高速串行总线设计基础（二）什么是MGTs以及MGTs的优势在哪里？_专栏

前言

话说，很久以前，并行总线称霸电子行业的方方面面，无论是芯片之间的通信还是板间通信。

就连大名鼎鼎的PCI Express总线也是从并行总线PCI发展而来，诸如此类的例子很多，有兴趣的可以参考：总线的各种基础问题

为什么后来就往高速串行总线方向发展了呢？

几乎任何地改变都是趋利避害：拿芯片间通信为例，过去几乎完全是并行总线，碍于技术限制，使用串行总线所需的serialize（串行化）以及deserialize（解串行化）所需的逻辑量远远超过了减少引脚数量所带来的节省。得不偿失！

这样的时代过去了，如今芯片能做到7nm以下，在极小的硅中可以实现数量惊人的逻辑，serdes可以以非常低的成本包含在零件中，优势还远非如此，总之，技术的突破让高速串行总线技术引领了未来。

如今，高速串行总线应用于电子行业的各个领域，例如，医疗、网络、视频、通信以及军事等，并成为高速设计的首选。

下面正文内容将正式介绍高速串行总线的各方面优势。

在介绍MGT之前，想介绍下并行传输和串行传输的概念：

并行传输

avalon总线，axi总线以及axi 总线的变体axi stream以及axi framing等都是芯片内进行并行传输，以aurora的用户端信号axi framing以及axi streaming总线为例，它们在转换成串行比特流之前都是以并行的形式存在，所以，串并行总线都是相辅相成的，用途不同。

在并行传输中，通常使用附加的控制线为数据赋予不同的含义。如下图axi framing的通过valid，ready以及last等一系列控制信号控制数据的传输。

axi framing数据传输

串行传输

在串行传输中，通常添加一些标志将数据与空闲字符或控制字符区分开，标志话可以用于标记不同类型的信息，例如数据和控制字符：

串行传输

MGTs是什么？

在讲MGT之前，先提出一个专业术语Gigabit，可以翻译为千兆比特，也可以直译为吉比特。我们平时听移动电信公司所说的千兆网，百兆网里的千兆就是Giga，同理，百兆即Mega。

Gigabit

为什么提吉比特这个术语呢？当然是和我们的高速串行总线有关，目前我们的高速串行总线的传输速率都是以Gbps为单位，即Gigabit per second，千兆比特每秒。

高速串行通道的一个常见的表达为transceiver，字面意思是收发通道，这几乎成为一个专用于高速串行总线的术语。

MGT Bank

后面我们会知道，在Xilinx以及其他平台（国产）的fpga上，这种transceiver不只一个，Xilinx的一个bank上就继承了4个通道的transceivers，我们称这样的Bank为MGT Bank。

显而易见，所谓的MGT Bank就是Mlti-gigabit transceivers Bank，含有多个串行收发专用通道的Bank。

每个通道的串行速率可达数G比特，例如如下aurora的IP核定制页面：

aurora ip定制页面

多个通道呢？则是倍数关系！

在Xilinx的Transceivers中，我们还可以知道，Xilinx芯片内部会把4个Transceiver通道原语（专用硬件结构）（GTXE2_CHANNEL）以及时钟模块(GTXE2_COMMON)合称为一个Quad，十分好理解，Quad就是四的意思呀。

在这里插入图片描述

详细信息可以参考文章：
GTX/GTH 物理层结构分析

MGTs

好了，现在知道什么是MGT了吧。
这里再次给出定义：

多吉比特SERDES的别称。接收并行数据，并允许通过串行链路传输高带宽数据。

后面，我们一般提到SERDES，就默认是MGT了，或者提到Transceiver，也统统都是高速串行收发器，。于时，别人问你，transceiver，就不要犹豫是transceiver还是Multi-gigabit transceivers，或者serdes了。

MGTs的优势何在？

说了这么多，还没有说为什么现在大家都首选高速串行总线？固然是优势决定，有哪些呢？

带宽高

这个就不用赘述了吧，上了以Xilix的FPGA为例，说了随随便便一个7系列的FPGA，就有很多个MGT Bank，每个Bank上都有4通道的Transceiver，一个通道的数据率就能达到好几Gbps，多个呢？
更何况Ultrascale架构的FPGA呢？
带宽大的优势很明显，对于雷达领域，视频领域等都是刚需。