F タイルのアーキテクチャーと PMA および FEC Direct PHY IP のユーザーガイド

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ID 683872
日付 6/26/2023
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ドキュメント目次
ドキュメント目次 x
1. F タイルの概要 2. F タイルのアーキテクチャー 3. F-Tile PMA/FEC Direct PHY Intel® FPGA IP の実装 4. F-Tile Reference and System PLL Clocks Intel® FPGA IP の実装 5. F タイル PMA/FEC Direct PHY デザインの実装 6. サポートされるツール 7. F タイル・トランシーバー・リンクのデバッグ 8. F タイルのアーキテクチャーと PMA および FEC Direct PHY IP のユーザーガイド・アーカイブ 9. F タイルのアーキテクチャーと PMA および FEC Direct PHY IP のユーザーガイド改訂履歴 A. 付録
2. F タイルのアーキテクチャー x
2.1. F タイルのビルディング・ブロック 2.2. F タイルの配置規則 2.3. PMA のアーキテクチャー 2.4. クロックのアーキテクチャー
2.1. F タイルのビルディング・ブロック x
2.1.1. FHT PMA と FGT PMA 2.1.2. 400G ハード IP および 200G ハード IP 2.1.3. PMA のデータレート 2.1.4. FEC のアーキテクチャー 2.1.5. PCIe* ハードIP 2.1.6. ボンディング・アーキテクチャー 2.1.7. デスキューロジック 2.1.8. 組み込みマルチダイ相互接続ブリッジ (EMIB) 2.1.9. イーサネット向け IEEE 1588 高精度時間プロトコル 2.1.10. クロック・ネットワーク 2.1.11. リコンフィグレーション・インターフェイス
2.2. F タイルの配置規則 x
2.2.1. PMA とフラクチャー間のマッピング 2.2.2. PMA とマッピングするフラクチャーの決定 2.2.3. ハード IP の配置規則 2.2.4. IEEE 1588 高精度時間プロトコルの配置規則 2.2.5. トポロジー 2.2.6. FEC の配置規則 2.2.7. クロックの規則と制約 2.2.8. ボンディングの配置規則 2.2.9. 未使用 PMA レーンの保持
2.2.1. PMA とフラクチャー間のマッピング x
2.2.1.1. FHT PMA と 400G ハード IP フラクチャーのマッピング 2.2.1.2. FGT PMA と 400G ハード IP フラクチャーのマッピング 2.2.1.3. FGT PMA と 200G ハード IP フラクチャーのマッピング
2.2.2. PMA とマッピングするフラクチャーの決定 x
2.2.2.1. 400G ハード IP と FHT を使用している 1 つの 200GbE-4 インターフェイスの実装 2.2.2.2. 400G ハード IP と FHT を使用している 1 つの 200GbE-2 インターフェイスの実装 2.2.2.3. 400G ハード IP と FHT を使用している 1 つの 100GbE-1 インターフェイスの実装 2.2.2.4. 400G ハード IP と FGT を使用している 1 つの 100GbE-4 インターフェイスの実装 2.2.2.5. 200G ハード IP と FGT を使用している 1 つの 10GbE-1 インターフェイスの実装 2.2.2.6. 400G ハード IP と FHT を使用している 3 つの 25GbE-1 インターフェイスの実装 2.2.2.7. 400G ハード IP と FHT を使用している 1 つの 50GbE-1 インターフェイスと 2 つの 25GbE-1 インターフェイスの実装 2.2.2.8. 400G ハード IP と FHT を使用している 1 つの 100GbE-1 インターフェイスと 2 つの 25GbE-1 インターフェイスの実装 2.2.2.9. 400G ハード IP と FHT を使用している 2 つの 100GbE-1 インターフェイスと 1 つの 25GbE-1 インターフェイスの実装 2.2.2.10. 400G ハード IP と FHT を使用している 100GbE-1、100GbE-2、および 50GbE-1 インターフェイスの実装
2.2.5. トポロジー x
2.2.5.1. トポロジー 5: 400G ハード IP (FHT) + 200G ハード IP (FGT) の場合の例 2.2.5.2. トポロジー 6a: 混合トランシーバー・モードの 400G ハード IP 例 2.2.5.3. トポロジー 14: 1x PCIe x4 + 400G ハード IP (FGT)、PTP 使用 の場合の例
2.2.8. ボンディングの配置規則 x
2.2.8.1. 結合レーンのユースケース 1 2.2.8.2. 結合レーンのユースケース 2
2.3. PMA のアーキテクチャー x
2.3.1. FHT PMA のアーキテクチャー 2.3.2. FGT PMA のアーキテクチャー
2.3.1. FHT PMA のアーキテクチャー x
2.3.1.1. FHT トランスミッター PMA のアーキテクチャー 2.3.1.2. FHT レシーバー PMA のアーキテクチャー 2.3.1.3. FHT PMA のループバック・モード
2.3.1.1. FHT トランスミッター PMA のアーキテクチャー x
2.3.1.1.1. FHT トランスミッターのバッファーとフェーズ・ジェネレーター 2.3.1.1.2. FHT のシリアライザー 2.3.1.1.3. FHT のグレイコーダーとプリコーダー 2.3.1.1.4. FHT のデータ・パターン・ジェネレーターとベリファイアー
2.3.1.2. FHT レシーバー PMA のアーキテクチャー x
2.3.1.2.1. FHT レシーバーのバッファーとイコライザー 2.3.1.2.2. CDR ブロック 2.3.1.2.3. FHT のデシリアライザー
2.3.2. FGT PMA のアーキテクチャー x
2.3.2.1. FGT トランスミッター PMA のアーキテクチャー 2.3.2.2. FGT レシーバー PMA のアーキテクチャー 2.3.2.3. FGT PMA のチューニング 2.3.2.4. FGT PMA のループバック・モード
2.3.2.1. FGT トランスミッター PMA のアーキテクチャー x
2.3.2.1.1. FGT トランスミッターのバッファーとフェーズ・ジェネレーター 2.3.2.1.2. FGT のシリアライザー 2.3.2.1.3. FGT のグレイコーダーとプリコーダー 2.3.2.1.4. FGT のデータ・パターン・ジェネレーターとベリファイアー
2.3.2.2. FGT レシーバー PMA のアーキテクチャー x
2.3.2.2.1. FGT レシーバーのバッファーとイコライザー 2.3.2.2.2. 制御ユニット 2.3.2.2.3. FGT のデシリアライザー
2.4. クロックのアーキテクチャー x
2.4.1. リファレンス・クロック・ネットワーク 2.4.2. データパスのクロック・ネットワーク 2.4.3. システム PLL 2.4.4. データパスのクロック拍
2.4.1. リファレンス・クロック・ネットワーク x
2.4.1.1. FHT のリファレンス・クロック・ネットワーク 2.4.1.2. FGT とシステム PLL のリファレンス・クロック・ネットワーク 2.4.1.3. FGT 一次 PLL のコンフィグレーション
2.4.1.2. FGT とシステム PLL のリファレンス・クロック・ネットワーク x
2.4.1.2.1. FGT リファレンス・クロック・レシーバーのアナログ・フロント・エンド
3. F-Tile PMA/FEC Direct PHY Intel® FPGA IP の実装 x
3.1. F-Tile PMA/FEC Direct PHY Intel® FPGA IP の概要 3.2. F-Tile PMA/FEC Direct PHY Intel® FPGA IP を使用するデザイン 3.3. IP のコンフィグレーション 3.4. 信号とポートのリファレンス 3.5. PMA および FEC モードにおける PHY TX および RX データパスのビットマッピング 3.6. クロック 3.7. カスタム拍生成ポートとロジック 3.8. リセットのアサート 3.9. ボンディングの実装 3.10. 独立したポートのコンフィグレーション 3.11. コンフィグレーション・レジスター 3.12. コンフィグレーション可能な インテル® Quartus® Prime 開発ソフトウェアの設定 3.13. ハードウェア・テストに向けた F-Tile PMA/FEC Direct PHY Intel® FPGA IP のコンフィグレーション 3.14. Avalon® メモリーマップド・インターフェイスを使用してのハードウェア・コンフィグレーション
3.1. F-Tile PMA/FEC Direct PHY Intel® FPGA IP の概要 x
3.1.1. PMA Direct でサポートされるモード 3.1.2. FEC Direct でサポートされるモード 3.1.3. サポートされない PMA/FEC モード
3.2. F-Tile PMA/FEC Direct PHY Intel® FPGA IP を使用するデザイン x
3.2.1. IP のプリセット・パラメーターの設定
3.3. IP のコンフィグレーション x
3.3.1. データパスのオプション (全般と共通) 3.3.2. TX データパスのオプション 3.3.3. RX データパスのオプション 3.3.4. RS-FEC (リードソロモン前方誤り訂正) のオプション 3.3.5. Avalon® メモリーマップド・インターフェイスのオプション 3.3.6. レジスターマップの IP-XACT サポート 3.3.7. デザイン例の生成
3.3.1. データパスのオプション (全般と共通) x
3.3.1.1. SATA および USB モードにおける FGT PMA のコンフィグレーション規則
3.3.2. TX データパスのオプション x
3.3.2.1. TX PMA インターフェイスのパラメーター
3.3.3. RX データパスのオプション x
3.3.3.1. RX FGT PMA インターフェイスのオプション
3.4. 信号とポートのリファレンス x
3.4.1. TX および RX のパラレルおよびシリアル・インターフェイス信号 3.4.2. TX および RX のリファレンス・クロックとクロック出力インターフェイス信号 3.4.3. リセット信号 3.4.4. RS-FEC の信号 3.4.5. カスタム拍のコントロールおよびステータス信号 3.4.6. TX PMA のコントロール信号 3.4.7. RX PMA のステータス信号 3.4.8. TX/RX の PMA およびコア・インターフェイス FIFO の信号 3.4.9. PMA Avalon® メモリーマップド・インターフェイスの信号 3.4.10. データパス Avalon® メモリーマップド・インターフェイスの信号
3.4.10. データパス Avalon® メモリーマップド・インターフェイスの信号 x
3.4.10.1. データパス・メモリーマップド Avalon® インターフェイスの数と各インターフェイスの追加アドレスビット
3.5. PMA および FEC モードにおける PHY TX および RX データパスのビットマッピング x
3.5.1. パラレルデータのマッピング情報 3.5.2. さまざまなコンフィグレーションにおける TX および RX のパラレル・データ・マッピング情報 3.5.3. TX パラレルデータ例: PMA幅 = 8、10、16、20、32 (X=1) 3.5.4. TX パラレルデータ例: PMA 幅 = 64 (X=2) 3.5.5. TX パラレルデータ例: FEC Direct モード、PMA 幅 = 64 (X=2)
3.5.2. さまざまなコンフィグレーションにおける TX および RX のパラレル・データ・マッピング情報 x
3.5.2.1. SATA および USB プロトコルモードのさまざまなコンフィグレーションにおける TX パラレル・データ・マッピング情報
3.6. クロック x
3.6.1. クロックポート 3.6.2. 推奨される tx/rx_coreclkin の接続と tx/rx_clkout2 のソース 3.6.3. tx/rx_coreclkin、tx/rx_clkout、tx/rx_clkout2 のポート幅と推奨接続 3.6.4. FGT PMA のフラクショナル・モード
3.7. カスタム拍生成ポートとロジック x
3.7.1. tx_cadence_slow_clk_locked ポートのイネーブル 3.7.2. レートマッチ FIFO
3.8. リセットのアサート x
3.8.1. リセット信号の要件 3.8.2. パワー・オン・リセットの要件 3.8.3. リセット信号 - ブロックレベル 3.8.4. リセット信号 - 詳細 3.8.5. ステータス信号 - 詳細 3.8.6. ランタイムのリセットシーケンス - TX 3.8.7. ランタイムのリセットシーケンス - RX 3.8.8. ランタイムのリセットシーケンス - TX + RX 3.8.9. ランタイムのリセットシーケンス - TX (FEC 使用)
3.8.8. ランタイムのリセットシーケンス - TX + RX x
3.8.8.1. ランタイムのリセットシーケンスに必要な時間の概算
3.11. コンフィグレーション・レジスター x
3.11.1. PMA および FEC Direct PHY ソフト CSR のレジスターマップ 3.11.2. FHT PMA のレジスターマップ 3.11.3. FGT PMA のレジスターマップ 3.11.4. FEC のレジスターマップ 3.11.5. レーンのオフセットアドレス 3.11.6. コンフィグレーション・レジスターへのアクセス
3.11.6. コンフィグレーション・レジスターへのアクセス x
3.11.6.1. PMA および FEC Direct PHY ソフト CSR レジスターへのアクセス 3.11.6.2. FHT PMA レジスターへのアクセス 3.11.6.3. FGT PMA レジスターへのアクセス
3.12. コンフィグレーション可能な インテル® Quartus® Prime 開発ソフトウェアの設定 x
3.12.1. FHT PMA の設定 3.12.2. FGT PMA の設定
3.13. ハードウェア・テストに向けた F-Tile PMA/FEC Direct PHY Intel® FPGA IP のコンフィグレーション x
3.13.1. F-Tile PMA/FEC Direct PHY Intel® FPGA IP 内のデバッグ・エンドポイント・インターフェイスを使用 3.13.2. JTAG to Avalon® Master Bridge Intel FPGA IP を使用
3.13.1. F-Tile PMA/FEC Direct PHY Intel® FPGA IP 内のデバッグ・エンドポイント・インターフェイスを使用 x
3.13.1.1. デバッグ・エンドポイント Avalon® インターフェイスの RTL 接続例
3.13.2. JTAG to Avalon® Master Bridge Intel FPGA IP を使用 x
3.13.2.1. JTAG to Avalon® Master Bridge Intel IP の RTL 接続例
3.14. Avalon® メモリーマップド・インターフェイスを使用してのハードウェア・コンフィグレーション x
3.14.1. FHT PMA 3.14.2. FGT PMA
3.14.1. FHT PMA x
3.14.1.1. ループバックのイネーブル 3.14.1.2. PRBS ジェネレーターとベリファイアーのイネーブル 3.14.1.3. TX イコライザーの設定 3.14.1.4. TX のエラー挿入 3.14.1.5. RX の再コンバージェンス 3.14.1.6. 未使用レーンの保持
3.14.2. FGT PMA x
3.14.2.1. 直接レジスター方式 3.14.2.2. FGT 属性アクセス方式
3.14.2.1. 直接レジスター方式 x
3.14.2.1.1. 直接レジスター方式の例
3.14.2.2. FGT 属性アクセス方式 x
3.14.2.2.1. FGT 属性アクセス方式の例 1 3.14.2.2.2. FGT 属性アクセス方式の例 2 3.14.2.2.3. FGT 属性アクセス方式の例 3
4. F-Tile Reference and System PLL Clocks Intel® FPGA IP の実装 x
4.1. IP のパラメーター 4.2. IP のポートリスト 4.3. システム PLL のモード - システム PLL のリファレンス・クロックと出力周波数 4.4. F-Tile Reference and System PLL Clocks Intel® FPGA IP 使用時のガイドライン 4.5. デバイスのコンフィグレーション時およびコンフィグレーション後に Refclk #i をアクティブにするためのガイドライン
4.5. デバイスのコンフィグレーション時およびコンフィグレーション後に Refclk #i をアクティブにするためのガイドライン x
4.5.1. システム PLL リファレンス・クロックについてのガイドライン 4.5.2. FGT リファレンス・クロックについてのガイドライン
5. F タイル PMA/FEC Direct PHY デザインの実装 x
5.1. F タイル PMA/FEC Direct PHY デザインの実装 5.2. F-Tile PMA/FEC Direct PHY Intel® FPGA IP のインスタンス化 5.3. F-Tile PMA/FEC Direct PHY Intel® FPGA IP での RS-FEC Direct デザインの実装 5.4. F-Tile Reference and System PLL Clocks Intel® FPGA IP のインスタンス化 5.5. カスタム拍生成ポートとロジックのイネーブル 5.6. F タイル PMA/FEC Direct PHY デザインの IP の接続 5.7. F タイル PMA/FEC Direct PHY デザインのシミュレーション 5.8. F タイル・インターフェイスのプランニング
5.2. F-Tile PMA/FEC Direct PHY Intel® FPGA IP のインスタンス化 x
5.2.1. データパスのオプション (全般と共通) の設定 5.2.2. TX データパスオプションの設定 5.2.3. RX データパスオプションの設定
5.7. F タイル PMA/FEC Direct PHY デザインのシミュレーション x
5.7.1. シミュレーションにおける PAM4 エンコーディング・スキーム
5.8. F タイル・インターフェイスのプランニング x
5.8.1. F タイル・インターフェイス・プランナー使用例
6. サポートされるツール x
6.1. F-Tile Channel Placement Tool 6.2. F-Tile PMA and FEC Direct Port Mapping Calculator 6.3. F-Tile Clocking and Datapath Tool 6.4. F-Tile TX Equalizer Tool
7. F タイル・トランシーバー・リンクのデバッグ x
7.1. F タイル・トランシーバー・ツールキットの GUI 7.2. F タイル・トランシーバー・デバッグ・フローの手順 7.3. トランシーバー・ツールキットのパラメーター設定 7.4. 一般的なエラーのトラブルシューティング 7.5. トランシーバー・ツールキットのスクリプト
7.1. F タイル・トランシーバー・ツールキットの GUI x
7.1.1. Collection ビュー
7.2. F タイル・トランシーバー・デバッグ・フローの手順 x
7.2.1. F タイル・トランシーバーのデバッグを可能にするデザイン変更 7.2.2. インテル FPGA へのデザインのプログラミング 7.2.3. トランシーバー・ツールキットにデザインをロード 7.2.4. トランシーバー・リンクの作成 7.2.5. BER テストの実行 7.2.6. アイビューアーでのテストの実行 7.2.7. リンク最適化テストの実施
7.5. トランシーバー・ツールキットのスクリプト x
7.5.1. サポートされるトランシーバー・ツールキットのスクリプト 7.5.2. スクリプトの変更 7.5.3. スクリプトの実行 7.5.4. Tcl コンソールにおける結果の例
A. 付録 x
A.1. F タイルの製造リビジョンとファームウェアの OPN
1. F タイルの概要
2. F タイルのアーキテクチャー
3. F-Tile PMA/FEC Direct PHY Intel® FPGA IP の実装
4. F-Tile Reference and System PLL Clocks Intel® FPGA IP の実装
5. F タイル PMA/FEC Direct PHY デザインの実装
6. サポートされるツール
7. F タイル・トランシーバー・リンクのデバッグ
8. F タイルのアーキテクチャーと PMA および FEC Direct PHY IP のユーザーガイド・アーカイブ
9. F タイルのアーキテクチャーと PMA および FEC Direct PHY IP のユーザーガイド改訂履歴
A. 付録

2.2.5. トポロジー

F タイルでサポートされるプロトコルでは、EMIB、PMA、およびストリームを関連するハード IP に使用します。マルチプロトコル F タイルデザインのハード IP では PMA と EMIB を共有するため、ハード IP、PTP 対応ポート、および帯域幅のさまざまな組み合わせをサポートするには、PMA と EMIB の特定のペアが必要になります。このペアは、トポロジーと呼ばれます。F タイルは、15 の事前定義されているトポロジーをサポートします。それらのトポロジーには、それぞれに異なる制約があります。F タイルのデザインではすべて、これらのトポロジーの 1 つに従う必要があります。1 つのトポロジーから別のトポロジーに動的にリコンフィグレーションすることはできません。ダイナミック・リコンフィグレーションは、トポロジー内でのみ許可されます。

次のデザインについての考慮事項に基づきトポロジーを選択します。

  • PCIe* が必要である
  • IEEE 1588 高精度時間プロトコルポートが必要である
  • FHT PMA レーンが必要である

複数のハード IP を実装する必要がある場合は、要件を満たすトポロジーがあるかを確認します。

  • F タイルのデザインですべてのタイルリソースを使用しない場合は、要件を満たすトポロジーが複数存在する可能性があります。
  • 複数のトポロジーが要件を満たす場合は、利用可能な PMA とストリームが最も多いトポロジーを選択し、最大数のハード IP を実装できるようにします。
  • F-Tile Channel Placement Tool を使用し、デザインをプランニングします。このツールは、各トポロジーで利用可能な PMA、ストリーム、および EMIB の位置を示します。
表 11.  F タイルのトポロジー
トポロジー PCIe* ハード IP 400G ハード IP 200G ハード IP
利用可否 コンフィグレーション 利用可否 コンフィグレーション 利用可否 コンフィグレーション 4
PMA PTP PMA 数 ストリーム数 PMA 数 ストリーム数
1 可 1x PCIe* x16 否 なし なし なし なし 否 なし なし
2 可 2x PCIe* x8 否 なし なし なし なし 否 なし なし
3 可 1x PCIe* x16 可 FHT あり 4 4 否 なし なし
4 可 4x PCIe* x4 否 なし なし なし なし 否 なし なし
5 否 なし 可 FHT なし 4 16 可 8 8
6 否 なし 可 FHT あり 4 16 可 6 6
6a 否 なし 可 FGT (4) + FHT (4) あり 8 16 可 6 6
7 可 1x PCIe* x4 可 FHT あり 4 16 否 なし なし
8 可 1x PCIe* x8 可 FHT あり 4 10 否 なし なし
9 可 2x PCIe* x4 可 FHT あり 4 10 否 なし なし
10 否 なし 可 FGT なし 8 16 可 8 8
11 否 なし 可 FGT あり 8 16 可 6 6
12 可 1x PCIe* x8 可 FGT あり 8 11 否 なし なし
13 可 2x PCIe* x4 可 FGT あり 8 11 否 なし なし
14 可 1x PCIe* x4 可 FGT あり 8 16 否 なし なし
15 否 なし 可 FGT あり 16 16 否 なし なし
次に例を示します。
  • トポロジー 2: 2x PCIe* x8
    • PCIe* ハード IP は、 PCIe* x8 のポート 2 つを実装します。
    • この F タイルに他のプロトコル・インターフェイスを実装することはできません。
    • 400G ハード IP と 200G ハード IP を利用することはできません。

  • トポロジー 3: 1x PCIe* x16 + 400G ハード IP (FHT) 、PTP 使用は、トポロジー 1: 1x PCIe* x16 のスーパーセットです。つまり、ターゲットの実装がトポロジー 1: 1x PCIe* x16 で機能する場合は、トポロジー 3: 1x PCIe* x16 + 400G ハード IP (FHT)、PTP 使用でも機能することを意味します。

  • トポロジー 6a はトポロジー 6 と 11 の混合版です。このトポロジーでは、4 つの FHT PMA と 4 つの FGT PMA (Quad2) による 400G ハード IP の混合トランシーバー・モードを使用します。このトポロジーにおいて、200G ハード IP は、7 つの FGT PMA (Quad0: 0-3 および Quad1: 0-2) で 150G の最大データレートをサポートします。


セクションの内容
トポロジー 5: 400G ハード IP (FHT) + 200G ハード IP (FGT) の場合の例
トポロジー 6a: 混合トランシーバー・モードの 400G ハード IP 例
トポロジー 14: 1x PCIe x4 + 400G ハード IP (FGT)、PTP 使用 の場合の例

関連情報
4 200G ハード IP では、PMA はすべて FGT であり、PTP は利用できません。
レベル 2 の表題