如何使用TMT4 PCIe性能综合测试仪创建PCIe参考模板？（附白皮书下载）

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引言

随着用于 PCIe 链路健康状况测试的TMT4 PCIe性能综合测试仪的推出，出现了一个问题，即确定被测设备（DUT）通过/不通过的“最佳模板 ”是什么。是否应该使用标准的PCIe兼容模板？是否有一个一致的模板可以用于所有类型的PCIe被测设备？如果没有，那么工程师应该如何从他们的测试结果来评估是否被测设备是好的呢？

本白皮书旨在帮助解决如何看待TMT4 PCIe性能综合测试仪的自定义扫描之中的通过/不通过模板这一功能，以及在确定哪些通过/不通过限定值是否适合于一个给定的被测设备时需要考虑什么。

通过发送端和接收端测试评估链路

的健康状况

在链路训练之后，被测试的PCIe设备可能会经历额外的链路均衡过程，以建立设备之间的稳定连接。链路均衡是一个链路优化过程，它修正了被传输的数据波形的特性，从而在更高的数据速率下形成最稳定的PCIe链路。链路均衡是通过使用PCIe规范中定义的 Preset 值而被实现的。Preset值是用来修正被传输的数据波形特性的诸配置。

泰克的TMT4允许用户在几分钟内快速评估其PCIe Gen3和Gen4设计的链路健康状况。该仪器扮演被测设备（DUT）的link partner这一角色，使用户能够通过协议来控制Preset值，并快速显示眼图及其相关的链路训练参数，在通路或Preset的基础上提供对潜在设计缺陷的洞察。

TMT4的测试包括给定被测设备的发送端和接收端，可以通过使用链路训练期间检测到的所有可用通路和Preset而被执行，或者通过选择感兴趣的特定通路或Preset而被执行。在TMT4中有两种测试模式：快速扫描和自定义扫描。在快速扫描模式下，TMT4将通过自动选择每个可用通路的最佳Preset来评估被测设备的链路健康状况，其目的是优化测试时间和通路性能，而自定义扫描则评估所选中的特定通路和Preset值。

使用TMT4自定义扫描时有哪些考量？

在确定TMT4的自定义扫描的通过/不通过模板时，有几个考虑因素。最值得注意的是，使用TMT4的测试方法与传统的一致性测试有很大的不同。一致性测试使用数学建模的参考接收端以及测试信号，而TMT4 PCIe性能综合测试仪则使用真实的接收端和真实的链路数据流量。这意味着，在使用TMT4评估被测设备的链路健康状况时，PCIe规范中指定用于一致性测试的模板并不必然是一个好的模板。

Generalized PCI Express (PCIe) Compliance Receiver Mask

此外，由于TMT4是与被测设备相连的链路的一部分，对整个眼图的贡献是被测设备和TMT4的组合，因为它们一起形成了一个链路。这意味着一个模板可能很适合于一个与TMT4配对的被测设备，但对于另外一个已与不同的收发器进行训练的被测设备来说，它可能不是最好的模板。

由于一个模板不一定适用于所有可能的被测设备，因此最好的参考出发点是评估那些一致性测试项目全部通过的商用被测设备的分布情况，并检查任何一个特定的被测设备在分布中的位置。得到这个分布之后，团队或组织可以决定他们是否希望他们的通过/不通过模板位于商业上可用的DUT分布的第10个百分位，第50个百分位，甚至是第95个百分位。使用来自这个大数据集的参考模板为组织提供了一个跳板，以确定出其通过/不通过模板，而不是像在PCIe规范的一致性测试之中那样每一个被测设备都是同一个严格模板。

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参考模板数据收集和分析

为了创建在Preset下的分布，并评估一个给定的被测设备性能的百分位，我们进行了大量的数据收集工作。泰克公司购买了市面上大量的被测设备样本，甚至使用一些TMT4作为被测设备，以收集一个数据集，它由诸市面上PCIe Gen3和Gen4设备的>50组合组成。

每个组合都使用TMT4的自定义扫描功能进行了测试。自定义扫描使用户能够强制执行特定的测试参数，以便对其发送端信号路径进行更彻底的评估。发送端眼图和链路训练参数表的结果可以被配置为按测试通路或按测试Preset来查看。

设备从4个通路（40个眼图/设备）到16个通路（160眼图/设备）不等，包括RC设备和EP设备。

这个被测池子由不同连接器类型的SSD、不同芯片组的主板、不同供应商的显卡、网卡和其他PCIe设备组成，以确保连接器、设备类型和芯片组的广泛分布。

这项数据收集工作产生了大约100,000张眼图，用于开发建立通过/不通过模板的参考分布。按Preset的百分位数，Gen3和Gen眼高和眼宽值的表格视图如下所示，而组分布图和单独的分布图可在附录中找到。

使用TMT4裕量测试仪创建PCIe参考模板 — 针对所有设备类型

使用TMT4裕量测试仪创建PCIe参考模板 — 仅针对插卡类型

使用上述收集的数据，TMT4的用户可以评估他们的设备相对于商业上可用的被测设备的大型数据集的表现，组织可以根据他们被测设备相对于其他商业上可用的PCIe设备的表现而建立起一个粗略的百分位阈值作为通过/不通过限定值。虽然TMT4没有按Preset提供不同的模板设置，但考虑到最严格的眼高或眼宽的百分位数，可以使用单一掩码。例如，如果A公司想建立所有设备的第50个百分位数作为他们Gen3和Gen4设备的通过/不通过限定值，他们的模板可以如下：

使用TMT4裕量测试仪创建PCIe参考模板 — 仅针对主板类型

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

虽然因为使用了最严格的限定值，这些阈值可能会在某些Preset值上看到测试不通过，但它仍然根据商业上可用设备的参考分布情况建立了一个可供公司使用的一致的通过/不通过模板。

同样地，如果一个公司想知道他们的设备相对于这些参考分布的位置，同样也可以这样做。从TMT4导出的测试数据可以被用作产品性能的脉动，而不是真正的通过/不通过限定值，以便看出一个给定的设备是否落在市面上大多数设备所在的分布位置。下面是一个使用随机数据的例子：

Gen4 眼高	所有通路之中 最小的眼高	估计的 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

结论

虽然单个的通用模板与TMT4的测试方法并不一致，但使用基于商用PCIe被测设备分布的参考模板是一种为特定被测设备建立合理的通过/不通过模板的方法。使用本文提供的分布图，TMT4的用户可以开发参考模板，这些参考模板对评估其设备相对于目前市面上的产品的健康状况很有意义。

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