DE69914393T2

DE69914393T2 - Pseudo-differentielles Signalisierungsschema von mehreren Agenten

Info

Publication number: DE69914393T2
Application number: DE69914393T
Authority: DE
Inventors: Tim Portland Frodsham
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 1998-03-18
Filing date: 1999-03-17
Publication date: 2004-07-01
Anticipated expiration: 2019-03-18
Also published as: SG101921A1; EP0944000A2; US6195395B1; HK1024761A1; EP0944000A3; DE69914393D1; EP0944000B1; AR012798A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der digitalen Signalisierung in Computersystemen. Im Besonderen betrifft die vorliegende Erfindung das Gebiet der Reduzierung der Auswirkungen von Störungen bzw. Rauschen auf digitale Signale in Computersystemen.
STAND DER TECHNIK
In einem Computersystem erfolgen Informationsübertragungen zwischen Vorrichtungen wie etwa Prozessoren, Speichersteuereinheiten und Ein- und Ausgabeeinheiten für gewöhnlich über einen Bus. Vorrichtungen, die Daten über einen Bus senden und empfangen, können den Bus für gewöhnlich zu bestimmten Zeitpunkten steuern. Diese Vorrichtungen werden als Busagenten bezeichnet. Zu den Beispielen für Busagenten zählen Prozessoren und Speichersteuereinheiten. Informationen werden zwischen Agenten für gewöhnlich als Spannungspegel übertragen, die an einem Empfänger so interpretiert werden, dass sie digitale Einsen oder digitale Nullen darstellen. Spannungspegel unterhalb eines bestimmten Wertes werden so interpretiert, dass sie einen logischen Wert von Null aufweisen, und Spannungspegel oberhalb eines bestimmten Wertes werden so interpretiert, dass sie einen logischen Wert von Eins aufweisen. Beim Verlauf von Signalen durch das Computersystem nehmen sie Rauschen bzw. Störungen auf. Beim Rauschen bzw. bei Störungen handelt es sich um Nebensignale, die kapazitiv oder induktiv von innerhalb oder außerhalb des Systems zu einer digitalen Signalleitung gekoppelt werden. Zu den Rauscharten zählen Kernrauschen oder Mikroplättchenrauschen, das durch ein bestimmtes Mikroplätten einer integrierten Schaltung des Systems erzeugt wird. Zu den Rauscharten zählt auch Systemrauschen. Systemrauschen umfasst zum Beispiel auch Rauschen, das von einem Signal aus der Umgebung aufgenommen wird, durch welche das Signal verläuft. Bei Systemrauschen kann es sich auch um Rauschen von den Spuren auf einer gedruckten Leiterplatte, Rauschen von Koaxialkabeln, Rauschen von Flachkabeln oder Rauschen von einem anderen ein Signal führenden Medium handeln.
Im Allgemeinen tolerieren digitale Systeme Rauschen verhältnismäßig gut, da es zu keinen Übertragungsfehlern kommt, solange ein Signal richtig als hoch (wodurch eine Eins angezeigt wird) oder als niedrig (wodurch eine Null angezeigt wird) interpretiert wird. Wenn das Rauschen übermäßig wird können die Signale jedoch den Störabstand verlassen. Der Störabstand ist als ein hoher Störabstand definiert, der Signale betrifft, die als eine logische Eins interpretiert werden sollten, und als ein niedriger Störabstand, der Signale betrifft, die als eine logische Null interpretiert werden sollten. Der hohe Störabstand ist definiert als die Differenz zwischen einer Mindestausgangsspannung, die an einem Gatterausgang zur Verfügung steht, wenn es sich bei der Ausgabe um eine logische Eins handeln soll, und einer Mindestgattereingangsspannung, die eindeutig durch das Gatter als einer logischen Eins entsprechend erkannt wird. Der niedrige bzw. untere Störabstand ist definiert als die Differenz zwischen einer maximalen Gattereingangsspannung, die von dem Gatter eindeutig als einer logischen Null entsprechend erkannt wird, und einer maximalen Spannung, die an dem Gatterausgang zur Verfügung steht, wenn es sich bei der Ausgabe um eine logische Null handeln soll.
Bestimmte Signalisierungsverfahren, die von dem Stand der Technik entsprechenden Computersystemen verwendet werden, unternehmen keinerlei Schritte zur Reduzierung von Rauscheffekten. Zum Beispiel werden in einem System, das Standard-Komplementär-Metalloxid-Halbleiter-Komponenten (CMOS) und Standard-Single-Ended-Switching verwendet, Signale mit etwaig aufgenommenem Rauschen gesendet und empfangen. Es wird angenommen, dass der Störabstand ausreichend groß ist, so dass eine empfangende Komponente Informationen aus dem Signal fehlerfrei extrahieren kann.
In bestimmten Systemen, wie etwa in CMOS-Systemen, ist es häufig schwierig zu bestimmen, bei welcher Spannung eine Empfängerschaltung die Logikwerte zwischen Eins und Null wechselt. Ein Grund dafür, dass die Schaltspannung schwanken kann, ist es, dass zwischen den Komponenten bzw. Bauteilen Prozessschwankungen existieren. Zur Regelung der Spannung, bei der eine Empfängerkomponente umschaltet, übermitteln bestimmte Hersteller ein Referenzspannungssignal (Vref) an einen Differentialempfänger gemeinsam mit dem Informationssignal. Der Wert von Vref bestimmt, bei welcher Spannung der Empfänger umschaltet. Die Abbildung aus 1 zeigt ein Blockdiagramm eines dem Stand der Technik entsprechenden Systems 100, das ein derartiges Vref Signalisierungsschema verwendet.
In Bezug auf die Abbildung aus 1 wird eine einzige Referenzspannung unter Verwendung eines Widerstandsteilers (Widerstände 108 und 110) von der Spannungsquelle 130 begründet. Jede Spannungsquelle kann zur Erzeugung von Vref verwendet werden. Die Vref Signalleitung 118 führt das Signal Vref. Der Entkopplungskondensator 116 befindet sich an der Stelle der Erzeugung von Vref. Die Entkopplungskondensatoren 102, 104 und 106 befinden sich jeweils an einem Stift eines Systemagenten.
Das System 100 weist die Agenten 101(1), 101(2) bis 101(n) auf. Jeder der Agenten 101(1), 101(2) bis 101(n) empfängt ein Signal Vref auf der Signalleitung Vref 118. Das System 100 weist auch die Informationssignalleitungen 120(1), 120(2) bis 120(n) auf. Jede der Informationssignalleitungen 120(1), 120(2) bis 120(n) wird sorgfältig geführt und abgeschlossen, wie zum Beispiel mit den Abschlusswiderständen 112 und 114. Jeder der Agenten 101(1), 101(2) bis 101(n) ist ein Differentialempfänger, der sowohl das Signal Vref über die ungeführte Vref Signalleitung 118 und die Informationssignale über geführte Informationssignalleitungen 120 empfängt. Es wird kein Versuch unternommen, das Routing der Vref Signalleitung 118 an das Routing etwaiger Informationssignalleitungen 120(1), 120(2) bis 120(n) anzupassen. Somit ist es unwahrscheinlich, dass vorhandenes Rauschen auf den Informationssignalleitungen 120(1), 120(2) bis 120(n) mit Rauschen auf der Vref Signalleitung 118 übereinstimmt. Diese Ungleichheit des Rauschens kann bewirken, dass ein Differentialverstärker Informationssignale falsch interpretiert.
Dieses Referenzspannungs-Signalisierungsschema eignete sich für dem Stand der Technik entsprechende Systeme, die mit verhältnismäßig niedrigen Frequenzen arbeite sowie mit verhältnismäßig hohen Rausch- bzw. Störabständen. Diese älteren Schemen bzw. Systeme eignen sich jedoch nicht für aktuelle Computersysteme mit höherer Leistungsfähigkeit, die mit höheren Frequenzen mit niedrigeren bzw. geringeren Störabständen arbeiten. Die einem Betrieb mit höherer Frequenz zugeordneten kürzeren Signaleinstellzeiten ermöglichen es manchmal nicht, dass sich ein Signal auf einen Wert innerhalb des unteren Störabstands einstellt, bevor versucht wird, das Signal zu interpretieren.
Ein weiteres dem Stand der Technik entsprechendes Signalisierungsschema, das als differentielle Signalisierung bekannt ist, verwendet zwei Leitungen für jedes Informationssignal. Gemäß diesem Verfahren wird für jedes auf einer Leitung übermittelte Signal ein Komplement des Signals auf einer entsprechenden Leitung übertragen wird. Sowohl das Signal als auch das Komplement des Signals werden an einen Differentialverstärker übertragen. Das Routing der beiden das Signal und das Komplement des Signals führenden Leitungen sollte abgestimmt werden, so dass bei der Einführung von Rauschen in ein Signal, im Wesentlichen das gleiche Rauschen in das Komplement des Signals eingeführt wird. Wenn das Routing der Leitungen übereinstimmt, werden Eigenschaften wie etwa Länge, Impedanz, Geschwindigkeitsfaktor und Kopplung der Leitungen im Wesentlichen übereinstimmend gestaltet. Das Anpassen bzw. Angleichen des Routings der Leitungen kann das Routing der Leitungen in physischer Nähe umfassen oder nicht umfassen. Die physische Nähe ist nicht von Bedeutung, wenn die vorstehend genannten Eigenschaften zwischen den Leitungen, deren Routing angepasst wird, im Wesentlichen identisch sind.
Der Differentialverstärker verarbeitet beide empfangenen Signale, so dass er den Unterschied zwischen den Signalen wahrnimmt, die im Wesentlichen identisch sein sollten, wenn beide sehr ähnliche Rauschkomponenten aufweisen. Dieses Signalisierungsschema weist Vorteile gegenüber den vorstehend beschriebenen Single-Ended-Switching-Systemen auf. Wenn die Rauschwerte zum Beispiel sehr hoch sind, sollte das Rauschen an den komplementären Signalen durch den Empfänger wirksam aufgehoben werden, so dass eine geringere Gefahr für ein Überschreiten des Störabstands gegeben ist.
Echte differentielle Signalisierungsschemata, bei denen jede Informationssignalleitung mit einer komplementären Signalleitung als Paar gegeben ist, weisen erhebliche Nacheile auf. Am bedeutendsten ist diesbezüglich, dass die doppelte Fläche im Vergleich zum Single-Ended-Switching benötigt wird, da eine Referenzspannungs-Signalleitung für jede Informationssignalleitung geführt werden muss. Ferner erhöht sich die Anzahl der Stifte bzw. Pins, da für jeden Informationssignalstift ein Referenzspannungssignalstift erforderlich ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Vorgesehen ist gemäß der vorliegenden Erfindung eine Schaltung gemäß dem gegenständlichen Anspruch 1.
Beschrieben wird eine Schaltung zur Reduzierung des Effekts von Rauschen bzw. Störungen auf Signale. Die Schaltung weist eine Mehrzahl von Informationssignalleitungen auf, die im Wesentlichen ein übereinstimmendes bzw. abgestimmtes Routing aufweisen, und mit einer Referenzspannungsleitung mit einem Routing, das im Wesentlichen mit dem Routing der Mehrzahl von Informationssignalleitungen übereinstimmt. Die Schaltung weist ferner einen Sendeagenten auf, der mit der Mehrzahl von Informationssignalleitungen und mit der Referenzspannungs-Signalleitung gekoppelt ist, mit einer Rauschkopplungsschaltung zur Kopplung von Rauschen von dem Sendeagenten zu der Referenzspannungsleitung.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen:
1 ein Diagramm eines dem Stand der Technik entsprechenden Signalisierungsschemas;
2 ein Diagramm eines Ausführungsbeispiels eines Signalisierungsschemas;
3a ein verallgemeinertes Diagramm von Spannungsquellen;
3b ein Diagramm eines Ausführungsbeispiels von Spannungsquellen;
3c ein Diagramm eines Ausführungsbeispiels von Spannungsquellen;
4a ein Diagramm eines Ausführungsbeispiels eines Abschlussschemas;
4b ein Diagramm eines Ausführungsbeispiels eines Abschlussschemas;
4c ein Diagramm eines Ausführungsbeispiels eines Abschlussschemas;
5 ein Diagramm eines Ausführungsbeispiels von Signalgruppen und verbundenen Agenten;
6 ein Diagramm eines übereinstimmenden Routings unter Signalgruppen;
7a ein Diagramm eines Ausführungsbeispiels eines Agenten;
7b ein Diagramm eines Ausführungsbeispiels der Schaltkreisanordnung eines Agenten;
8a ein Diagramm eines Ausführungsbeispiels einer Datenzelle;
8b ein Diagramm eines Ausführungsbeispiels einer Datenzelle;
8c ein Diagramm eines Ausführungsbeispiels einer Datenzelle; und
8d ein Diagramm eines Ausführungsbeispiels einer Datenzelle.
GENAUE BESCHREIBUNG
Beschrieben wird ein pseudodifferentielles Signalisierungsschema. In einem Ausführungsbeispiel des Signalisierungsschemas wird das Routing einer Referenzspannungsleitung (Vref) mit dem Routing einer bestimmten Anzahl von Informationssignalleitungen über ein Übertragungsmedium zwischen Systemagenten abgestimmt. Agenten des Systems können integrierte Schaltungen sein, die jeweils nur als Treiber, nur als Empfänger oder sowohl als Treiber und Empfänger konfiguriert werden können. Agenten können integrierte Schaltungen wie etwa Prozessoren und Speichersteuereinheiten sein. Agenten können auch Transceiver-Bauteile oder Umsetzerbauteile sein, die Signale zwischen verschiedenen elektrischen Protokollen übermitteln.
Wenn ein Agent als Treiber konfiguriert ist, weist der Agent für gewöhnlich die Steuerung eines Systembusses auf. Bei einer Konfiguration als Treiber koppelt eine Rauschkopplungsschaltung in dem Agenten Mikroplättchenrauschen von der integrierten Schaltung des Agenten auf die Vref Signalleitung. Der Treiber- bzw. Steueragent übermittelt sowohl ein Informationssignal mit Mikroplättchenrauschen als auch ein Vref Signal mit Mikroplättchenrauschen mit abgestimmten Wegführungen über ein Übertragungsmedium zu einem Empfangsagenten. Der Empfangsagent empfängt das Informationssignal und das Signal Vref. Beide empfangenen Signale weisen im Wesentlichen die gleichen Mikroplättchenrauschkomponenten und Systemrauschkomponenten auf. Eine Gleichtaktunterdrückungsvorrichtung an dem Empfangsagenten unterdrückt im Wesentlichen das ganze gekoppelte Rauschen und extrahiert das Informationssignal.
Die Abbildung aus 2 zeigt ein Blockdiagramm eines pseudodifferentiellen Signalisierungsschemas gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das System 200 ist Bestandteil eines Computersystems, das mehrere Agenten 202 aufweist. Bei den Agenten 202 kann es sich um verschiedene Systemkomponenten handeln, die jeweils Signale von einem anderen Agenten wie etwa einem Mikroprozessor oder einer Speichersteuereinheit senden und/oder empfangen. In der Abbildung aus 2 sind die Agenten 202(1), 202(2) bis 202(n) abgebildet. Die genaue Anzahl der Agenten 202 ist für die Erfindung nicht von Bedeutung. Jeder Agent 202 ist mit einer Gruppe von Informationssignalleitungen 204 gekoppelt, welche die Informationssignalleitungen 204(1), 204(2) bis 204(n) aufweisen. Die Agenten 202 sind jeweils mit einer Referenzspannungsleitung (Vref) 206 gekoppelt. Die Informationssignalleitungen 204 und die Leitung Vref 206 sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel Bestandteil eines Computersystembusses. In einem Ausführungsbeispiel sind sechzehn (16) Informationssignalleitungen 204 für eine Vref Signalleitung 206 vorgesehen. Wie dies nachstehend im Text näher beschrieben ist, können mehrere Gruppen von Informationssignalleitungen, die jeweils eine andere Anzahl einzelner Signalleitungen aufweisen, einer Signalleitung Vref zugeordnet sein. Mehrere Gruppen von Informationssignalleitungen und die ihnen zugeordneten Leitungen Vref können von einem einzelnen Agenten 202 empfangen werden.
Das Routing bzw. die Wegführung jeder Informationssignalleitung der Signalleitungsgruppe 204 werden aufeinander abgestimmt. Das heißt, für jede Informationssignalleitung 204(1) bis 204(n) werden die Länge, die Impedanz, der Geschwindigkeitsfaktor und die Kopplung im Wesentlichen übereinstimmend gestaltet. Dies bewirkt, dass von Signalen auf den Informationssignalleitungen 204 aufgenommenes Rauschen an dem empfangenden Agenten im Wesentlichen identisch ist.
Das Routing der Leitung Vref 206 wird an das Routing der Informationssignalleitungen 204 abgestimmt. Somit weist die Leitung Vref 206 eine Systemrauschkomponente auf, die im Wesentlichen der Systemrauschkomponente an jeder der Informationssignalleitungen 204 entspricht.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird jede der Informationssignalleitungen 204 an jedem Ende unter Verwendung einer Abschlussvorrichtung wie etwa eines Widerstands 208 abgeschlossen. Eine bestimmte Vref wird durch den Widerstandsteiler erzeugt, der die Widerstände 210 und 212 umfasst, deren äquivalente Impedanz der des Widerstands 208 entspricht.
Vref kann auf verschiedene Art und Weise von verschiedenen Quellen erzeugt werden. Die Abbildung aus 3a zeigt ein Diagramm einer verallgemeinerten Signalleitung Vref 208 und einer verallgemeinerten Informationssignalleitung 306. Die Abschlussvorrichtungen 302 und 304 können aktive oder passive Abschlussvorrichtungen darstellen, die zulässige Impedanz- und Spannungswerte für den Abschluss der entsprechenden Signale vorsehen.
Die Abbildung aus 3b zeigt ein Diagramm eines Ausführungsbeispiels einer Vref Quelle. Die Informationssignalleitung 310 wird durch den Widerstand 314 in der Spannungsquelle 320 abgeschlossen. Die Spannungsquelle 320 weist einen konstanten Spannungspegel auf, der sich für das relevante elektrische Protokoll eignet. In einem Ausführungsbeispiel wird zum Beispiel Gunning Transceiver Logic ("GTL") verwendet und die Spannungsquelle 320 sieht eine Spannung von 1,5 Volt vor Die Signalleitung Vref 312 wird durch den Widerstand 316 in der Spannungsquelle 318 abgeschlossen. Die Spannungsquelle 318 weist ebenfalls einen konstanten Spannungspegel auf, der als Referenz auf einen Empfänger der Vref Signalleitung 312 und der Informationssignalleitung 310 vorgesehen ist. Die durch die Spannungsquelle 318 vorgesehene Spannung eignet sich auch für das verwendete elektrische Protokoll. Im Fall des Ausführungsbeispiels unter Verwendung von GTL liefert die Spannungsquelle 318 eine Spannung von 1,0 Volt.
Die Abbildung aus 3c zeigt ein Diagramm eines alternativen Ausführungsbeispiels einer Vref Quelle. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Informationssignalleitung 322 mit einer Quellenspannung 330 über einen Widerstand 326 auf die gleiche Art und Weise verbunden, wie dies in der Abbildung aus 3b dargestellt ist. Vref wird in diesem Ausführungsbeispiel auch so erzeugt, wie dies durch den Widerstandsteiler der Widerstände 327 und 328 geregelt wird. Die Widerstände 327 und 328 sind so bemessen, dass sie das Thevenin-Äquivalent des Widerstands 326. Dieses Ausführungsbeispiel erzeugt Vref, ohne dass eine zusätzliche Stromversorgung erforderlich ist.
Die Abbildungen der 4a, 4b und 4c zeigen Diagramme alternativer Ausführungsbeispiele von Abschlussschemata. Die Abbildung aus 4a zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Signalleitung 401 mit den Agenten 402(1) bis 402(n) gekoppelt ist und an den Enden mit den Widerständen 408 und 410 abgeschlossen wird. Bei der Signalleitung 401 kann es sich um eine Informationssignalleitung oder eine Vref Signalleitung handeln.
Die Abbildung aus 4b zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Signalleitung 403 mit den Agenten 404(1) bis 404(n) gekoppelt ist und an nur einem Ende durch den Widerstand 412 abgeschlossen wird.
Die Abbildung aus 4c zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Signalleitung 405 mit den Agenten 406(1) bis 406(n) gekoppelt ist und an einem Punkt zwischen den Agenten 406 durch den Widerstand 414 abgeschlossen wird.
Die Abbildungen der 4a bis 4c zeigen einige mögliche Systemtopologien, in denen die vorliegende Erfindung eingesetzt werden kann. Andere Topologien, wie zum Beispiel Sterntopologien können ebenfalls wirksam eingesetzt werden.
Die Abbildung aus 5 zeigt ein Diagramm eines Systems 500, das eine Konfiguration von Signalgruppen und Agenten gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt. Das System 500 weist die Agenten 502, 504, 514, 506, 508, 510 und 512 auf. Jeder der Agenten in dem System 500 kann eine Komponente verschiedener Computersystemkomponenten darstellen, die Signale empfangen und/oder an andere Agenten wie etwa Mikroprozessoren, Speichersteuereinheiten, Transceiver oder Umsetzer senden. Andere Ausführungsbeispiele können Agenten in einer anderen Anzahl aufweisen, als wie dies in dem System 500 dargestellt ist.
Das System 500 weist vier Informationssignalleitungsgruppen auf. Die Gruppe 514 ist mit den Agenten 502, 504 und 506 gekoppelt. Die Gruppe 516 ist mit den Agenten 502, 504 und 506 gekoppelt. Die Gruppe 518 ist mit den Agenten 502, 504, 506 und 510 gekoppelt. Die Gruppe 520 ist mit den Agenten 506, 508, 510 und 512 gekoppelt. Die Routings bzw. der Verlauf aller Informationssignalleitungen in einer Informationssignalleitungsgruppe werden angeglichen. Jede Informationssignalleitungsgruppe kann Informationssignale über ein anderes Medium zur elektrischen Signalführung senden oder empfangen. Zu Beispielen für die verschiedenen Medien zählen eine gedruckte Leiterplatte, ein Flachkabel oder ein Koaxialkabel. Jede Informationssignalleitungsgruppe ist einer Vref Signalleitung zugeordnet, deren Routing mit dem Routing der zugeordneten Informationssignalleitungsgruppe abgestimmt ist.
Jede der Informationssignalleitungsgruppen 514, 516, 518 und 520 kann die gleiche Anzahl von Informationssignalleitungen aufweisen, wobei aber auch jede der Gruppen eine andere Anzahl von Informationssignalleitungen aufweisen kann. In einem Ausführungsbeispiel weisen die Informationssignalleitungsgruppen 514 und 516 zum Beispiel jeweils sechzehn Informationssignalleitungen auf, die einen 32-Bit-Bus bilden. Die Informationssignalleitungsgruppe 518 bildet einen schmaleren Steuerbus.
Abstriche bzw. Kompromisse in Bezug auf die Konstruktion bzw. Bauweise betreffen die Entscheidung darüber, wie viele Informationssignalleitungen eine Gruppe bilden sollten. Wenn jede Gruppe mehr Informationssignalleitungen enthält, wird es letztendlich unmöglich, das Routing bzw. den Verlauf aller Informationssignalleitungen zu duplizieren, um den Nutzen eines gemeinsamen Systemrauschens zu erzielen. Andererseits werden weniger Signalstifte benötigt, wenn mehr Informationssignalleitungen in Gruppen zusammengefasst und mit einer einzigen Vref Leitung 206 abgeglichen werden. Über eine genaue Anzahl von Informationssignalleitungen kann abhängig von den für die Bauweise spezifischen Situationen entschieden werden.
Jeder Agent des Systems 500 kann verschiedene Fähigkeiten für die Übermittlung oder den Empfang von Daten aufweisen. Zum Beispiel ist der Agent 512 ein schreibgeschützter Agent, wobei die mit der Informationssignalleitungsgruppe 518 gekoppelten Agenten lesegeschützte Agenten sind, und wobei die verbleibenden Agenten lese- und schreibfähig sind. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Steuerung der Informationssignalleitungsgruppen unabhängig. Zum Beispiel kann der Agent 506 gleichzeitig unter Verwendung der Informationssignalleitungsgruppen 514 und 516 schreiben und unter Verwendung der Informationssignalleitungsgruppe 520 lesen, während die Informationssignalleitungsgruppe 518 nicht aktiv ist.
Die Abbildung aus 6 zeigt ein Diagramm eines Ausführungsbeispiels mit zwei Agenten und zwei Signalleitungsgruppen. Die Agenten 802 und 814 sind Systemagenten, wie dies vorstehend im Text beschrieben worden ist. Die Signalleitungsgruppen 802 und 806 sind jeweils mit den Agenten 802 und 814 gekoppelt. Die Signalleitungsgruppe 804 weist die Signalleitungen 804(1) bis 801(n) auf. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weisen die Signalleitungen 804 mehr als eine Informationssignalleitung und eine Vref Signalleitung auf. Die Routings aller Signalleitungen in der Gruppe 804 sind abgeglichen. Wie dies dargestellt ist, existiert ein größerer Abstand zwischen den Agenten 802 und 814 für die Signalleitung 804(1) als für die Signalleitung 804(n). Für den Abgleich des Verlaufs der Signalleitung 804(1) an den der Signalleitung 804(n) werden in das Routing der Signalleitung 804(n) mehrere Richtungswechsel bzw. Windungen eingefügt. Dies ist ein Beispiel für den Abgleich von Signalleitungslängen.
In ähnlicher Weise werden die Routings aller Signalleitungen in der Gruppe 806 abgeglichen. Eine Reihe von Richtungswechseln 812 wird in die Signalleitung 806(n) eingeführt, so dass die Länge der Signalleitung 806(n) der der Signalleitung 806(1) entspricht.
Die Routings innerhalb einer Gruppe wie etwa der Gruppe 804 oder 806 werden abgeglichen, wobei die Routings in einer Gruppe nicht mit den Routings in einer anderen Gruppe übereinstimmen müssen. Zum Beispiel kann die Gruppe 804 unter Verwendung eines Mediums wie etwa eines Flachkabels geroutet werden, während die Gruppe 804 über Spuren einer gedruckten Leiterplatte geroutet wird.
Die Längen oder andere nicht abgeglichene Eigenschaften von Signalleitungen in einer Gruppe müssen nicht absolut identisch sein, um die Routings übereinstimmend zu gestalten. Die Eigenschaften von Signalleitungen innerhalb einer Gruppe müssen innerhalb für die jeweilige Anwendung geeigneter Toleranzen abgeglichen werden, und zwar unter Berücksichtigung derartiger Faktoren wie zum Beispiel des Störabstands.
Die Abbildung aus 7a zeigt ein Diagramm eines Ausführungsbeispiels eines Agenten 600. Der Agent 600 ist mit einem Bus gekoppelt, der eine Vref Signalleitung 606 aufweist sowie die Informationssignalleitungen 604(1) bis 604(n). In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Informationssignalleitungen 604(1) und 604(n) als über die Widerstände 620a, 620b, 620c und 620d mit den Spannungsquellen 618a und 618b abgeschlossen dargestellt. Die Vref Signalleitung 606 ist über die Widerstände 616a und 616b mit den Spannungsquellen 614a und 614b abgeschlossen.
Für jede Informationssignalleitung 604 weist der Agent 600 eine Datenzelle 603 auf. in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Datenzelle 603(1) mit der Informationssignalleitung 604(1) und der Vref Signalleitung 606 gekoppelt. Die Datenzelle 603(n) ist mit der Informationssignalleitung 604(n) und der Vref Signalleitung 606 gekoppelt. Jede der Datenzellen 603 ist mit der Steuerleitung 630 gekoppelt, welche den Agenten 600 als schreibenden (sendenden oder steuernden) Agenten oder als lesenden (empfangenden) Agenten konfiguriert, wie dies nachstehend im Text näher beschrieben ist.
Die Datenzelle 603(1) weist eine Signalleitung 605(1) auf. Informationssignale werden von der Signalleitung 605(1) zu der Informationssignalleitung 605(1) empfangen, wenn der Agent 600 als empfangender Agent konfiguriert ist. Die Datenzelle 603(n) weist eine Signalleitung 605(n) für den ähnlichen Empfang und die ähnliche Übermittlung von Informationssignalen zwischen der Signalleitung 605(n) und der Informationssignalleitung 604(n) auf. Die Beschaffenheit der von einer Datenzelle 603 auf einer Signalleitung 605 übertragenen Signale wechselt gemäß der Art des Bauteils des jeweiligen Agenten 600. Bei einem Agenten 600 in Form eines Mikroprozessors führt die Signalleitung 605 zum Beispiel durch die Kernlogik erzeugte abgehende Signale. Bei anderen Arten von Agenten 600 wie etwa in Form eines Transceivers führt die Signalleitung 605 durch eine außerhalb des Agenten 600 angeordnete Logik erzeugte abgehende Signale.
Die Steuerleitung 630 überträgt ein Steuersignal, das den Agenten 600 als Sendeagenten konfiguriert, der Signale auf Informationssignalleitungen 604 und die Vref Signalleitung 606 steuert, oder als empfangenden Agenten, der Signale von den Signalleitungen 604 und 606 empfängt. In einem Ausführungsbeispiel, in dem es sich bei dem Agenten 600 um einen Mikroprozessor handelt, wird zum Beispiel ein Lese-Schreib-Signal (RW-Signal) von der Kernlogik über die Signalleitung 630 übermittelt. Jedes Signal von einer Quelle, die das verwendete Ein-Ausgabeprotokoll (E/A) steuert, kann auf der Signalleitung 630 verwendet werden. Wenn das RW-Signal in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einen niedrigen logischen Wert aufweist, wird der Agent 600 zum Senden konfiguriert.
Der Agent 600 weist eine Rauschkopplungsvorrichtung mit einem Durchlassgatter 602 auf. Wenn das RW-Signal einen niedrigen logischen Wert aufweist, ist der Agent 600 so konfiguriert, dass er sendet (schreibt) und ein niedriger logischer Wert der P-Seite des Durchlassgatters 602 zugeführt wird. Ein niedriges RW-Signal wird durch den Inverter 610 invertiert, um der N-Seite des Durchlassgatters 602 einen hohen logischen Wert zuzuführen. In diesem Zustand ist das Durchlassgatter 602 offen. Wenn das Durchlassgatter 602 offen ist, wird ein Grundgeräuschpegel von dem Mikroplättchen einer integrierten Schaltung des Agenten 600 durch den Kondensator 608 zu der Vref Signalleitung 606 gekoppelt.
Wenn das RW-Signal einen logisch hohen Wert aufweist, ist der Agent 600 so konfiguriert, dass er empfängt (liest), und das Durchlassgatter 602 wird geschlossen, so dass kein Mikroplättchenrauschen von dem Agenten 600 zu der Vref Signalleitung 606 gekoppelt wird.
Das Ausführungsbeispiel aus 7a verwendet ein GTL-Protokoll, bei dem ein konstanter Spannungspegel auf den Informationssignalleitungen 604 aufrechterhalten wird, und wobei die Signalisierung erreicht wird, wenn ein sendender Agent eine Informationssignalleitung 604 niedrig zieht. Bei GTL handelt es sich bei dem Grundgeräuschpegel von dem Mikroplättchen der integrierten Schaltung des Agenten 600 somit um das Rauschen, das auf die Informationssignalleitung gekoppelt wird. In Ausführungsbeispielen, bei denen andere Protokolle verwendet werden, können verschiedene Arten von Rauschen von entsprechenden Spannungsquellen gekoppelt werden.
Die Abbildung aus 7b zeigt ein Diagramm eines Ausführungsbeispiels, bei dem ein elektrisches Mittelabzapfungsabschlussprotokoll (CTT als englische Abkürzung für Center Tap Termination) verwendet wird. Bei CTT wird eine konstante Spannung auf den Informationssignalleitungen 604 aufrechterhalten und ein sendender Agent zieht die Informationssignalleitungen unter den konstanten Wert und drückt sie bei der Signalisierung über den konstanten Wert. Ein derartiger Agent wird als Gegentakttreiber oder Push-Pull-Treiber bezeichnet. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Durchlassgatter 602 wie in dem Ausführungsbeispiel aus 7a geöffnet und geschlossen. Wenn das Durchlassgatter 602 geöffnet wird und der Agent 600 eine Informationssignalleitung niedrig zieht, wird der Grundgeräuschpegel durch den Kondensator 608 zu der Informationssignalleitung gekoppelt. Wenn das Durchlassgatter 602 geöffnet wird und der Agent 600 eine Informationssignalleitung in einen hohen Zustand versetzt, wird ferner Rauschen von der Spannungsquelle 642 ebenfalls zu der Informationssignalleitung gekoppelt.
Der Agent 600 aus 7a ist ein Agent, der so konfiguriert werden kann, dass er sowohl sendet als auch empfängt. Andere Ausführungsbeispiele umfassen Agenten, die nur senden oder nur empfangen können. Die Abbildungen der 8a bis 8d zeigen verschiedene Konfigurationen von Datenzellen für diese verschiedenen Agenten.
Die Abbildung aus 8a zeigt ein Diagramm einer Datenzelle 702, die nur empfangen kann. Der Differentialverstärker 730 empfängt die Informationssignalleitung 734 und die Vref Signalleitung 732. Die Datenzelle 702 kann empfangen, wenn auf der Steuerleitung 738 ein hohes RW-Signal gegeben ist. Der Differentialverstärker 730 extrahiert das Signal 736 von der Informationssignalleitung 734, indem eine Differenz der Spannungspegel auf den Leitungen 734 und 732 erfasst wird. Da die Leitungen 734 und 732 ein abgeglichenes Routing aufweisen, weisen die Leitungen 734 und 732 im Wesentlichen die gleichen Rauschelemente auf, so dass im Wesentlichen das vollständige Rauschen durch den Differentialverstärker 730 unterdrückt wird.
Die Abbildung aus 8b zeigt ein Diagramm einer Datenzelle 703, die nur senden kann. Wenn auf der Steuerleitung 748 ein niedriges RW-Signal gegeben ist, wird der Puffer 740 freigegeben, um ein Signal auf der Signalleitung 746 an die abgehende Informationssignalleitung 742 zu übermitteln.
Die Abbildung aus 8c zeigt ein Diagramm einer Datenzelle gemäß der Beschreibung in dem Ausführungsbeispiel aus 7a. Die Datenzelle 700 kann so konfiguriert werden, dass sie entweder sendet oder empfängt, auf der Basis des Pegels des RW-Signals auf der Steuerleitung 722. Wenn das RW-Signal hoch ist, wird der Differentialverstärker 718 freigegeben, um Signale auf der Informationssignalleitung 704 und der Vref Signalleitung 706 zu empfangen und ein Signal an die Signalleitung 705 auszugeben, wie dies in Bezug auf die Abbildung aus 8a beschrieben ist. Wenn das RW-Signal niedrig ist, wird der Puffer 702 gemäß der Beschreibung in Bezug auf die Abbildung aus 8b freigegeben. In diesem Fall handelt es sich bei dem Signal 705 um ein Signal, das an die Informationssignalleitung 704 ausgegeben wird.
Die Abbildung aus 8d zeigt ein Diagramm einer Datenzelle, die so konfiguriert werden kann, dass sie sowohl sendet als auch empfängt. Die Datenzelle 701 kann ein Signal gleichzeitig senden und empfangen. Diese Fähigkeit ist zum Beispiel in Mikroprozessoren nützlich, die Self-Snoops ausführen. Bei derartigen Mikroprozessoren werden interne Snoops und externe Snoops unter Verwendung der gleichen Logik ausgeführt. Für den Fall eines Self-Snoop richtet der Prozessor, de einen Self-Snoop versucht, die Snoop-Anfrage an einen externen Bus, als wäre es eine Anfrage an einen externen Agenten, und der Prozessor liest die Anfrage danach wieder ein und verarbeitet sie als wäre es eine extern erzeugte Snoop-Anfrage.
Wenn das Lesesignal ("R") auf der Steuerleitung 730 aktiv ist, wird der Differentialverstärker 724 für den Empfang von Signalen auf der Informationssignalleitung 710 und der Vref Signalleitung 708 freigegeben, wie dies vorstehend im Text beschrieben worden ist, und er sendet ein Informationssignal an die Signalleitung 714. Wenn das Schreibsignal ("W") auf der Steuerleitung 728 aktiv ist, wird der Puffer 726 für die Übermittlung von Informationen von der Signalleitung 712 zu der Informationssignalleitung 710 freigegeben, wie dies vorstehend im Text beschrieben worden ist. Gleichzeitig können ein oder beide Signale R und W aktiv sein.

Claims

Schaltung, die folgendes umfasst: eine Mehrzahl von Informationssignalleitungen, die ein im Wesentlichen übereinstimmendes Routing aufweisen; eine Referenzspannungsleitung mit einem Routing, das im Wesentlichen mit dem Routing der Mehrzahl von Informationssignalleitungen übereinstimmt; einen Sendeagenten, der mit der Mehrzahl von Informationssignalleitungen und mit der Referenzspannungsleitung gekoppelt ist, mit einer Rauschkopplungsschaltung zur Kopplung von Rauschen von dem Sendeagenten zu der Referenzspannungsleitung.
Schaltung nach Anspruch 1, ferner mit einer Empfangsschaltung für den Empfang eines Referenzspannungssignals auf der Referenzspannungssignalleitung und mindestens eines Informationssignals auf mindestens einer der Mehrzahl von Informationssignalleitungen, wobei die Empfangsschaltung Rauschen abweist, das das mindestens eine Informationssignal und das Referenzspannungssignal gemeinsam haben.
Schaltung nach Anspruch 1, wobei die Rauschkopplungsschaltung eine Kopplungsvorrichtung zur selektiven Rauschkopplung von einer Stromversorgungsspannung des Mikroplättchens der integrierten Schaltung des Sendeagenten zu der Referenzspannungsleitung aufweist.
Schaltung nach Anspruch 3, wobei das Rauschen gekoppelt wird, wenn der Sendeagent ein Signal empfängt, das bewirkt, dass der Sendeagent einen Bus steuert.
Schaltung nach Anspruch 4, wobei es sich bei dem Signal um ein Schreib-Signal handelt, das einen Ursprung außerhalb des Mikroplättchens der integrierten Schaltung des Sendeagenten aufweist.
Schaltung nach Anspruch 2, wobei die Empfangsschaltung einen Differentialverstärker umfasst.
Schaltung nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl von Informationssignalleitungen ein Mehrzahl von Gruppen von Informationssignalleitungen umfasst, wobei die Referenzspannungsleitung eine Leitung einer Mehrzahl von Referenzspannungsleitungen darstellt, und wobei jede Referenzspannungsleitung einer der Gruppen von Informationssignalleitungen zugeordnet ist, und wobei jede Referenzspannungsleitung ein Routing aufweist, das im Wesentlichen mit einem Routing der zugeordneten Gruppe von Informationsleitungen übereinstimmt.
Schaltung nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl von Informationssignalleitungen und die Referenzspannungsleitung einen Bus umfassen, und wobei die Mehrzahl von Informationssignalleitungen und die Referenzspannungsleitung mindestens eine gemeinsame elektrische Eigenschaft aufweisen.
Schaltung nach Anspruch 1, wobei der Sendeagent in einem integrierten Schaltungsagenten vorgesehen ist, der als Differentialempfänger und als Treiber konfigurierbar ist, und wobei der integrierte Schaltungsagent eine Kopplungsvorrichtung aufweist, die selektiv einem Mikroplättchen der integrierten Schaltung des integrierten Schaltungsagenten zugeordnetes Rauschen an die Referenzspannungsleitung koppelt, wenn der integrierte Schaltungsagent als Treiber mit der Steuerung eines Systembusses konfiguriert ist, der mit dem integrierten Schaltungsagenten gekoppelt ist und die Mehrzahl von Informationssignalleitungen umfasst.