数据总线的方法，将一系列数据位划分为一个或更多个位的序列，并将序列编码为N级符号，然后在多个离散电压电平下传输。这些方法可以用来在串行数据线上通信，以提高带宽，并减少串扰和其他噪声源。

433 Coding for Reducing the Widening of Coupled Noise and Power Noise on PAM-4 Data Bus

【技术实现步骤摘要】
用于降低PAM-4数据总线上的耦合噪声和功率噪声的放宽的433编码相关申请的交叉引用本申请要求于2018年3月28日递交的、序列号为62/650,168的美国临时专利申请的权益，其全部内容通过引用合并于此。
技术介绍
现代高吞吐量系统利用多个高带宽输入/输出接口在计算单元、存储器装置和存储装置之间形成信令网络。例如，外围组件互连高速(PCI-E)将多个外围装置连接到中央处理单元(CPU)和图形处理单元(GPU)。这些接口可以包括在高频下运行的多个串行数据总线。脉冲幅度调制(PAM)可用于多通道串行数据总线，以通过将数据编码为不同的电压电平来同时传输多个数据位。这里的“通道”是指串行数据总线的单个数据通道。“数据突发(databurst)”是指以相同的总线时钟间隔(即并行)放置在串行数据总线的数据通道上的位。PAM通信的一个例子是PAM-4。在每个总线时钟间隔期间，PAM-4在串行数据总线的每个数据通道上将两位数据(00、01、10、11)编码为四个不同电压电平(符号)之一。由于在每个数据通道上两位被编码到每个总线时钟间隔中，因此与在串行数据总线上以可比较的总线时钟频率运行的常规的二级(例如，PAM-2)信令相比，PAM-4在理想情况下可以实现两倍的带宽。PAM-4符号使用四种不同的电压电平，因此，与PAM-2相比，PAM-4中符号值之间的电压电平差别较小。这使得PAM-4通信更容易受到干扰效应的影响，例如串行数据总线上数据通道之间的耦合噪声和电源噪声，其降低了信噪比(SNR)。减轻这些噪声影响的一种机制是利用数据总线反转(DBI)。对于给定的数据突发，DBI通过智能地设置串行数据总线上每个数据突发中的位的极性，将串行数据总线的数据通道上的电压电平转换的总范围减少了一半。DBI需要每个数据突发额外的元数据位来将数据突发极性设置(非反向数据突发或反向数据突发)传输到接收器。这个元数据位通常在与串行数据总线的数据通道(通常每个数据通道也是一个数据通道)分开的额外数据通道上传输。许多串行数据总线只包括发送器和接收器之间的单个数据通道。因此，添加额外的元数据数据通道可以在串行数据总线所需的数据通道数量上产生高达100％的开销。附图中几个视图的简要说明为了便于识别对任何特定元素或动作的讨论，参考编号中最高有效位的一个或更多个数字是指第一次引入该元素的图号。图1例示了根据一个实施例的数据通信系统100。图2例示了PAM-4收发器200的实施例。图3例示了常规的PAM-4数据通道电压波形300的一实施例。图4例示了根据一个实施例的PAM-433编码器400。图5例示了PAM-433数据通道电压波形500的一实施例。图6例示了数据通道电压波形600的一实施例。图7例示了数据通道电压波形700的一实施例。图8例示了数据通道电压波形800的一实施例。图9例示了数据通道电压波形900的一实施例。图10例示了PAM-433例程1000的一实施例。图11例示了PAM-N例程1100的一实施例。图12例示了PAM-4333编码1200的一实施例。图13例示了PAM-4333例程1300的一实施例。图14例示了可变的PAM-433编码1400的一实施例。图15例示了可变的PAM-433例程1500的一实施例。图16例示了放宽的PAM-4331600的一实施例。图17例示了根据一个实施例的、放宽的PAM-433编码方法1700。图18例示了放松的PAM-4331800的一个实施例。图19例示了根据一个实施例的、放宽的PAM-433编码方法1900。图20例示了根据一个实施例的、放宽的PAM-433编码方法2000。图21是包括GPU的计算系统2100的框图，本专利技术的方面可以在其中实现或实施。详细描述参照图1，数据通信系统100包括诸如数据处理器102之类的发送装置，所述数据处理器102包括处理核114、PAM-4符号编码器104和PAM-4发送器108。在一些实施例中，数据处理器102可以包括图形处理单元(GPU)、中央处理单元(CPU)、片上系统(SoC)或其他众所周知的数据处理装置。数据处理器102在诸如存储器总线118之类的总线上与诸如存储器112之类的接收装置通信。PAM-4接收器110和PAM-4符号解码器106接收和处理在存储器总线118上从数据处理器102传送到存储器112的PAM-4信号。数据处理器102利用内部数据总线116来在多通道内部数据总线116上向处理核114传送和从处理核114传送数据突发。PAM-4符号编码器104从处理核114接收要编码的数据突发，并对该数据突发执行PAM-4编码。PAM-4发送器108通过存储器总线118将编码的数据突发发送到PAM-4接收器110。PAM-4接收器110接收编码的数据突发，并将编码的数据突发发送到PAM-4符号解码器106以对该数据突发进行解码。一旦解码，数据突发被发送到存储器112。这是简化的流程图。在实践中，通常在存储器总线118的两端都有编码器和解码器，用于从存储器112读取和写入存储器112。图2例示了在一个实施例中用于串行数据总线的单个数据通道的PAM-4收发器200。所述PAM-4收发器200包括最低有效位发送器202、最高有效位发送器204、接收器206和数据通道208。PAM-4收发器200利用最低有效位发送器202和最高有效位发送器204在数据通道208上生成四级符号。这里术语“符号”是指由线路驱动器在串行数据总线数据通道上产生的电压电平，其中电压电平表示一个或更多个数据位的值。因此，“编码符号”意味着物理地配置串行数据总线的线路驱动电路，以将数据通道上的电压驱动到特定值。例如，如果被编码到符号中的两位数据为(1，1)，最低有效位发送器202和最高有效位发送器204的输出相组合以在数据通道208上生成例如1.2V的电压，并且由于接收器206上的上拉晶体管Rt(数据通道208的两端在同一电势上)，数据通道208上的电流为例如0mA。如果要编码到符号中的两位的数据为(1，0)，最低有效位发送器202和最高有效位发送器204的输出相组合以在数据通道208上生成例如为1.0V的电压，并且数据通道208上的电流为例如5mA。如果要编码到符号中的两位的数据为(0，1)，最低有效位发送器202和最高有效位发送器204的输出相组合以在数据通道208上生成例如为0.8V的电压，并且数据通道208上的电流为例如10mA。如果要编码到符号中的两位的数据为(0，0)，最低有效位发送器202和最高有效位发送器204的输出相组合以在数据通道208上生成例如为0.6V的电压，并且数据通道208上的电流为例如15mA。0.6V在这里可以称为基本传输电压Vb，其他符号电压电平可以从该基本传输电压进行增量。因此，数据通道上的符号值对应于数据突发期间该数据通道的电流消耗。因此，可以将权重分配给反映它们当前电流消耗成本的符号值。例如，可以给用于位对(1，1)的符号分配权重0；可以给用于位对(1，0)的符号分配权重1；可以给用于位对(0，1)的符号分配权重2；可以给用于位对(0，0)的符号分配权重3。在这个例子，使用PAM-4编码的8通道串行数据总线上的数据突发可以被分配一个总权本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种操作串行数据总线的方法，所述方法包括：为PAM‑4通信配置所述串行数据总线的第一组多个数据通道；为PAM‑433通信配置不在所述第一组中的数据通道，用于所述PAM‑4通信的所述数据通道彼此被至少一个用于所述PAM‑433通信的所述数据通道相互分离。

【技术特征摘要】
2018.03.29 US 62/650,168;2019.03.07 US 16/295,5951.一种操作串行数据总线的方法，所述方法包括：为PAM-4通信配置所述串行数据总线的第一组多个数据通道；为PAM-433通信配置不在所述第一组中的数据通道，用于所述PAM-4通信的所述数据通道彼此被至少一个用于所述PAM-433通信的所述数据通道相互分离。2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括，对于用于所述PAM-433通信的数据通道中的每个数据通道：将用于所述数据通道上的通信的一系列数据位划分为多个序列，每个序列包含五位；将所述数据通道上的每个所述五位序列中的前两位编码为四级符号；以及将所述数据通道上的每个所述五位序列中的下三位编码为两个三级符号。3.根据权利要求2所述的方法，其中选择所述两个三级符号以消除所述串行数据总线上四级符号之间最大电压增量的可能性。4.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：选择性地编码所述串行数据总线上的每个所述五位序列的下三位，条件是每个所述五位序列的前两位在所述串行数据总线所使用的最高符号电压电平或最低符号电压电平下编码为四级符号。5.根据权利要求2所述的方法，其中所述两个三级符号包括第一三级符号和第二三级符号，所述第一三级符号的电压电平为以下之一：(a)低于所述四级符号的电压电平最多两个电压台阶，或(b)高于所述四级符号的电压电平最多两个电压台阶。6.根据权利要求2所述的方法，其中所述两个三级符号包括第一三级符号和第二三级符号，并且进一步包括：所述五位序列包括第一五位序列，用于在所述串行数据总线上通信，以及第二五位序列，用于在所述第一五位序列之后在所述串行数据总线上通信；并且所述第一五位序列的第二三级符号的电压电平为以下之一：(a)低于所述第二五位序列的所述四级符号的电压电平最多两个电压台阶，或(b)高于所述第二五位序列的所述四级符号的电压电平最多两个电压台阶。7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括，对于用于PAM-433通信的所述数据通道中的每个数据通道：将用于所述数据通道上的通信的一系列数据位划分为七位序列；将每个所述七位序列的前四位编码为两个四级符号编码到所述数据通道上；以及将每个所述七位序列的下三位编码为两个三级符号编码到所述数据通道上。8.根据权利要求7所述的方法，其中用于PAM-433通信的所述数据通道包括第一数据通道和第二数据通道，所述两个四级符号在所述第一数据通道和所述第二数据通道之间的传输在时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·李，J·M·奥康纳，J·威尔逊，
申请(专利权)人：辉达公司，
类型：发明
国别省市：美国,US