GMII、SGMII和SerDes的区别和联系

经过查询资料，加上自己的理解形成本文，如有错误，欢迎批评指正。

图1 SGMII的MAC侧和PHY侧

刚看到上图时，感觉很奇怪，PCS为什么还存在于MAC中？GMII规范中PCS只存在于PHY中，见下图。

图2 GMII在OSI模型中的位置

实际上SGMII对应的MAC和PHY的划分是将SGMII接口断开，一端归为MAC，一端归为PHY；同样，GMII对应的MAC和PHY的划分是将GMII接口断开，一端归为MAC，一端归为PHY。下图是将图1整理后的图。

图3 整理后的SGMII信号接收和发送流程

上图可以看出，SGMII接口就是使用了SerDes技术的GMII接口，SerDes上跑的是10b信号，在接收端，PCS Transmit将GMII的8b信号编码为10b信号，经过Serializer串行化后在SerDes高速路上传输到PCS Receive模块，它将10b信号解码为8b信号送至MAC Receive Rate Adaptation模块。因此SGMII相对于GMII多了个S，这个S就是SerDes技术，它提供了一个高速传输通道。

在交换芯片中经常可以看到1个Port可以被配置为SGMII/SerDes模式，个人理解的是SGMII相对于SerDes多了一个速率协商（比如上图中的PHY Receive Rate Adaptation模块），当使能了SGMII模式，就是使能了PHY Receive Rate Adaptation模块，当使能了SerDes模式，就是禁用了或者未使用PHY Receive Rate Adaptation模块，这样猜测的原因是在光模块或者电模块选型时，发现SerDes接口的光模块或电模块总是仅支持1000Mbps速率；而SGMII接口的电模块总是能支持10/100/1000Mbps速率，但是没看到能支持这种猜测的文章。

下图是SerDes的发送和接收结构。

图4 SerDes的发送和接收结构

SerDes通道传输的10b信号，因此在SerDes发送端，需要上图的PCS实现8b/10b编码，之后是串行化以上高速跑道；

在SerDes接收端，需要上图的PCS实现10b/10b解码，之后是解串行化，以下高速跑道。

在进行电路设计时，当交换的1个Port配置为SerDes模式，它能接光模块和电模块，但是速率是不可协商的，当接光模块，光模块也仅是进行光电或电光的转换，以在光纤中传输，并不涉及到PCS等概念；当配置为SGMII模式，它只能接电模块，因为电模块内部是有PHY和变压器的，所以此时的设计模式就是MAC+PHY+变压器的常规模式。