从PCIe探索弹性缓冲器真义

从PCIe探索弹性缓冲器真义

弹性缓冲器其实就是一个FIFO(First-In-First-Out)先进先出器件。数据以某

个时钟频率写入，输出却用另一个不同的时钟频率。因此，依靠这个电气特征，该回路功能方块的最主要目的是要确保高速环境下，传送及接收两端时钟差异

上的补偿作用。如此一来，数据通信的集成性可获最佳保证。下面以两个

耳熟能详的接口为例，来说明弹性缓冲器一般位于控制器中的确切位置。

弹性缓冲器在不同接口中的位置

首先以USB2.0 Hub 为例。众所周知，Hub 装置的职责就是承上启下，单进多出，以扩展连接设备的数量。USB 接口最多可连接127 个设备。而

USB2.0 的Hub 又有别于上一代USB1.1 规格，它将收进来的封包去头去尾，只读取数据本身，然后以局部新的干净时钟信号将它输出。因此，480Mbps 可连

续接5 阶Hub 装置依然保持480Mbps 数据传送畅通。

所以，USB2.0 Hub 内部的重发器(Repeater)区块通常内含弹性缓冲器，可用来补偿Rcv_Clk 及Xmt_Clk 两个时钟信号差。

再以PCI Express 为例。PCI Express 采用内置时钟的8b/10b 编码方式，因此在接收端势必要构建一个时钟数据回复CDR(Clock Data Recovery)回路，其中的弹性缓冲器也用来补偿传送时钟f1 与接收端时钟f2 的差异。

逻辑上，因为FIFO 两端的时钟存在差异，最后很有可能发生溢位(Overflow)或下溢(Underflow)现象。为了避免这种情况，EB 弹性缓冲器通常会

在特定的时间插入或移除特殊的符号(Symbol)。如此一来，用来补偿两端时钟

的差异就不用考虑额外的问题了。这也是EB 弹性缓冲器名称的由来。

弹性缓冲器的出现甚至可以回溯到60 年代。1963 年，Maurice Karnaugh 获得这个技术的专利，只不过当时的应用是在PCM 电话网络上。当高速传输