傳統(tǒng)上，發(fā)送端（Tx）測(cè)試一直要求使用示波器，來(lái)測(cè)量被測(cè)器件（DUT）發(fā)送信號(hào)的眼高和眼寬，以評(píng)估信號(hào)質(zhì)量。作為驗(yàn)證一致性測(cè)試系統(tǒng)一貫指定的工具，示波器被大量用于開(kāi)發(fā)工作中，來(lái)確定DUT是否能通過(guò)許多高速I/O（HSIO）標(biāo)準(zhǔn)一致性測(cè)試認(rèn)證。盡管示波器對(duì)開(kāi)發(fā)和調(diào)試非常關(guān)鍵，但為了更快洞察發(fā)送端鏈路健康狀況，業(yè)界正越來(lái)越多地需要其他設(shè)備，來(lái)縮短示波器的測(cè)試時(shí)間。

本文介紹實(shí)際案例，演示泰克全新的TMT4 PCIe性能綜合測(cè)試儀發(fā)送端測(cè)試方法，如何為PCIe板卡和系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供可操作的測(cè)試見(jiàn)解。

BIOS設(shè)置和互操作能力

泰克與客戶密切合作，發(fā)現(xiàn)在多種案例中，TMT4 PCIe性能綜合測(cè)試都可以傳統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)和一致性測(cè)試進(jìn)行補(bǔ)充。在第一個(gè)案例中，某主板制造商試圖改變被傳統(tǒng)一致性測(cè)試測(cè)量的BIOS設(shè)置，以優(yōu)化信號(hào)質(zhì)量。下表顯示，通路0到通路4默認(rèn)的BIOS設(shè)置和更新后的BIOS設(shè)置的眼寬和眼圖均通過(guò)測(cè)試，測(cè)得結(jié)果略有變化。

表1：原始BIOS設(shè)置和更新后的BIOS設(shè)置的一致性測(cè)試結(jié)果

盡管如此，該主板制造商在更新的BIOS設(shè)置里開(kāi)始出現(xiàn)互操作問(wèn)題，而以前在默認(rèn)設(shè)置里是沒(méi)有的。由于這兩種一致性測(cè)試結(jié)果之間差異已經(jīng)最小化，該制造商不確定是什么導(dǎo)致了問(wèn)題，也不確定為什么使用自己的測(cè)試系統(tǒng)時(shí)這兩種配置都通過(guò)了測(cè)試。

泰克公司與該制造商合作，看看TMT4 PCIe性能綜合測(cè)試是否能夠得到任何有用的信息，而這些信息是其測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)果中沒(méi)有顯示的。開(kāi)始前，TMT4先使用默認(rèn)BIOS設(shè)置運(yùn)行了快速掃描，它發(fā)起自然鏈路協(xié)商，用了5分鐘的測(cè)試時(shí)間，來(lái)查看能找到什么信息。下面幾個(gè)圖是眼圖、鏈路訓(xùn)練參數(shù)以及格式化表格使用的可能的DFE抽頭值的范圍。

圖1：默認(rèn)BIOS設(shè)置的快速掃描圖

表2：鏈路訓(xùn)練參數(shù)和DFE階范圍

前4條通路的數(shù)據(jù)提取自鏈路訓(xùn)練參數(shù)表，以便與上面的BIOS設(shè)置結(jié)果子集進(jìn)行對(duì)比，DFE抽頭值則根據(jù)每個(gè)DFE抽頭的上下限有地條件格式化在Excel電子表格中。顯而易見(jiàn)的是，PCIe性能綜合測(cè)試并沒(méi)有訓(xùn)練到根據(jù)缺省BIOS設(shè)置而變化的哪些Preset上。這表明TMT4和DUT之間協(xié)商到的Preset并不在與BIOS變化有關(guān)的諸Preset中。

此外，我們可以清楚地看到，DFE的抽頭1被很大力度地使用以張開(kāi)眼圖，這表明接收端正在使用很大的均衡以便形成鏈路。因此，當(dāng)鏈路能夠形成時(shí)，另一個(gè)接收端裕量差的DUT很可能會(huì)引發(fā)互操作能力問(wèn)題。

由于DUT并不會(huì)自然地訓(xùn)練到BIOS表中指明的通路和Preset設(shè)置，因此我們使用TMT4運(yùn)行自定義掃描，查看DUT中的所有通路-Preset組合。在大約30分鐘后，TMT4收集到了下面的眼圖和鏈路訓(xùn)練參數(shù)表。

圖2：默認(rèn)BIOS設(shè)置的自定義掃描圖

表3：默認(rèn)BIOS設(shè)置自定義掃描圖的鏈路訓(xùn)練參數(shù)

與之前的快速掃描結(jié)果一樣，我們縮減了鏈路訓(xùn)練參數(shù)表，僅僅比較我們?cè)u(píng)估的BIOS設(shè)置子集。同樣，很容易就看出DFE被用于張開(kāi)眼圖的力度有多大，特別是來(lái)自DFE的抽頭1、抽頭2、抽頭5。同樣令人感興趣的是一致性測(cè)試結(jié)果與TMT4結(jié)果測(cè)得的眼高和眼寬的差異，如下表所示。

表4：眼高和眼寬測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)比—一致性測(cè)試和TMT4

我們?cè)俅问褂肊xcel電子表格中的有條件格式化，這個(gè)表格直觀地展示了一致性測(cè)試結(jié)果與TMT4結(jié)果之間有意義的差異。特別是，對(duì)于眼高和眼寬來(lái)說(shuō)，使用P7和P8的通路在使用真實(shí)鏈路流量的TMT4結(jié)果，看上去要比使用測(cè)試信號(hào)的一致性測(cè)試結(jié)果要糟糕得多。整體上，由于嚴(yán)重依賴均衡來(lái)張開(kāi)眼圖，無(wú)論是在快速掃描結(jié)果和自定義掃描結(jié)果中，這個(gè)DUT發(fā)生互操作問(wèn)題的機(jī)率都很高。

接下來(lái)，我們使用TMT4評(píng)估更新后的BIOS設(shè)置，看能得到什么。與前面一樣，該制造商發(fā)現(xiàn)在更新設(shè)置后，TMT4與DUT不能形成鏈路，因此不能掃描結(jié)果，如下面的截圖所示。

圖3：TMT4 Web UI截圖—使用更新后的BIOS設(shè)置沒(méi)有形成鏈路

雖然根據(jù)該制造商在更新BIOS設(shè)置后已經(jīng)看到的互操作問(wèn)題，這個(gè)結(jié)果是意料之中的；當(dāng)查看到在缺省設(shè)置中使用DFE的力度有多大，這個(gè)結(jié)果并不讓人吃驚。它表明，更新BIOS設(shè)置使得鏈路嚴(yán)重到足以導(dǎo)致了互操作問(wèn)題，特別是DUT試圖與沒(méi)有良好的接收端裕度的對(duì)端進(jìn)行互操作時(shí)。

在短短30分鐘測(cè)試中，通過(guò)對(duì)導(dǎo)出的結(jié)果進(jìn)行基本的Excel格式化，TMT4能夠?yàn)檫@家制造商提供關(guān)于張開(kāi)發(fā)送信號(hào)眼圖所需的均衡水平，以及復(fù)現(xiàn)其遇到的互操作問(wèn)題等額外的信息。這個(gè)簡(jiǎn)單案例說(shuō)明了TMT4可以很好地對(duì)傳統(tǒng)一致性測(cè)試進(jìn)行補(bǔ)充，特別是在一致性測(cè)試通過(guò)，但在設(shè)計(jì)中仍遇到互操作能力問(wèn)題時(shí)。

重驅(qū)動(dòng)器增益設(shè)計(jì)和互操作能力

另一家主板制造商試圖解決重驅(qū)動(dòng)器增益設(shè)置中遇到的問(wèn)題。他們采用芯片廠商提供的參考設(shè)計(jì)，在使用泰克TekExpress軟件和示波器時(shí)通過(guò)了測(cè)試，如通路0、8、15的結(jié)果如下面幾個(gè)圖所示。

圖4：Tek Express對(duì)重驅(qū)動(dòng)器設(shè)置通路0、8、15的眼圖截圖

盡管結(jié)果通過(guò)了測(cè)試，但這家制造商仍然遇到了互操作問(wèn)題，而又找不到根本原因。泰克科技為他們提供了一個(gè)機(jī)會(huì)，使用TMT4幫助他們調(diào)試這個(gè)問(wèn)題。TMT4經(jīng)歷了在Gen4速度下DUT遇到的互操作問(wèn)題，如下面的截圖所示。

圖5：TMT4 Web UI截圖—重驅(qū)動(dòng)器設(shè)置在Gen 4速度下沒(méi)有形成鏈路

在Gen 4速度下未能形成鏈路后，TMT4被調(diào)整以在Gen 3速度下測(cè)試DUT。在調(diào)節(jié)到Gen 3速度后，TMT4能夠與DUT形成鏈路。通過(guò)在Excel電子表格中進(jìn)行一些基本分析，這家制造商能夠輕松地可視化問(wèn)題發(fā)生在哪里。如下表所示，幾乎不需要均衡就能把插槽的高8條通路上的眼圖張開(kāi)，但低8條通路上有一些通路有問(wèn)題，如紅字所示。

圖6：在PCIe Gen 3速度下重驅(qū)動(dòng)器設(shè)置的鏈路訓(xùn)練參數(shù)表和快速掃描眼圖

大家注意到，通路8-11使用的DFE抽頭1的均衡要遠(yuǎn)超其他通路。這就快速地向制造商表明，與通路0-7相比，鏈路另一端的接收端不得不使用更大的均衡以便張開(kāi)通路8-15的眼圖。在通路13上，大家注意到，不需要太大的均衡就能張開(kāi)眼圖，但這明顯小于所有其他通路，特別是與通路0相比，通路13的均衡量幾乎只有一半。

在短短5分鐘快速測(cè)試后，TMT4就向這家制造商指明，互操作外推可能出現(xiàn)在重驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)的后8條通路中，因?yàn)橥?-15中的DFE均衡更大，眼圖更小。

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