摘要：64B/66B编码技术是IEEE 802.3⼯作组为10G以太⽹提出的，⽬的是减少编码开销，降低硬件的复杂性，并作为8B/10B编码的另⼀种选择，以⽀持新的程序和数据。在本篇⽂章中，我将从它的提出背景、编码格式、编码原理、和8B/10B⽐较它的优缺点等⽅⾯和⼤家分享⼀下，在学习过程中有关64B/66B编码的⼼得笔记。 铁氧化物1、 引⾔
① 经过之前的学习，我们知道，8b/10b编码最初由IBM公司于1983年发明，并应⽤于ESCON(200M互连系统）的⼀种编码⽅式。
8B/10B编码不只应⽤于光纤通道，⽬前在许多⾼速串⾏总线。
我们知道的8b/10b编码的特性之⼀是保证DC 平衡。
采⽤8b/10b编码⽅式，可使得发送的“0”、“1”数量保持基本⼀致，连续的“1”或“0”不超过5位，即每5个连续
的“1”或“0”后必须插⼊⼀位“0”或“1”，从⽽保证信号DC平衡，也就是说，在链路超时时不致发⽣DC失调。
通过8b/10b编码，可以保证传输的数据串在接收端能够被正确复原，除此之外，利⽤⼀些特殊的代码( 在PCI-Express总线中为K码) ，可以帮助接收端进⾏还原的⼯作，并且可以在早期发现数据位的传输错误，抑制错误继续发⽣。
然⽽，将原本8位的字节⽤10位来表⽰，会使8B/10B编码的开销太⼤，带宽利⽤率并不⾼。
于是，就有了⼀系列的优化编码⽅式，其中64B/66B就是其中的⼀种。
② 64B/66B编码技术是IEEE802.3⼯作组为10G以太⽹提出的，⽬的是减少编码开销，降低硬件的复杂性，并作为8B/10B编码的另⼀种选择，以⽀持新的程序和数据。它并不是真正的编码，⽽是⼀种基于扰码机制编解码⽅式，这种编码⽅式，是IEEE推荐的10G通信的标准编码⽅式。
当前，64B/66B编码主要应⽤于FiberChannel 10GFC和16GFC、10G以太⽹、100G以太⽹、10G EPON、InfiniBand、Thunderbolt和Xilinx的Aurora协议。
2、 64B/66B编码技术
64B/66B编码将64bit“数据或控制信息”编码成66bit块来进⾏传输，这66bit中，前两位表⽰同步头（2bit Sync Header），主要⽤于接收端的数据对齐和接收数据位流的同步。
发光二极管封装
00 编码错误
01 64 bit = 纯数据
10 64 bit = 混合的数据/控制信息
11 编码错误
也就是说，在没有发⽣错误的情况下，每66位的数据，就会出现⾄少⼀个“01”或者“10”的转换。
同步头有“01”和“10”两种:
“01“表⽰后⾯的64bit都是数据。
“10”表⽰后⾯的64bit是数据和控制信息的混合，其中紧挨着同步头的8b是类型域，后⾯的56bit是控制信息或者数据或者两者的混合。
① 对于纯数据Pure data
同步头：01，后⾯的信息：8*8=64bit数据
② 对对于纯控制Pure Control (Type = 0x1E)
同步头：10，后⾯的信息：8bit类型表⽰+7*8控制信息
③ 对于数据和控制信息的混合隧道烘箱验证方案
同步头：10，后⾯的信息：数据信息和控制信息的混合。
带通滤波器设计64B/66B编码格式图如下图所⽰：
其中，D表⽰数据编码，每个数据码8bit；Z表⽰控制码，每个控制码7bit；S表⽰包的开始，T表⽰包的结束。S只会出现在8字节中的第0和第4字节，T能够出现在任意的字节。
下⾯我们⼀起来看⼀个简单的例⼦，这个例⼦将帮助我们更好地理解数据帧和控制帧。
⼀个18 bytes的数据块的传输过程如下图所⽰：
这过程是怎么样的呢？我们⼀起来看⼀下，从图中我们可以直观的看到，在数据的传输过程中，我们需要⽤到两个控制帧，⼀个是开始部分的控制帧，⽤来告诉接收⽅这是某⼀个数据块的开始，还要有的是⼀个⽤来表⽰结束的控制帧，告诉接收⽅该数据块到此结束。
从图中我们可以知道，在开始和结束的控制帧之外，为纯数帧，⼀个纯数据帧，他能表⽰64bit的数据。不管是数据帧还是控制帧，每隔
64bit，就会插⼊⼀个01或者10序列来分隔，我们还知道，他的DC平衡并不是由这两位01.10来完成的，相对于64bit这么⼤的数据
块，10和01的平衡能⼒微乎其微，在学习的过程中，我们知道他⽤到的是扰码技术，这是我们下⼀个模块要讲述的内容。
3、 扰码传输技术
上⾯我们提到，除同步码外，64bit的数据必须经过扰码以后才能进⾏传输，在引⾔部分我们说过，64B/66B并不是真正的编码，⽽是⼀种基于扰码机制编解码⽅式。
我们知道8B/10B编码通过优化直流平衡，从8bit中插2个bit进去，这样能够使长0或者长1的位数不超过5位，达到很好的效果。那
64B/66B编码⽅式呢？在从64个bit中仅加⼊2个bit，能够很好的解决长0长1的问题吗？作⽤似乎只是杯⽔车薪，2个bit相对于64个bit太少了。
当然，如果仅靠这2个bit来实现8B/10B的作⽤显然不太现实。其实上，这两个bit只是起⼀个同步头的作⽤，主要⽤于接收端的数据对齐和接收数据位流的同步。
那按照上⾯说的，新加的2个bit只是作为同步，那后⾯的数据可以如何优化呢？这⾥有⼀项区别于8B/10B编码的技术——扰码。
为此，我⼜去查资料看了⼀下，有关扰码的相关知识。
通过查资料我知道，扰⼀种将数据重新排列或者进⾏编码以使其最优化的⽅法，他的作⽤是对数字信号的⽐特级进⾏随机处理，减少连0和连1的出现，从⽽减少码间⼲扰和抖动，⽅便接收端的时钟提取；同时⼜扩展了基带信号频谱，起到加密的效果。
为了保证在任何情况下进⼊传输信道的数据码流中“0”与“1”的概率都能基本相等，传输系统会⽤⼀个伪随机序列对输⼊的传送码流进⾏扰乱处理，将⼆进制数字信息做“随机化”处理，变为伪随机序列，也能限制连“0”码或连“1”码的长度，这种“随机化”处理通常称为“扰码”。
扰乱虽然改变了原始传送码流，但这种扰乱是有规律的，因⽽也是可以解除的，在接收端解除这种扰乱的过程称为解扰。完成扰码和解扰的电路相应称为扰码器和解扰器。
64B/66B⾃同步扰码实现随机化，编码所使⽤的扰码器为: X58+X39+1
扰码的数学原理使⽤了多项式，多项式的选择通常是基于扰码的特性，包括⽣成数据的随机度，以及打乱连0和连1的能⼒。⼀个简单的扰码器包含⼀组排列好的触发器，⽤于移位数据流。⼤部分的触发器只需要简单地输出下⼀个⽐特流即可，但是在复杂的扰码电路中，触发器需要与数据流中的历史⽐特进⾏逻辑运算（与和或运算）。基本的扰码电路如下所⽰：
波峰焊锡条
第39和第58位的异或运算，然后通过移位寄存器输出的码型结果。这是⼀个需要⼤量计算的过程，但对于我们的计算机来说，仅仅是异或和移位的操作是⽐较简单的，他可以很快就完成。
他的计算原理，我们通过⼀个简单的表达式的例⼦来讲解：X3+X2+1。
⾸先我们有⼀个初始状态“111”。我们就有了下⾯这么⼀个计算过程（画得不好，⼤家看内容就好）。简单说明⼀下，红⾊为异或运算过程，蓝⾊为每次移位后的bit，绿⾊为输出的数据bit，紫⾊说明绕⼀圈之后⼜回到了原先，循环了⼀次。
具体的计算过程，如下图，我们⼀起来看⼀下图。导光条
这是⼀个初始⼀直是111的例⼦，也就是说，我们的输⼊⼀直都是111.观察最终的输出结果我们可以看出，他得到了0，不再是全是1。4、 编码过程
关于编码过程，我们先⼀起来看⼀个图：
图中的CGMII是物理编码⼦层，output of encoder function为编码器的输出结果，outputof scrambler function为扰码器的输出结果，transmit block为传输块，Gearbox为变速箱。
我们⼀起来看⼀下这个过程，我们⼀些数据块要传输，假设说从物理编码⼦层传来的这两个块每个是32bit，加在⼀起才有64bit，经过encoder编码器进⾏编码，得到编码后的数据D0-D7，⽣成同步头01或者10，然后不含同步头的D0-D7，经过扰码器，得到表达式
X58+X39+1扰码后的数据S0-S7。
在之后，将同步头和扰码后的数据S0-S7合并，⽣成⼀个传输块，将这个传输块经过GearBox处理后，完成编码。
5、 8B/10B、64B/66B简单⽐较
这⾥，我们⼀起来看⼀个⽐较的图：
在图中，我们分别从他们之中的连续的0和连续的1的个数、DC平衡能⼒、位同步时钟恢复能⼒，字同步能⼒控制块等⽅⾯进⾏了⽐较。
经过对⽐分析我们可以得知，8B/10B编码的连续0或者连续1的最⼤长度是5；8B/10B编码他有良好的DC平衡能⼒和位同步恢复能⼒，⽽64B/66B的这些能⼒都和扰码器有关，或者说他都决定于扰码所⽤的表达式。对于字同步，8B/10B编码有他⾃⼰的K码，⽽64B/66B 编码⽤的是两位表⽰的同步头。对于控制码，8B/10B编码也是使⽤K码，⽽64B/66B编码⽤的是同步头为10 的控制码。
6、 结束语
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