Ensayo de interfaz digital de alta velocidad, ensayo PCIe

Soluciones para pruebas de PCIe

Pruebas de PCIe (componente periférico interconexión express)

Nuestros osciloscopios cumplen, prácticamente todos los requisitos que se necesitan para probar las transmisiones de datos PCIe, así como las propiedades de la señal , tanto duranteel desarrollo como para ensayos de conformidad de PCIe. En la capa física, los analizadores de redespueden proporcionar la máxima precisión para las pruebas de integridad de señal. Con una configuración del analizador de redesautomatizada exclusivamente proporcionada por Rohde & Schwarz, se reducen de manera drástica los tiempos que se necesitan para probarlos parámetros de integridad de señal y aumentar la confiabilidad de las pruebaspara cables y conectores PCIe con cuatro o más carriles con la especificación 5.0 o 6.0.

PCIe es el estándar de facto para interconectar un servidor o una tarjeta madre, con el procesador principal, así como con los periféricos integrados (chips que se encuentran montados en la superficie ) y los «plug in» (tarjetas de expansión) periféricos, como tarjetas gráficas, de memoria o módulos «add-in». Para los fabricantes de PC, así como proveedores de chips y módulos «plug-in» en toda la industria, es una tarea esencial verificar las interfaces PCIedurante el desarrollo y posteriormente comprobar el funcionamiento y el control de calidad de la producción.

Se introdujo por primera vez en 2003 como PCIe 1.0 con un ancho de banda de 8 GB/s que se ejecuta a una frecuencia de 2.5 GHz y permite una transferencia de datos de 2.5 GT/s, PCI-SIG(grupo de interés especial) ha lanzado una nueva versiónque se mejora cada dos años , esto hace que en cada mejora se duplique su rendimiento. La última versión lanzada en 2022 es PCIe 6.0 con un ancho de banda de 256 GB/s que se ejecuta a una frecuencia de 32 GHz y admite una transferencia de datos de 64 GT/s. Las velocidades de transferencia de datos se muestran como transferencias por segundo,, no como tasa de bits. Esto se debe a que la codificación de transmisión convierte los bits de datos en un número mayor de caracteres de transmisión a fin de reducir los errores de transmisión ocasionados por una cantidad mayor de información a transmitir. Tanto para PCI 1.0 como para 2.0 se utiliza la codificación 8b/10b, para PCI 3.0 la sobrecarga de transmisión se reduce en gran manera con la codificación 128b/130b. Al alcanzar un equilibrio entre la corriente continua y una limitada disparidad (a largo plazo se trasmite, un 50% de «1» y un 50% de «0») se reducen las transmisiones de error.

Mientras que 128/130b reduce la sobrecarga del protocolo del 25 % al 1.5 %, también se reduce la corrección de errores de transmisión basada en el protocolo. A fin de compensar la respuesta en frecuencia en el canal a frecuencias más altas, PCIe 3.0 adiciona la ecualización del receptor. Sofisticados algoritmos pretenden crear filtros digitales que se adapten a la pérdida de canal en el receptor.

Los PCIe se conectan por medio de 1 o más carriles en una ranura. Un carril contiene un par de líneas diferenciales de transmisión y recepción por lo que cada carril es un flujo «full-duplex» que transporta paquetes de datos. Las ranuras PCIe pueden contener de uno a treinta y dos carriles, en potencias de dos. El conteo de los carriles se escribe con un prefijo «x» (por ejemplo, x16 representa una tarjeta o ranura de dieciséis carriles), siendo x16 el tamaño más grande que comúnmente se utiliza. Una ranura x1 transmite datos a 1 bit por ciclo, y una X16 a 16 bits por ciclo. Tanto en términos de ranuras como de versiones PCIe es completamente compatible con versiones/ranuras anteriores, el tamaño de la ranura más pequeño y la versión más baja determinan la velocidad de transferencia de datos.

La implementación comercial de PCIe se encuentra varias versiones detrás del último estándar. Aún hay disponibles más tarjetas madres PCle 3.0 que 4.0, que a su vez sobrepasan en número a las 5.0, el número de aplicaciones que requieren velocidades de transferencia de datos de más de 16 GT/s es muy limitado. Para procesadores más sencillos que ejecutan dispositivos industriales y comerciales, PCIe 1.0 proporciona un rendimiento más que suficiente.

Su reto en las pruebas de PCIe

  • Para cables y conectores PCIe con cuatro o más carriles que utilizan la especificación 5.0 o 6.0, ¿cómo probar de manera confiable la integridad de señal que requiere de cientos de mediciones, así como de una escala de tiempo aceptable y con procedimientos de prueba adecuados? Debe considerarse que es necesario ajustar las mediciones a los diferentes requisitos durante el desarrollo, los ensayos de conformidad y la producción.
  • ¿Cómo leer el contenido de los mensajes de PCIe? Una consecuencia de la codificación de transmisión que convierte los bits de datos en un número mayor de caracteres de transmisión es que no es posible la lectura de datos directamente del flujo de datos. Los algoritmos de ecualización del receptor añaden una complicación adicional a la decodificación de los contenidos del mensaje.
  • Cómo evaluar la calidad y la integridad de señal de la transmisión de datos, y verificar el cumplimiento de las tolerancias al jitter.
  • Los ensayos de conformidad consisten en una serie de procedimientos que deben seguirse al pie de la letra a fin de que los resultados sean válidos; hay que estar seguros de que las pruebas de conformidad se realicen correctamente. Una complicación adicional en los procedimientos de pruebas de PCIe es la necesidad de seleccionar de entre varias señales de prueba la correcta para cada prueba.

Nuestras soluciones para pruebas de PCIe

Para cables y conectores PCIe que cumplen con la especificación 5.0 o 6.0, pueden medirse todos los parámetros de integridad de señal que se necesitan con una configuración automatizada que incluye un analizador de redes R&S®ZNB43para mediciones, la plataforma de control y conmutación abierta R&S®OSP320 para la conmutación multipuerto, y la opción para automatizar los procedimientos de prueba R&S®ZNrun-K440.

Tanto el osciloscopio R&S®RTO64, como el R&S®RTPproporcionan el rendimiento que se necesita para investigar las señales de PCIe 1.0 y PCIe 2.0. El R&S®RTP también puede investigar las señales de PCIe 3.0. Las opciones de PCIe dedicadas para ambos osciloscopios proporcionan disparo y decodificación de señales de PCIe a fin de depurar y verificar el rendimiento:

  • PCIe 1.0 con un R&S®RTO64 o R&S®RTP (anchos de bandas de 6 a 16 GHz). Ejecute todos los ensayos de conformidad de PCIe 1.0 para todos los tamaños de ranura (x1/4/8/16) para una velocidad máxima de transferencia de datos de 2.5 GT/s, con la opción K81. Disparo, decodificación y búsqueda del detalle del protocolo con la opción K72.
  • PCIe 2.0 en un R&S®RTO64 o R&S®RTP (anchos de bandas de 6 a 16 GHz). Ejecute todos los ensayos de conformidad de PCIe 1.0 en PCle 2.0 para todos los tamaños de ranura (x1/4/8/16) a una velocidad máxima de transferencia de datos de 2.5 GT/s, con un R&S®RTO64 o la máxima de transferencia de datos (5.0 GT/s), con el R&S®RTP y la opción K81. Disparo, decodificación y búsqueda del detalle del protocolo con la opción K72.
  • PCIe 3.0 en un R&S®RTP (anchos de banda de 13 a 16 GHz). Ejecute todos los ensayos de conformidad de PCIe 3.0 para todos los tamaños de ranura (x1/4/8/16) para una velocidad máxima de transferencia de datos de 8 GT/s, con la opción K83. Disparo, decodificación y búsqueda del detalle del protocolo con la opción K73. Disparo en datos decodificados con la opción K140/K141.

El ancho de banda del osciloscopio es el factor de mayor importancia para determinar que señales pueden adquirirse y para qué propósito de prueba. Para depurar el ancho de banda debe abarcarse el tercer armónico de la frecuencia fundamental de la señal requerida, y para los ensayos de conformidad el quinto armónico.

A fin de simplificar y automatizar los procedimientos para realizar ensayos de conformidad con osciloscopios, el R&S®ScopeSuiteincluye:

  • Un asistente gráfico completo que lo guiará través de todos los procedimientos de conformidad de principio fin.
  • Control automatizado de todos los ajustes que el osciloscopio necesita, así como de las secuencias de los ensayos de conformidad.
  • Informes de pruebas configurables para documentar los resultados de los ensayos.

Rohde & Schwarz también suministra todos los accesorios necesarios, como sondas de alta velocidad para depuración de PCIe, pruebas de integridad señal y de conformidad, así como validación.

Para pruebas de interfaz PCIe, los analizadores de redes de Rohde & Schwarz (R&S®ZNA, R&S®ZNB) proporcionan mediciones de integridad de señal con un rango dinámico y un ancho de banda máximo que superan holgadamente todos los requisitos de PCIe. Para ambas familias de analizadores, la opción K2 junto con la K20 proporciona un análisis en el dominio del tiempo que incluye diagramas de ojo y análisis simultáneo del dominio de la frecuencia.

Ventajas de nuestras soluciones para pruebas de PCIe

En todas las etapas de desarrollo de ineterconexiones y cables desde I+D hasta la producción, un analizador de redes automatizado gestiona todas las configuraciones del procedimiento de prueba con total confiabilidad, además reduce la duración de las pruebas en un factor de 10 o más.

Siéntase seguro de que los resultados de sus ensayos de conformidad son válidos. Todas las opciones de los ensayos de conformidad de Rohde & Schwarz implementan completamente el software para ensayos de conformidad oficial de grupo de interés especial de PCI (PCI-SIG) para pruebas de calidad de señal y de reloj de referencia, así como verificación del diagrama de ojo.

Los ensayos de conformidad requieren de diversos patrones de señales de prueba. Con el generador de formas de ondas arbitrarias (opción B6) instalado, los osciloscopios de Rohde & Schwarz cambian de manera automática entre las señales de prueba según se lo requiera, esto permite disminuir el tiempo de la prueba y asegura que siempre se seleccione la forma de onda correcta.

Con la opción B7 como fuente de impulsos para el desvío de canal se compensa el sesgo entre canales del osciloscopio a frecuencias más altas de PCIe.

El R&S®RTPincluye el conjunto más completo de herramientas para depuración y análisis de PCIe disponible en el mercado:

  • Disparo y búsqueda de detalles de protocolos como paquetes de capas de transacción (TLP), capa de datos.
  • Paquetes, conjuntos ordenados y errores. Nivel de decodificación seleccionable desde los bits hasta el contenido final del protocolo, para satisfacer sus necesidades.
  • Una consecuencia de la codificación de transmisión es que no es posible leer los datos directamente del flujo de datos. EL R&S®RTP- K140/141incluye la recuperación de datos de reloj, que extrae el reloj embebido de la señal a fin de que puedan disparase los datos decodificados, una herramienta muy potente para depuración.
  • Compensación de ecualización del receptor por pérdida de integridad de señal en el receptor, que proporciona tanto una recuperación precisa de bits como una baja tasa de bits erróneos para PCIe 3.0. En las funciones de disparo y decodificación se incluyen los dos algoritmos de ecualización de receptor más comunes; ecualización lineal de tiempo continuo (CTLE) y retroalimentación por decisión (DFE), también incluye el filtrado no lineal.
  • Los diagramas de ojo proporcionan una herramienta gráfica fácil de utilizar para evaluar tanta la calidad como la integridad de las señales de datos. Basado en el exclusivo hardware de disparo digital para osciloscopios de Rohde & Schwarz, el R&S®RTP- K136/K137proporciona un análisis de ojo en tiempo casi real para interfaces digitales de alta velocidad como PCIe.
  • Es un requisito de PCle la conformidad con las tolerancias de jitter (interferencias de sincronización de señal). Analice el jitter con la opción R&S®RTP-K133.

Es inevitable la pérdida de señal entre el punto de adquisición de una señal y el momento en el que alcanza la entrada del instrumento de medición, debido a las sondas, adaptadores y cables en la configuración. Cuanto más alta sea la frecuencia, mayor será la perdida de señal. La opción R&S®RTP K122incluye una configuración fácil de utilizar para especificar los componentes a compensar, a fin de corregir las pérdidas de transmisión por medio de cálculos en función de los parámetros-S.

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