《并行通信》课件.ppt

并行通信本PPT介绍并行通信技术的基础知识、应用场景、发展趋势以及未来展望。

课程概述课程目标了解并行通信技术的基本概念、原理、架构和应用。课程内容涵盖并行通信的定义、优势、发展历程、接口标准、系统设计、应用实践和前沿技术。

并行通信的基本概念定义并行通信是指数据信号以多条独立的线路同时传输，每个线路传输数据信号的一位。特点数据传输速度快、传输距离短、成本较高。

并行通信的发展历程1早期并行通信基于并行总线，如VME、S-Bus、ISA等，传输速度较低。2高速并行通信随着芯片技术的进步，出现了PCI、PCIe、Infiniband等高速并行通信技术。3未来并行通信基于超导、量子、光网络等技术，将实现更高速度、更低功耗的并行通信。

并行通信的优势及应用优势高带宽，数据传输速度快低延迟，实时性强可扩展性，支持多设备连接应用高性能计算大数据中心人工智能云计算工业自动化

并行通信系统的基本组成发送器负责将数据转换为电信号，并发送到接收器。接收器负责接收电信号，并将其转换为数据。传输介质用于传输数据信号，如电缆、光纤等。控制逻辑负责协调数据传输过程，包括时序控制、数据校验等。

并行通信的主要接口标准PCI一种常用的并行总线标准，广泛应用于个人电脑和服务器。PCIePCI的升级版本，采用高速串行通信技术，带宽更高、速度更快。Infiniband一种高速、低延迟的并行通信技术，主要用于高性能计算和数据中心。

PCI总线架构及其特点1总线架构2桥接器连接不同的PCI总线或其他总线。3主设备发起数据传输请求的设备，如CPU、GPU等。4从设备接收数据传输请求的设备，如硬盘、显卡等。5总线接口设备与总线之间的连接接口。

PCIe总线体系结构1体系结构2物理层定义了信号传输的物理特性，包括电压、电流、频率等。3链路层负责数据包的封装和解封，以及数据传输的可靠性保障。4事务层负责数据传输的请求和响应，以及错误处理等。

Infiniband架构及其特性1架构基于交换机和端口的网络结构。2特性高带宽低延迟可扩展性

高速并行通信的驱动技术光纤通信技术利用光纤作为传输介质，实现高速、长距离的数据传输。高速芯片技术采用先进的芯片工艺和电路设计，实现高速数据处理和传输。电磁干扰抑制技术采用屏蔽、滤波等技术，降低电磁干扰对数据传输的影响。

光纤通信技术在并行通信中的应用

高速并行接收机电路设计接收机功能信号放大信号滤波信号均衡数据恢复设计挑战高速信号处理电磁干扰抑制功耗控制

高速并行发送机电路设计发送机功能数据编码信号调制信号放大信号传输设计挑战高速信号生成电磁干扰控制功耗管理

相关电磁干扰及其抑制技术干扰源包括电源线、地线、其他电子设备等。抑制方法屏蔽滤波接地布局布线

并行通信系统的功耗管理功耗来源芯片功耗传输功耗系统功耗管理方法低功耗芯片设计动态功耗管理电源优化

并行通信系统的可靠性设计错误检测采用校验码等技术，检测数据传输过程中的错误。错误纠正采用纠错码等技术，纠正数据传输过程中的错误。容错设计采用冗余设计等技术，提高系统对错误的容忍能力。

并行通信系统的测试与调试技术1功能测试验证系统功能是否符合设计要求。2性能测试测试系统的数据传输速度、延迟等性能指标。3可靠性测试测试系统对错误的容忍能力和稳定性。4兼容性测试测试系统与其他设备的兼容性。

实例一：PCIe接口设计实践接口定义根据PCIe标准，定义接口的信号、时序、协议等。电路设计设计符合PCIe标准的发送机和接收机电路。测试验证对PCIe接口进行功能测试、性能测试和兼容性测试。

实例二：Infiniband接口设计实践接口定义根据Infiniband标准，定义接口的信号、时序、协议等。电路设计设计符合Infiniband标准的发送机和接收机电路。测试验证对Infiniband接口进行功能测试、性能测试和兼容性测试。

实例三：高速FPGA设计实践功能实现利用FPGA的逻辑资源，实现高速并行通信的功能模块。时序优化优化FPGA内部的逻辑和时序，提高数据传输速度。测试验证对FPGA设计进行功能测试和性能测试。

实例四：光纤通信链路设计实践链路预算计算光纤链路的信号损耗和功率预算。光纤选择选择合适的类型和长度的光纤，满足链路传输要求。光模块选择选择合适的发送机和接收机光模块，满足链路的传输速度和距离要求。

实例五：大数据中心并行通信实践1网络架构设计大数据中心的并行通信网络，包括交换机、路由器、连接线等。2流量管理优化网络流量，提高数据传输效率和可靠性。3安全管理保障数据传输的安全性，防止信息泄露和攻击。

并行通信前沿技术展望技术方向超导通信量子通信光网络通信3D集成新型器件未来趋势更高的速度、更低的功耗、更强的可靠性、更广泛的应用。

基于超导的并行通信技术优势低损耗高带宽低延迟应用高性能计算、量子计算、高速数