专利名称：用于减小在宽端口电缆中的电磁干扰发射的方法和设备的制作方法
用于减小在宽端口电缆中的 电磁干扰发射的方法和设备技术领域本申请总地涉及改进的数据处理系统和方法。更具体地，本申请 涉及用于减小在宽端口串行连接小型计算机系统接口总线上的电磁 干扰发射的方法和设备。
背景技术：
小型计算机系统接口(SCSI)是允许多达15个外围设备连接到 SCSI主机适配器的硬件接口。 SCSI使用总线结构，在把主机适配器 看作一个设备的情况下，SCSI就像一个连接16个设备的迷你网络。 SCSI允许任何两个设备在同 一 时间上通信。串行连接SCSI(SAS)正在融合成为接下来采用的高端硬盘驱动 器(HDD)。 SAS是SCSI接口的串行版本，SCSI接口自从它在1986 年诞生以来一直是并行的。SAS是使用具有四个或更多个同时工作的 信道的主机总线适配器的点对点结构。随着SAS近来快速地用作存储系统的优选接口，新的技术障碍 出现在工程师面前。宽端口 SAS总线由多条不同的双向数据通道组 成，例如4条通道，它们在逻辑上链接在一起，提高吞吐量和增强可 靠性。最常使用宽端口连接的是在电缆端口上。今天支持SAS的电缆 仅仅是铜线。高频信号在今天可以高达3GHz，并在不久的将来将达 到6GHz。在宽端口电缆的情况下，在单根铜缆上有四条双向SAS数 据通道，在这样小的区域中有这么多高频信号，电磁干扰(EMI)发射 密度是非常高的。使用对内差分信号可大大减小该对的EMI，因为沿相反方向移 动的两个信号最终互相抵消磁场。然而，对间(对和对之间)磁场现在开始对宽通道电缆起作用。当前的解决方案是通过在电缆外部区域使用金属层来屏蔽电缆。 然而，这个技术本质上不是预防性的，而仅仅是起反作用。对于更大的系统，有时需要设计"EMI门"，所有的电缆必须被布线在门后。换 句话说，当前的解决方案通过屏蔽电缆和/或把电缆放在带有进出门的 屏蔽盒内而对抗宽通道SAS电缆中的EMI发射。发明内容说明性的实施例认识到现有技术的缺点，并提供一种用于根据在 宽通道串行连接小型计算机系统接口电缆的不同端口上传送的数据 来选择IDLE (空闲)式样的机构。该机构检查数据承栽通道的频率 成分并选择具有不同频率成分的、用于IDLE的要发送的DWORD, 以便减小在给定的频率上电磁干扰发射的尖峰脉冲。在一个说明性的实施例中，计算机程序产品包括具有计算机可读 程序的计算机可用介质。计算机可读程序在计算设备上执行时使得计 算设备接收要在宽端口电缆的多个通道的一个子集上传送的数据，确 定在多个通道的该子集的每个通道上传送的数据的频率水平，并且根 据要在多个通道的该子集的每个通道上传送的数据的频率水平选择 用于多个通道中的至少一个通道的IDLE字符。在一个示例性的实施例中，宽端口电缆是串行连接小型计算机系统接口电缆。在另一个示例性的实施例中，数据是8比特值。计算机可读程序 在计算设备上执行时还使得计算设备使用8bl0b编码把8比特值转换 成10比特值。在又一个示例性的实施例中，IDLE字符是8比特值。 计算机可读程序在计算设备上执行时还使得计算设备使用8bl0b编码 把IDLE字符转换成10比特值。在另外一个示例性的实施例中，计算机可读程序在计算设备上执 行时还使得计算设备在所述多个通道上发送所述数据和所述至少一 个IDLE字符。在再一个示例性的实施例中，所选择的IDLE字符与要在多个通道的所述子集的每个通道上传送的数据的频率水平相比 具有不同的频率水平。在再一个示例性的实施例中，选择用于多个通道中的至少一个通道的IDLE字符包括从查找表选择IDLE字符。在另一个示例性的实施例中，在串行连接小型计算机系统接口设 备中提供了用于减小宽端口电缆中的电磁干扰发射的设备。该设备包 括处理器，和多个串行连接小型计算机系统接口端口，这些端口被 配置来在宽端口串行连接小型计算机系统接口电缆上传送数据，所述 宽端口串行连接小型计算机系统接口电缆具有与串行连接小型计算 机系统接口端口相对应的多个数据业务通道。处理器被配置成接收要 在多个通道的一个子集上传送的数据，确定要在多个通道的该子集的 每个通道上传送的数据的频率水平，根据要在多个通道的该子集的每 个通道上传送的数据的频率水平，选择用于多个通道中的至少一个通 道的IDLE字符，以及在所述多个通道上发送所述数据和所述至少一 个IDLE字符。在一个示例性的实施例中，宽端口电缆包括4个数据业务通道。在另一个示例性的实施例中，数据是8比特值，并且处理器还被 配置成使用8bl0b编码把8比特值转换成10比特值。在再一个示例 性的实施例中，IDLE字符是8比特值，处理器还被配置成使用编码 把IDLE字符转换成10比特值。在又一个示例性的实施例中，所选择的IDLE字符与要在多个通 道的所述子集的每个通道上传送的数据的频率水平相比具有不同的 频率水平。在再一个示例性的实施例中，所述设备还包括查找表，以 及处理器被配置成通过从查找表选择IDLE字符而选择用于多个通道 中的至少一个通道的IDLE字符。在另 一个示例性的实施例中，提供了 一种用于减小宽端口电缆中 的电磁干扰发射的方法。宽端口电缆包括多个数据业务通道。该方法 包括接收要在多个通道的一个子集上传送的数据，确定要在多个通道 的该子集的每个通道上传送的数据的频率水平，以及根据要在多个通 道的该子集的每个通道上传送的数据的频率水平选择用于多个通道中的至少一个通道的IDLE字符。在一个示例性的实施例中，宽端口电缆是串行连接小型计算机系 统接口电缆。在另一个示例性的实施例中，数据是8比特值，并且所述方法还 包括使用8bl0b编码把8比特值转换成10比特值。在再一个示例性 的实施例中，IDLE字符是8比特值，并且所述方法还包括使用8bl0b 编码把IDLE字符转换成10比特值。在再一个示例性的实施例中，所述方法还包括在所述多个通道上发送所述数据和所述至少一个IDLE字符。在又一个示例性的实施例中，所选择的IDLE字符与要在多个通道的所述子集的每个通道上传送的数据的频率水平相比具有不同的频率水平。在再一个示例性的实施例中，选择用于多个通道中的至少一个通道的IDLE字符的步骤包括从查找表选择IDLE字符。在本发明的示例性实施例的以下详细说明中将描述本发明的这 些和其它特征和优点，或者本领域的技术人员鉴于以下详细说明将明白这些特征和优点。
结合附图阅读对说明性实施例的以下详细描述，将最好地理解本 发明及其优选实施方式和其他目的和优点，其中图1显示其中可以实施说明性实施例的多个方面的、示例性的分 布式数据处理系统的图形表示；图2是显示根据说明性的实施例，主机通过宽端口串行连接小型 计算机系统接口电缆被连接到存储拒的例子的框图；图3A， 3B， 4A， 4B， 5A和5B显示根据说明性的实施例，减小在 宽端口串行连接SCSI电缆中的电磁干扰尖峰脉冲的例子；以及图6是显示根据说明性的实施例，用于减小在宽端口串行SCSI 电缆中的电磁干扰尖峰脉冲的机构的操作的流程图。
具体实施方式
现在参照附图，具体地参照图1，提供了可以实施本发明的说明 性实施例的数据处理环境的示例图。应当看到，图l仅仅是示例性的， 不打算表明或暗示对于可以实施本发明的各个方面或实施例的环境 的任何限制。对于示出的环境可以作出许多修改，而不背离本发明的 精神和范围。图1显示其中可以实施说明性实施例的多个方面的、示例性的分布式数据处理系统的图形表示。分布式数据处理系统ioo可包括其中 可以实施说明性实施例的多个方面的计算机网络。分布式数据处理系统100包含至少一个存储区域网络(SAN)102,它是用于提供在分布式 数据处理系统100内被连接在一起的各种设备与计算机之间的通信链 路的媒体。存储网络102可包括多种连接，例如导线、无线通信链路 或在一个实施例中的光纤线缆。在所显示的例子中，主机112和114被连接到SAN102。另夕卜， 存储拒122、 126和130也被连接到网络102。存储冲巨124被连接到存 储拒122，存储根128被连接到存储根126。分布式数据处理系统100 可包括其它未示出的主机、存储拒和其它设备。存储柜122-130例如 可以是串行连接SCSI(SAS)存储柜。在一个示例性的实施例中，主机设备112、 114和存储根122-130 可以使用宽端口 SAS电缆来连接。宽端口 SAS总线由四个不同的数 据通道组成，这四个通道被逻辑地链接在一起，以便提高吞吐量和增 强可靠性。最常使用宽端口连接的是在电缆端口上。今天支持SAS 的电缆仅仅是铜线。在宽端口电缆的情况下，在单根铜缆上有四条双 向SAS数据通道，在这样小的区域中给出这么多的高频信号，电磁干 扰(EMI)发射密度是非常高的。使用对内差分信号可大大减小该对的EMI，因为沿相反方向移 动的两个信号最终互相抵消磁场。然而，对间(对和对之间)磁场现在 开始对宽通道电缆起作用。因此，根据这里描述的说明性的实施例， 提供一种基于在宽通道SAS电缆的不同端口上传送的数据选择IDLE式样的机构。该机构检查数据承载通道的频率成分，并且选择具有不同频率成分的、用于IDLE的要发送的DMORD,以减小在给定频率 上的电磁干扰发射的尖峰脉冲。图2是显示根据说明性的实施例，主机通过宽端口串行连接小型 计算机系统接口电缆被连接到存储根的例子的框图。主机设备210包 括处理器212，它被连接到SAS扩展器和存储器218。主机210经由 串行连接SCSI电缆230连接到存储柜250。主机设备210使用SAS 端口 222-228连接到SAS电缆230。存储柜250包括多个被连接到SAS扩展器254的串行连接 SCSI(SAS)硬盘驱动器252。处理器256被连接到SAS扩展器254和 存储器258。存储拒250使用SAS端口 262-268连接到SAS电缆230。虽然在图2上主机210经由单个SAS电缆被连接到存储拒250。 但主机210可以通过包括一个或多个交换机和电缆的存储区域网络 (SAN)被连接到存储拒250，也许还连接到其它存储拒、存储装置或 主机设备。SAS在光纤信道的情况下对于传送的数据使用8bl0b编码。在 这个编码方案中，8比特数据字被转换成10比特数据字。这一转换的 原因是保证在一行中不出现超过四个逻辑电平1或超过四个逻辑电平 0。伴随着8比特到10比特的转换，每个10比特字也有两个副本。 这两个副本被用来在链路上保持在发送的多个字符上的中性差异，即 相同数目的0和1。例如，当发送8比特数据流'00010001，b时，数据 被转换成两个不同的10比特数据流'1000111011，b或'1000110100，b 之一。字母"b，，表示该数是二进制。第一个10比特数中1的数目比0 的数目多一个，第二个10比特数中0的数目比1的数目多一个。当 接连发送8比特数据流'00010001，b时，将发送10比特版本的两个不 同的副本，在链路上发送的20比特的数据实现相同数目的1和0。根据一个说明性的实施例，在诸如主机设备或存储拒一类的设备 中的一个机构监视经由连接到宽端口 SAS电缆230的SAS端口被发 送的数据，以保证频率成分扩散在EMI频谱上，有助于减小平均尖峰脉冲。当链路是IDLE(空闲)时，设备通常发送随机的或至少任意的 DWORD(双字或8比特数据)。给定作为IDLE可被发送的内容的灵 活性，并且给定多种传输选项，对于每一个8比特值有两个10比特 值，所述机构可以把频率成分扩散在SAS业务的多个通道之间，从而 减小电缆EMI。图3A、 3B、 4A、 4B、 5A和5B显示根据说明性的实施例减小 在宽端口串行连接SCSI电缆中的电磁干扰尖峰脉沖的例子。更具体 地，参照图3A，图上显示串行连接SCSI(SAS)业务的四个通道。通 道1发送被转换成10比特值'1010101010，b的8比特值。通道2发送 被转换成10比特值'0101010101，b的8比特值。通道3发送被转换成 10比特值'1010101011，b的8比特值。通道4发送IDLE字符。可以看到，在宽端口的头三个通道，被发送的数据有非常高的频 率分量。几乎所有的三个通道同时是交替的1和0。例如，假定时钟 频率为3GHz，这在1.5GHz上产生大的发射。由于第四通道是要发 送用于IDLE字符的随才几的或任意的DWORD,所述机构可以选择具 有较低频率成分的DWORD。如果选择另一个高频DWORD，贝'J IDLE 字符将会增加与数据相同的频率，这将导致EMI中的尖峰脉冲。然 而，如果选择具有较低频率成分的DWORD,则它不会把更多的功率 加到高频成分。在图3B所示的例子中，所述机构选择十六进制字符0xE7，具有 '1110001110，b的10比特编码。字符"0x，，表示数"E7，，是十六进制。 在图3B上通道4的频率成分是1/8时钟频率，或者说375MHz。当人 们查看发射功率频谱时，与通道4发送包含交替的l和0的一个不同 字符时相比，1.5GHz上的峰值功率将会降低。所述;f几构可以^使用例如查找表来选择用于IDLE的DWORD。回 到图2，在主机设备210中的处理器212或在存储拒250中的处理器 256可以执行程序指令，诸如固件。例如，存储器218或存储器258 可以是只读存储器(ROM)器件，它存储在处理器上运行的固件。程序 指令可包括条件语句，它从已知具有特定频率成分的DWORDS库中选择用于IDLE的DWORD。换句话说，程序代码命令处理器确定 IDLE字符所需的频率成分并选择具有该频率成分的DWORD。处理 器然后可以在查找表中寻找一个DWORD,该查找表对于每个频率水 平可以存储一个或多个DWORD。查找表可被存储在例如存储器218 或存储器258中。在图3A和3B所示的例子中，显示两个频率水平。然而，本领 域技术人员将会认识到，可以使用两个以上的频率水平。翻到图4A, 图上显示串行连接SCSI(SAS)业务的四个通道。通道1发送被转换成 10比特值'1110001110，b的8比特值。通道2发送被转换成10比特值 '1010101010，b的8比特值。通道3发送4皮转换成10比特值 '0001110001，b的8比特值。通道4发送IDLE字符。可以看到，在宽端口的第一和第三通道中，所发送的数据有低的 频率分量。这两个通道以1/8时钟频率的速率发送1和0。如果IDLE 字符具有相同频率水平的频率成分，则假定时钟频率为例如3GHz， 这会在375MHz上产生大的发射。由于第四通道是要发送用于IDLE 字符的随机的或任意的DWORD,所述机构可以选择具有中间频率成 分的DWORD,这样，它不会把过多的功率加到第一和第三通道的低 频成分上，也不会把过多的功率加到第二通道的高频成分上。在图4B所示的例子中，所述机构选择10比特编码为 '0011001100，b的DWORD。在图4B上通道4的频率成分是1/4时钟 频率，或者说750MHz。当人们查看发射功率频谱时，与通道4发送 包含低频内容的IDLE字符时相比，在375MHz上的峰值功率将会降 低。往往， 一个以上的通道将发送IDLE通道。现在参照图5A，图 上显示串行连接SCSI(SAS)业务的四个通道。通道1发送被转换成具 有高频成分的10比特值'1010101010，b的8比特值。通道2发送被转 换成具有高频成分的10比特值'0101010101，b的8比特值。通道3和 4发送IDLE字符。因此，宽端口的第一和第二通道对于所发送的数据具有高频分量。所以，如果IDLE字符具有相同频率水平的频率成分，就会产生 大的发射尖峰脉沖。由于第三和第四通道要发送随机的或任意的用于 IDLE字符的DWORD,机构可以选择具有低的和/或中间频率成分的 DWORD,这样，它们不会把过多的功率加到第一和第二通道的高频 成分上。正如在图5B所示的例子中看到的，机构对于通道3的IDLE 字符可以选择中频DWORD,对于通道4的IDLE字符可以选择低频 DWORD 。图6是显示根据说明性的实施例，用于减小在宽端口串行连接 SCSI电缆中的电磁干扰尖峰脉沖的机构的操作的流程图。将会理解， 流程图的每个框和流程图中各框的组合可以由计算机程序指令实施。 这些计算机程序指令可被提供给处理器或其它可编程数据处理设备， 以产生一个机器，以使在处理器或其它可编程数据处理设备上执行的 指令创建用于实施在流程图框中规定的功能的装置。这些计算机程序 指令也可以被存储在计算机可读的存储器或存储介质中，它们可以引 导处理器或其它可编程数据处理设备以特定的方式运行，以使被存储 在处理器或其它可编程数据处理设备中的指令产生一个制品，该制品 包括可实施在流程图框中规定的功能指令装置。因此，流程图的多个框支持用于执行规定功能的装置的组合、用 于执行规定功能的步骤的组合、以及用于执行规定功能的程序指令方 式。还应当理解，流程图的每个框和流程图各框的组合可以通过执行 规定功能或步骤的基于硬件的专用计算机系统或者通过诸如状态机 一类的专用硬件与计算机指令的组合来实施。此外，流程图被提供来演示在说明性的实施例内执行的操作。流 程图不想表明或暗示对于特定操作的限制，或更具体地对操作顺序的 限制。流程图的操作可被修改成适合于具体的实施方案而不背离本发 明的精神和范围。现在参照图6，操作开始，机构确定设备是否准备好发送数据(框 602),如果设备没有准备好发送数据。则操作返回到框602，直至设 备准备好发送数据为止。设备例如可以是主机设备或存储拒，它被配置成通过宽端口 SAS电缆传送SAS业务。如果在方框602设备准备好发送数据，则机构确定是否有一个或 多个IDLE字符要在宽端口电缆的通道上发送(框604)。如果没有 IDLE字符要被发送，则机构在所有的通道上发送数据(框606)，并且 操作回到框602，确定设备是否准备好发送数据。在这种情形下，数 据可能或不一定导致所有的通道具有相同的频率成分。然而，总有一 个时刻，由于SAS协议，设备不能保持每个通道一直都是忙的。通常 至少在一个通道上出现IDLE，这取决于业务量。如果在框604至少有一个IDLE要发送，则机构检查要发送的数 据，以确定数据的频率成分(框608)。然后，机构根据数据的频率成 分选择用于每个IDLE字符的DWORD(框610)。此后，机构在所有 的通道上发送包括IDLE字符的数据(框606)，并且操作返回框602， 确定设备是否准备好发送数据。这样，说明性的实施例通过提供一种基于在宽端口串行连接小型 计算机系统接口电缆的不同端口上发送的数据来选择IDLE式样的机 构而解决现有技术的缺点。所述机构检查数据承载通道的频率成分， 并选择具有不同频率成分的、用于IDLE的要发送的DWORD,以便 减小在给定频率上的电磁干扰发射。应当看到，说明性的实施例可以采用全硬件的实施方式、全软件 的实施方式或者包含硬件与软件单元的实施方式。在一个示例性的实 施例中，用包括但不限于固件、驻留软件、微代码等的软件来实施说 明性实施例的机构。此外，说明性的实施例可以采用计算机程序产品的形式，该计算 机程序产品可以从提供程序代码供计算机或任何指令执行系统使用 或与之结合使用的计算机可用介质或计算机可读介质来访问。对于本 说明书，计算机可用介质或计算机可读介质可以是可包含、存储、传 送、传播或输送程序供计算机或任何指令执行系统、装置或设备使用 或与之结合使用的任何装备。介质可以是电的、磁的、光的、电磁的、红外或半导体系统(或设备或器件)或传播媒体。计算机可读介质的例子包括半导体或固态存储器、磁带、可拆卸的计算机盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储 器(ROM)、硬磁盘和光盘。光盘的当前的例子包括压缩盘-只读存储 器(CD-ROM)、压缩盘-读/写(CD-R/W)和DVD。适于存储和/或执行程序代码的数据处理系统将包括至少一个通 过系统总线直接或间接耦合到存储器单元的处理器。存储器单元可包 括在程序代码执行期间所使用的局部存储器、大容量存储装置和緩 存，緩存提供至少某些程序代码的临时存储，以便减小代码在执行期 间必须从大容量存储装置取回的次数。输入/输出或者说i/o设备(包括但不限于键盘、显示器、指针设备等等)可直接或通过居中的1/0控制器被耦合到系统。网络适配器也可以被耦合到系统，使得数据处理系统能够通过居中的专用网或公共 网被耦合到其它数据处理系统或远程打印机或存储装置。调制解调 器、有线调制解调器和以太网卡仅仅是几种当前可用类型的网络适配 器。本发明的描述是为了解释和说明的目的而给出的，不希望是穷举 的或限于所公开的形式的发明。许多修改和变型对于本领域的技术人 员是显而易见的。选择和描述一些实施例是为了最好地解释本发明的 原理和实际应用，并使本领域的技术人员能够理解本发明的多种实施 方式，这些实施方式为适于所设想的具体使用而作出多种修改。
权利要求
1.一种在串行连接小型计算机系统接口设备中的用于减小宽端口电缆中的电磁干扰发射的设备，该设备包括处理器；和多个串行连接小型计算机系统接口端口，被配置为在宽端口串行连接小型计算机系统接口电缆上传送数据，所述宽端口串行连接小型计算机系统接口电缆具有与所述多个串行连接小型计算机系统接口端口相对应的多个数据业务通道，其中，所述处理器被配置成接收要在所述多个通道的子集上传送的数据，确定要在所述多个通道的所述子集的每个通道上传送的数据的频率水平，基于要在所述多个通道的所述子集的每个通道上传送的数据的频率水平选择用于所述多个通道中的至少一个通道的IDLE字符，并且在所述多个通道上传送所述数据和所述至少一个IDLE字符。
2. 权利要求l的设备，其中，所述宽端口电缆包括4个数据业务通道o
3. 权利要求l的设备，其中，所述数据是8比特值，并且其中， 所述处理器还被配置成使用8bl0b编码把8比特值转换成10比特值。
4. 权利要求3的设备，其中，所述IDLE字符是8比特值，以 及其中，所述处理器还被配置成使用8bl0b编码把所述IDLE字符转 换成10比特值。
5. 权利要求l的设备，其中，所选择的IDLE字符与要在所述 多个通道的所述子集的每个通道上传送的数据的频率水平相比具有 不同的频率水平。
6. 权利要求l的设备，还包括 查找表，其中，所述处理器被配置成通过从查找表选择IDLE字符而选择 用于所述多个通道中的至少一个通道的IDLE字符。
7. —种用于减小宽端口电缆中的电磁干扰发射的方法，其中，所述宽端口电缆包括多个数据业务通道，该方法包括接收要在所述多个通道的子集上传送的数据；确定要在所述多个通道的所述子集的每个通道上传送的数据的 频率水平；以及基于要在所述多个通道的所述子集的每个通道上传送的数据的 频率水平选择用于所述多个通道中的至少一个通道的IDLE字符。
8. 权利要求7的方法，其中，所述宽端口电缆是串行连接小型 计算机系统接口电缆。
9. 权利要求7的方法，其中，所述数据是8比特值，并且该方 法还包括使用8bl0b编码把8比特值转换成10比特值。
10. 权利要求9的方法，其中，所述IDLE字符是8比特值，并 且该方法还包括使用8bl0b编码把所述IDLE字符转换成10比特值。
11. 权利要求7的方法，还包括在所述多个通道上发送所述数据和所述至少一个IDLE字符。
12. 权利要求7的方法，其中，所选择的IDLE字符与要在所述 多个通道的所述子集的每个通道上传送的数据的频率水平相比具有 不同的频率水平。
13. 权利要求7的方法，其中，选择用于所述多个通道中的至少 一个通道的IDLE字符的步骤包括从查找表选择IDLE字符。
全文摘要
提供了一种用于根据在宽通道串行连接小型计算机系统接口电缆上传送的数据选择IDLE式样的机构。该机构检查数据承载通道的频率成分，并且选择具有不同频率成分的、用于IDLE的要发送的DWORD，以便减小在给定频率上的电磁干扰发射中的尖峰脉冲。
文档编号H04B15/00GK101236542SQ20081000295
公开日2008年8月6日 申请日期2008年1月11日 优先权日2007年1月31日
发明者布莱恩·J.·卡格诺, 格雷格·S.·卢卡斯 申请人:国际商业机器公司