パラレルバスの限界

質問

バスに関しての質問です。
パラレルバスは133Mhz以上で動かすのが難しいと聞いたことがあります。
しかし、FSBが、333（166×2）、800（200x4）、1066（266x4）などが6層基盤でなく4層基盤で低価格で
出ていますが、技術的に簡単だったんですか？

133Mhzまではある程度目処が立っていたと思うんですが。

回答No.2

chirubou

実際にパラレルでのバス構成でその上限の周波数はいくつか、というのはいろいろな要素があって難しいのですが、一般に高速なパラレル通信の問題についてまずご説明しようと思います。

高速パラレル伝送の大きな問題として「スキュー」があります。スキューとは、例えば８ビットのパラレル伝送をした場合、その８ビットそれぞれの信号が様々な理由により少しづつ到着時間にズレが生じてしまうことです。ですから、このズレの最大が次の信号と間違ってしまわない程度というのが、最大周波数を決めるひとつの要素となります。

さてスキューを少なくするためには、基盤のパターンを全て同じように（例えば全て直線）、同じ長さにする、といった現実的にはかなり厳しい制限となってしまいます。それでも特性のばらつきは避けられませんので、スキューを全く無くすことはほとんど不可能に近いのです。

ということで最近はシリアルのバスが出てきました。シリアルにするとそれだけ動作周波数が上がるという難しさはありますが、スキューの問題は回避できるという訳です。

FSBはプロセッサとチップセットを結ぶだけなのでPCIより電気的な条件は良いのです。PCIにはいろいろなデバイスがつながったり、そうでなかったり、という違いがあり、負荷の変動や反射の大小など、FSBより条件は数倍厳しいのです。

補足

FSBのベースクロックは133Mhzまでは比較的
目処が立っていたようですが、
166Mhz以上は難しいといわれながらも
簡単にでてきましたね。

回答No.1

saru_1234

「パラレルバス」と、ひとくくりにされてますが
ご質問に登場するものは多分何種類かあるように思います。

> パラレルバスは133Mhz以上で動かすのが難しい

発言者が何を対象にしたのかは不明ですが多分、
PCI バスのように3.3Vシングルエンドの
信号伝達方式を指しているのではないかと推測します。

PCIバスは1対1のみの伝送でないため、波形コントロール方法を
一義的に決定できず、数値を保証する為には,
その数値に余裕を持たせる必要があるので、
規格上さほど高速になりません。

それでも例えば使途を１対１に限定するなどならばもっと
速度を出すことは可能です。

> FSBが、333（166×2）、800（200x4）、1066（266x4）などが6層基盤でなく4層基盤で低価格で

この速度はおそらく DDR-SDRAM やDDR2-SDRAM のクロック速度を
指していると思われます。

(まぁ、１対１の伝送をバスと呼ぶか？という疑問もあるでしょうが、
USB の例もありますし。)

これは信号の伝達方式がPCI の場合と異なり差動方式なので,
シングルエンド方式よりも信号波形を乱す要素が減るので
速度が出せます。
また、信号伝達を考慮するに、PCI バスよりも物理形状に
有利なことも高速性に寄与しています。
(信号経路の枝分かれが少ない、あっても枝が短い）

> 技術的に簡単だったんですか？

波形コントロールというかインピーダンスコントロールが,
CADシステムの機能増強に従って容易になってきた、
という背景もあると思います。つまり、
ソフトウェアによるシミュレーション技術が発達してきたため、
より正確に寸法設計できるようになった。
また、基板材料の品質の向上(純度や厚みの正確性)も
大いに影響あると思います。

実際に動作するものに仕上げるのには実に多くの要素が
かかわっているのであり、
どこかが躓いても設計どおりの性能を発揮できないわけです.

理屈が分かっていても、実際の量産ラインで実現できなければ
製品にならないわけで。

歩留まりよく量産するのもこれまた技術のうち、といわれれば
そのとおりではありますが。

ちなみに、昨今は10Gbps の 通信 が登場してきています,
基板上ではさすがにその速度のままの伝達は困難なので
４パラ程度に分けて、それでも2.5Gbps の速度を
差動信号を使って伝達します。

そこには、伝送路で波形が乱れるのを見越して、予め送信側で波形を加工して出力する機能や,
受信側では波形を補正する機能など、
ちょっと昔には考えられなかったような技術も
盛り込まれています。

補足

>FSBが、333（166×2）、800（200x4）、1066（266x4）などが6層基盤でなく4層基盤で低価格で

この速度はおそらく DDR-SDRAM やDDR2-SDRAM のクロック速度を
指していると思われます。

確かにそうですが、ベースクロックは166Mhz以上ですよね。これってFSBなら条件がよいので可能なんですね。

FSB800は確かFSB400を2系統持っていて
ベースクロックは100と聞いたことがあるんですが。
1066は6層基盤でないと厳しいかったですが、
そろそろメインストリームに降りてきますね。

確かFSBは1333Mhzでそれ以上はCSIというシリアルバスに移行する予定だったと思います。
AMDは既にシリアルではないですが、HTに移行していますが。