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引言

隨著用于 PCIe 鏈路健康狀況測(cè)試的TMT4 PCIe性能綜合測(cè)試儀的推出，出現(xiàn)了一個(gè)問(wèn)題，即確定被測(cè)設(shè)備（DUT）通過(guò)/不通過(guò)的“最佳模板 ”是什么。是否應(yīng)該使用標(biāo)準(zhǔn)的PCIe兼容模板？是否有一個(gè)一致的模板可以用于所有類型的PCIe被測(cè)設(shè)備？如果沒(méi)有，那么工程師應(yīng)該如何從他們的測(cè)試結(jié)果來(lái)評(píng)估是否被測(cè)設(shè)備是好的呢？

本白皮書旨在幫助解決如何看待TMT4 PCIe性能綜合測(cè)試儀的自定義掃描之中的通過(guò)/不通過(guò)模板這一功能，以及在確定哪些通過(guò)/不通過(guò)限定值是否適合于一個(gè)給定的被測(cè)設(shè)備時(shí)需要考慮什么。

通過(guò)發(fā)送端和接收端測(cè)試評(píng)估鏈路

的健康狀況

在鏈路訓(xùn)練之后，被測(cè)試的PCIe設(shè)備可能會(huì)經(jīng)歷額外的鏈路均衡過(guò)程，以建立設(shè)備之間的穩(wěn)定連接。鏈路均衡是一個(gè)鏈路優(yōu)化過(guò)程，它修正了被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)波形的特性，從而在更高的數(shù)據(jù)速率下形成最穩(wěn)定的PCIe鏈路。鏈路均衡是通過(guò)使用PCIe規(guī)范中定義的 Preset 值而被實(shí)現(xiàn)的。Preset值是用來(lái)修正被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)波形特性的諸配置。

泰克的TMT4允許用戶在幾分鐘內(nèi)快速評(píng)估其PCIe Gen3和Gen4設(shè)計(jì)的鏈路健康狀況。該儀器扮演被測(cè)設(shè)備（DUT）的link partner這一角色，使用戶能夠通過(guò)協(xié)議來(lái)控制Preset值，并快速顯示眼圖及其相關(guān)的鏈路訓(xùn)練參數(shù)，在通路或Preset的基礎(chǔ)上提供對(duì)潛在設(shè)計(jì)缺陷的洞察。

TMT4的測(cè)試包括給定被測(cè)設(shè)備的發(fā)送端和接收端，可以通過(guò)使用鏈路訓(xùn)練期間檢測(cè)到的所有可用通路和Preset而被執(zhí)行，或者通過(guò)選擇感興趣的特定通路或Preset而被執(zhí)行。在TMT4中有兩種測(cè)試模式：快速掃描和自定義掃描。在快速掃描模式下，TMT4將通過(guò)自動(dòng)選擇每個(gè)可用通路的最佳Preset來(lái)評(píng)估被測(cè)設(shè)備的鏈路健康狀況，其目的是優(yōu)化測(cè)試時(shí)間和通路性能，而自定義掃描則評(píng)估所選中的特定通路和Preset值。

使用TMT4自定義掃描時(shí)有哪些考量？

在確定TMT4的自定義掃描的通過(guò)/不通過(guò)模板時(shí)，有幾個(gè)考慮因素。最值得注意的是，使用TMT4的測(cè)試方法與傳統(tǒng)的一致性測(cè)試有很大的不同。一致性測(cè)試使用數(shù)學(xué)建模的參考接收端以及測(cè)試信號(hào)，而TMT4 PCIe性能綜合測(cè)試儀則使用真實(shí)的接收端和真實(shí)的鏈路數(shù)據(jù)流量。這意味著，在使用TMT4評(píng)估被測(cè)設(shè)備的鏈路健康狀況時(shí)，PCIe規(guī)范中指定用于一致性測(cè)試的模板并不必然是一個(gè)好的模板。

Generalized PCI Express (PCIe) Compliance Receiver Mask

此外，由于TMT4是與被測(cè)設(shè)備相連的鏈路的一部分，對(duì)整個(gè)眼圖的貢獻(xiàn)是被測(cè)設(shè)備和TMT4的組合，因?yàn)樗鼈円黄鹦纬闪艘粋€(gè)鏈路。這意味著一個(gè)模板可能很適合于一個(gè)與TMT4配對(duì)的被測(cè)設(shè)備，但對(duì)于另外一個(gè)已與不同的收發(fā)器進(jìn)行訓(xùn)練的被測(cè)設(shè)備來(lái)說(shuō)，它可能不是最好的模板。

由于一個(gè)模板不一定適用于所有可能的被測(cè)設(shè)備，因此最好的參考出發(fā)點(diǎn)是評(píng)估那些一致性測(cè)試項(xiàng)目全部通過(guò)的商用被測(cè)設(shè)備的分布情況，并檢查任何一個(gè)特定的被測(cè)設(shè)備在分布中的位置。得到這個(gè)分布之后，團(tuán)隊(duì)或組織可以決定他們是否希望他們的通過(guò)/不通過(guò)模板位于商業(yè)上可用的DUT分布的第10個(gè)百分位，第50個(gè)百分位，甚至是第95個(gè)百分位。使用來(lái)自這個(gè)大數(shù)據(jù)集的參考模板為組織提供了一個(gè)跳板，以確定出其通過(guò)/不通過(guò)模板，而不是像在PCIe規(guī)范的一致性測(cè)試之中那樣每一個(gè)被測(cè)設(shè)備都是同一個(gè)嚴(yán)格模板。

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參考模板數(shù)據(jù)收集和分析

為了創(chuàng)建在Preset下的分布，并評(píng)估一個(gè)給定的被測(cè)設(shè)備性能的百分位，我們進(jìn)行了大量的數(shù)據(jù)收集工作。泰克公司購(gòu)買了市面上大量的被測(cè)設(shè)備樣本，甚至使用一些TMT4作為被測(cè)設(shè)備，以收集一個(gè)數(shù)據(jù)集，它由諸市面上PCIe Gen3和Gen4設(shè)備的>50組合組成。

每個(gè)組合都使用TMT4的自定義掃描功能進(jìn)行了測(cè)試。自定義掃描使用戶能夠強(qiáng)制執(zhí)行特定的測(cè)試參數(shù)，以便對(duì)其發(fā)送端信號(hào)路徑進(jìn)行更徹底的評(píng)估。發(fā)送端眼圖和鏈路訓(xùn)練參數(shù)表的結(jié)果可以被配置為按測(cè)試通路或按測(cè)試Preset來(lái)查看。

設(shè)備從4個(gè)通路（40個(gè)眼圖/設(shè)備）到16個(gè)通路（160眼圖/設(shè)備）不等，包括RC設(shè)備和EP設(shè)備。

這個(gè)被測(cè)池子由不同連接器類型的SSD、不同芯片組的主板、不同供應(yīng)商的顯卡、網(wǎng)卡和其他PCIe設(shè)備組成，以確保連接器、設(shè)備類型和芯片組的廣泛分布。

這項(xiàng)數(shù)據(jù)收集工作產(chǎn)生了大約100,000張眼圖，用于開發(fā)建立通過(guò)/不通過(guò)模板的參考分布。按Preset的百分位數(shù)，Gen3和Gen眼高和眼寬值的表格視圖如下所示，而組分布圖和單獨(dú)的分布圖可在附錄中找到。

使用TMT4裕量測(cè)試儀創(chuàng)建PCIe參考模板 — 針對(duì)所有設(shè)備類型

使用TMT4裕量測(cè)試儀創(chuàng)建PCIe參考模板 — 僅針對(duì)插卡類型

使用上述收集的數(shù)據(jù)，TMT4的用戶可以評(píng)估他們的設(shè)備相對(duì)于商業(yè)上可用的被測(cè)設(shè)備的大型數(shù)據(jù)集的表現(xiàn)，組織可以根據(jù)他們被測(cè)設(shè)備相對(duì)于其他商業(yè)上可用的PCIe設(shè)備的表現(xiàn)而建立起一個(gè)粗略的百分位閾值作為通過(guò)/不通過(guò)限定值。雖然TMT4沒(méi)有按Preset提供不同的模板設(shè)置，但考慮到最嚴(yán)格的眼高或眼寬的百分位數(shù)，可以使用單一掩碼。例如，如果A公司想建立所有設(shè)備的第50個(gè)百分位數(shù)作為他們Gen3和Gen4設(shè)備的通過(guò)/不通過(guò)限定值，他們的模板可以如下：

使用TMT4裕量測(cè)試儀創(chuàng)建PCIe參考模板 — 僅針對(duì)主板類型

Gen 4	最小眼高	125mV
	最小眼寬	31ps
Gen 3	最小眼高	180mV
	最小眼寬	91ps

雖然因?yàn)槭褂昧俗顕?yán)格的限定值，這些閾值可能會(huì)在某些Preset值上看到測(cè)試不通過(guò)，但它仍然根據(jù)商業(yè)上可用設(shè)備的參考分布情況建立了一個(gè)可供公司使用的一致的通過(guò)/不通過(guò)模板。

同樣地，如果一個(gè)公司想知道他們的設(shè)備相對(duì)于這些參考分布的位置，同樣也可以這樣做。從TMT4導(dǎo)出的測(cè)試數(shù)據(jù)可以被用作產(chǎn)品性能的脈動(dòng)，而不是真正的通過(guò)/不通過(guò)限定值，以便看出一個(gè)給定的設(shè)備是否落在市面上大多數(shù)設(shè)備所在的分布位置。下面是一個(gè)使用隨機(jī)數(shù)據(jù)的例子：

Gen4 眼高	所有通路之中 最小的眼高	估計(jì)的 百分位
P0	98	75th
P1	102	75th
P2	96	50th
P3	105	60th
P4	111	75th
P5	115	40th
P6	138	75th
P7	141	90th
P8	137	75th
P9	130	60th

結(jié)論

雖然單個(gè)的通用模板與TMT4的測(cè)試方法并不一致，但使用基于商用PCIe被測(cè)設(shè)備分布的參考模板是一種為特定被測(cè)設(shè)備建立合理的通過(guò)/不通過(guò)模板的方法。使用本文提供的分布圖，TMT4的用戶可以開發(fā)參考模板，這些參考模板對(duì)評(píng)估其設(shè)備相對(duì)于目前市面上的產(chǎn)品的健康狀況很有意義。

新一代TMT4 PCIe性能綜合測(cè)試儀

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