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引言

隨著用于 PCIe 鏈路健康狀況測試的TMT4 PCIe性能綜合測試儀的推出，出現(xiàn)了一個問題，即確定被測設(shè)備（DUT）通過/不通過的“最佳模板 ”是什么。是否應(yīng)該使用標準的PCIe兼容模板？是否有一個一致的模板可以用于所有類型的PCIe被測設(shè)備？如果沒有，那么工程師應(yīng)該如何從他們的測試結(jié)果來評估是否被測設(shè)備是好的呢？

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

通過發(fā)送端和接收端測試評估鏈路

的健康狀況

在鏈路訓練之后，被測試的PCIe設(shè)備可能會經(jīng)歷額外的鏈路均衡過程，以建立設(shè)備之間的穩(wěn)定連接。鏈路均衡是一個鏈路優(yōu)化過程，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。鏈路均衡是通過使用PCIe規(guī)范中定義的 Preset 值而被實現(xiàn)的。Preset值是用來修正被傳輸?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)快速評估其PCIe Gen3和Gen4設(shè)計的鏈路健康狀況。該儀器扮演被測設(shè)備（DUT）的link partner這一角色，使用戶能夠通過協(xié)議來控制Preset值，并快速顯示眼圖及其相關(guān)的鏈路訓練參數(shù)，在通路或Preset的基礎(chǔ)上提供對潛在設(shè)計缺陷的洞察。

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

使用TMT4自定義掃描時有哪些考量？

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

Generalized PCI Express (PCIe) Compliance Receiver Mask

此外，由于TMT4是與被測設(shè)備相連的鏈路的一部分，對整個眼圖的貢獻是被測設(shè)備和TMT4的組合，因為它們一起形成了一個鏈路。這意味著一個模板可能很適合于一個與TMT4配對的被測設(shè)備，但對于另外一個已與不同的收發(fā)器進行訓練的被測設(shè)備來說，它可能不是最好的模板。

由于一個模板不一定適用于所有可能的被測設(shè)備，因此最好的參考出發(fā)點是評估那些一致性測試項目全部通過的商用被測設(shè)備的分布情況，并檢查任何一個特定的被測設(shè)備在分布中的位置。得到這個分布之后，團隊或組織可以決定他們是否希望他們的通過/不通過模板位于商業(yè)上可用的DUT分布的第10個百分位，第50個百分位，甚至是第95個百分位。使用來自這個大數(shù)據(jù)集的參考模板為組織提供了一個跳板，以確定出其通過/不通過模板，而不是像在PCIe規(guī)范的一致性測試之中那樣每一個被測設(shè)備都是同一個嚴格模板。

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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，并評估一個給定的被測設(shè)備性能的百分位，我們進行了大量的數(shù)據(jù)收集工作。泰克公司購買了市面上大量的被測設(shè)備樣本，甚至使用一些TMT4作為被測設(shè)備，以收集一個數(shù)據(jù)集，它由諸市面上PCIe Gen3和Gen4設(shè)備的>50組合組成。

每個組合都使用TMT4的自定義掃描功能進行了測試。自定義掃描使用戶能夠強制執(zhí)行特定的測試參數(shù)，以便對其發(fā)送端信號路徑進行更徹底的評估。發(fā)送端眼圖和鏈路訓練參數(shù)表的結(jié)果可以被配置為按測試通路或按測試Preset來查看。

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

這個被測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/不通過模板的參考分布。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，而組分布圖和單獨的分布圖可在附錄中找到。

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

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

使用上述收集的數(shù)據(jù)，TMT4的用戶可以評估他們的設(shè)備相對于商業(yè)上可用的被測設(shè)備的大型數(shù)據(jù)集的表現(xiàn)，組織可以根據(jù)他們被測設(shè)備相對于其他商業(yè)上可用的PCIe設(shè)備的表現(xiàn)而建立起一個粗略的百分位閾值作為通過/不通過限定值。雖然TMT4沒有按Preset提供不同的模板設(shè)置，但考慮到最嚴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個百分位數(shù)作為他們Gen3和Gen4設(shè)備的通過/不通過限定值，他們的模板可以如下：

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

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

雖然因為使用了最嚴格的限定值，這些閾值可能會在某些Preset值上看到測試不通過，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可供公司使用的一致的通過/不通過模板。

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

Gen4 眼高	所有通路之中 最小的眼高	估計的 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

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

新一代TMT4 PCIe性能綜合測試儀

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