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PCI Express est l’une des normes SerDes les plus anciennes au monde, et elle a joué un rôle déterminant dans l’évolution de l’architecture informatique des ordinateurs portables, des ordinateurs personnels, des serveurs et même des anciens ordinateurs centraux. Véritable pilier de l’industrie informatique, le PCI Express a considérablement évolué au cours des dernières décennies et continue aujourd’hui d’être utilisé dans des applications fascinantes telles que les mémoires volatiles et non volatiles. Poursuivez votre lecture pour découvrir comment Introspect Technology répond aux exigences de vérification des marges au niveau de la couche physique des terminaux PCI Express. Que vous soyez concepteur de propriété intellectuelle, fabricant de puces, ou encore fabricant de modules ou de systèmes, vous apprécierez certainement de pouvoir vérifier rapidement si vos émetteurs et récepteurs sont correctement conçus et connectés.
Différents produits d’Introspect Technology peuvent être utilisés pour les tests PCI Express. Par exemple, la figure ci-dessous présente le SV1C-12 , un système à 8 voies de 12,5 Gbps, idéal pour les tests Gen3. Par ailleurs, le SV7C-17 est idéal pour les tests x16 Gen4, et le SV2C-32 est quant à lui idéal pour les tests Gen5 x8. Oh, et avons-nous mentionné que le SV2C-PAM4 permet d’effectuer des tests BER à 64 Gbps sur la Gen6 ?
La configuration matérielle illustrée à la figure 1 est l’une des nombreuses raisons pour lesquelles les outils Introspect sont si attractifs. Sur la partie droite, vous pouvez voir un système « BERT » unique qui intègre la source d’injection d’horloge de référence, les générateurs de séquences et les récepteurs de séquences. Il dispose même de signaux d’E/S auxiliaires permettant de contrôler, par exemple, les signaux de réinitialisation des périphériques. Grâce à cette architecture tout-en-un, la vérification des marges d’émission et de réception sur votre liaison PCI Express relève davantage d’un problème logiciel ou d’automatisation que d’un problème matériel ; ce point sera abordé dans les sections suivantes de cet article.
Figure 1 : Configuration matérielle simple permettant de tester n’importe quelle liaison PCI Express
La figure suivante illustre le schéma de raccordement type de l’alimentation sur une carte de base de conformité, et la figure suivante montre comment ajouter un signal de réinitialisation.
Figure 2 : Illustration du raccordement électrique
Figure 3 : Schéma de raccordement du signal de réinitialisation
Comme indiqué précédemment, l’automatisation logicielle constitue un autre avantage majeur de l’utilisation des outils Introspect pour la vérification des liaisons PCI Express. Ces outils fonctionnent tous sur le logiciel primé Pinetree, un environnement d’automatisation basé sur Python. Au sein de ce framework Python, vous pouvez sélectionner les débits de données que vous souhaitez tester, et vous pouvez même personnaliser les débits PCIe. Par exemple, l’illustration suivante montre comment régler le débit de données Gen3 à exactement 8 Gbps.
Figure 4 : Réglage du débit de données Gen3 à 8 Gbps
De même, la figure 5 montre que différentes options de test peuvent être configurées à l’aide des attributs des classes de composants Python du logiciel. Ici, nous choisissons de réinitialiser automatiquement le DUT, ce qui signifie que nous tirons parti de la connexion de réinitialisation matérielle illustrée à la figure 3 ci-dessus.
Figure 5 : Capture d’écran illustrant la procédure de réinitialisation automatique de l’appareil testé
Pinetree dispose également de fonctions préréglées pour les tests d’intégrité du signal des émetteurs PCI Express et les tests de sensibilité des récepteurs. Par exemple, la figure 6 présente une interface utilisateur proposant différentes options de tests à exécuter. Il suffit de sélectionner « True » pour un test tel que « gen3SjTolTest » pour que l’outil entraîne automatiquement un terminal PCI Express, puis effectue le test de tolérance à la gigue sur celui-ci.
Figure 6 : Options disponibles pour les tests à effectuer
Les sections suivantes présentent quelques exemples succincts des rapports de test générés par les outils Introspect PCI Express. Nous vous présentons tout d’abord les vérifications de base visant à s’assurer que la liaison est active. Nous vous présentons ensuite la caractérisation des performances réelles des périphériques.
À la mise sous tension, un périphérique conforme à la norme PCI Express identifie les voies actives en détectant l’impédance de charge au niveau des récepteurs, puis commence à transmettre des ensembles ordonnés TS1 sur ces voies. Si le périphérique ne reçoit pas au moins 8 séquences d’apprentissage consécutives dans les 24 ms suivant la détection des voies, il commence à transmettre un motif de conformité sur toutes les voies actives. Dans ce test, nous déterminons si le dispositif sous test (DUT) peut fonctionner au débit Gen1 (2,5 Gbps) et quelles voies disposent d’un émetteur et d’un récepteur réactifs, en détectant le motif de conformité transmis.
Lancement de « testCase_gen1ComplianceCheck » Cas de test : Vérification de la conformité au modèle de la 1re génération Lancement de la vérification des modèles de conformité Détection de motifs réussie sur les canaux [1, 2, 3, 4] Longueur de la séquence de conformité détectée (en symboles de 10 bits) : [64, 64, 64, 64] Nombre de boucles verrouillées : [3405807, 3405806, 3405807, 3405907] « testCase_gen1ComplianceCheck » terminé
Après avoir identifié les voies actives, un périphérique PCI Express commencera à transmettre des ensembles ordonnés TS1 et à surveiller ses récepteurs afin de détecter les ensembles ordonnés TS1 provenant d’autres périphériques. Dès réception d’au moins 8 TS1, le périphérique examinera l’identifiant de débit de données annoncé et le bit de conformité de réception. Si le bit de réception de conformité est activé, le dispositif passera au débit maximal pris en charge à la fois par lui-même et par le TS1 reçu, puis commencera à transmettre et à surveiller le motif de conformité modifié. Le contenu de l’état d’erreur du motif transmis dépend du fait que le dispositif ait détecté ou non avec succès le motif de conformité modifié entrant. Dans le journal suivant, nous déterminons si le dispositif testé (DUT) peut fonctionner au débit Gen1 (2,5 Gbps) et recevoir avec succès un motif de conformité modifié sur toutes les voies actives.
Lancement de « testCase_gen1ModComplianceCheck » Cas de test : Vérification du modèle de conformité modifié de la génération 1 Lancement de la configuration de TX ChannelList txChannelList1 : Les canaux 1 à 4 sont liés en raison du PatGenController pour les PatternTimelines Lancement de la vérification du modèle de conformité modifié Détection de motifs réussie sur les canaux [1, 2, 3, 4] Octets d'état d'erreur : [0, 0, 0, 0] Longueur de la séquence de conformité détectée (en symboles de 10 bits) : [128, 128, 128, 128] Nombre de boucles verrouillées : [13, 123, 3123204, 3119793] Symboles de la séquence d'entraînement 1 à 15 : Chaîne 1 : F7 F7 FF 1E 00 00 4A 4A 4A 4A 4A 4A 4A 4A 4A Canal 2 : F7 F7 FF 1E 00 00 4A 4A 4A 4A 4A 4A 4A 4A 4A Canal 3 : F7 F7 FF 1E 00 00 4A 4A 4A 4A 4A 4A 4A 4A 4A Chaîne 4 : F7 F7 FF 1E 00 00 4A 4A 4A 4A 4A 4A 4A 4A 4A « testCase_gen1ModComplianceCheck » terminé
Après avoir identifié les voies actives et constaté l’absence de réception des ensembles ordonnés TS1, nous passons à des tests d’intégrité du signal plus avancés. Par exemple, tous les préréglages des émetteurs sont testés à l’aide de la procédure d’automatisation appropriée intégrée à l’outil Introspect. Le graphique suivant présente un tracé en « baignoire » des émetteurs sur 4 voies actives. Ce tracé en « baignoire » a été acquis simultanément sur toutes les voies.
Figure 7 : Test de l’ouverture horizontale de l’œil de l’émetteur (graphique en « baignoire ») sur 4 voies simultanément
De même, on obtient des diagrammes en œil complets, dont un exemple est présenté à la figure 8. Ces diagrammes en œil sont de véritables diagrammes en œil basés sur le taux d’erreur binaire (BER), ce qui signifie qu’ils correspondent à des mesures statistiquement approfondies. Par exemple, le diagramme en œil présenté ci-dessous a été enregistré avec un paramètre de probabilité d’erreur fixé à 1e-6.
Figure 8 : Résultat du diagramme en œil, enregistré simultanément sur 4 voies
Enfin, des mesures prédéfinies, telles que le dépassement, peuvent être effectuées à l’aide de l’outil de capture analogique. La figure 9 illustre comment cet outil fournit une forme d’onde d’oscilloscope qui est moyennée puis analysée afin d’extraire des mesures telles que l’amplitude de tension et le dépassement prédéfini.
Figure 9 : Résultat de la capture analogique — comparaison des formes d’onde analogiques pour TxPreset0 et TxPreset1 sur le canal 1
Nous allons maintenant examiner les capacités de test de dégradation des outils Introspect, qui servent à évaluer la tolérance du dispositif sous test (DUT) à diverses caractéristiques analogiques. La figure 10 présente le graphique de tolérance à la gigue qui a été généré automatiquement à l’aide des outils PCI Express intégrés au logiciel. Veuillez noter qu’un graphique distinct est généré pour chaque canal de la liaison PCI Express et que ces mesures sont obtenues simultanément.
Figure 10 : Résultats du test de tolérance à la gigue sinusoïdale du récepteur
Enfin, la figure suivante présente le test de sensibilité en tension d’un récepteur PCI Express réel. Le graphique montre le nombre d’erreurs détectées au niveau du récepteur en fonction de l’amplitude de tension programmée.
Figure 11 : Rapport d’essai de sensibilité en tension du récepteur
Dans cet article, nous avons décrit comment les testeurs SerDes personnalisés de la série C d’Introspect Technology peuvent être utilisés pour vérifier rapidement l’intégrité du signal sur vos liaisons PCI Express. Cela est important, car cela peut vous permettre d’économiser plusieurs jours de débogage de comportements aléatoires et intermittents au niveau du système. Si vous savez que l’intégrité du signal est bonne, vous pouvez vous concentrer sur d’autres sources d’intermittence, telles que l’instabilité des machines à états ou les bogues logiciels.
Pour toute question, n’hésitez pas à contacter l’équipe d’Introspect en envoyant un e-mail à l’adresse info@introspect.ca
