當(dāng)前位置:首頁 > 測試測量 > 測試測量
[導(dǎo)讀] PCI-E標(biāo)準(zhǔn)自從推出以來,1代和2代標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)在PC和Server上逐漸普及,用于滿足高速顯卡、高速存儲設(shè)備對于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆3鲇谥С指呖偩€數(shù)據(jù)吞吐率的目的,PCI-SIG組織在2010年制定了PCI-E 3.

PCI-E標(biāo)準(zhǔn)自從推出以來,1代和2代標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)在PC和Server上逐漸普及,用于滿足高速顯卡、高速存儲設(shè)備對于高速數(shù)據(jù)傳輸的要求。出于支持更高總線數(shù)據(jù)吞吐率的目的,PCI-SIG組織在2010年制定了PCI-E 3.0,即PCI-E 3代的規(guī)范,數(shù)據(jù)速率達(dá)到8Gbps。目前,PCI-E 3.0已經(jīng)在Server和PC上廣泛應(yīng)用,而下一代PCIE4.0的推出也是指日可待。

那么PCI-E 3.0總線究竟有什么特點?對于其測試有什么特殊的地方呢?我們這里就來探討一下。

制定PCI-E 3代規(guī)范的目的主要是要在現(xiàn)有的廉價的FR4板材和接插件的基礎(chǔ)上提供比PCI-E 2代高一倍的有效數(shù)據(jù)傳輸速率,同時保持和原有1代、2代設(shè)備的兼容。別看這是個簡單的目的,但實現(xiàn)起來可不容易。

我們知道,PCI-E 2代在每對差分線上的數(shù)據(jù)傳輸速率是5Gbps,相對于1代數(shù)據(jù)速率的兩倍;而PCI-E 3代要相對于2代把速率也提高一倍,理所當(dāng)然的是把數(shù)據(jù)傳輸速率提高到10Gbps。但是就是這個10Gbps帶來了很大的問題,因為PC和Server上出于成本的考慮,普遍使用便宜的FR4的PCB板材以及廉價的接插件,如果不更換板材和接插件,很難保證10Gbps的信號還能在原來的信號路徑上可靠地傳輸很遠(yuǎn)的距離(典型距離是15~30cm)。因此PCI-SIG最終決定把PCI-E 3代的數(shù)據(jù)傳輸速率定在8Gbps。但是8Gbps比著2代的5Gbps并沒有高一倍,所以PCI-E協(xié)會決定在3代標(biāo)準(zhǔn)中把在1代和2代中使用的8b/10b編碼去掉。

我們知道,在PCI-E 1代和2代中為了保證數(shù)據(jù)的傳輸密度、直流平衡以及內(nèi)嵌時鐘的目的,會把8bit數(shù)據(jù)會編碼成10bit數(shù)據(jù)傳輸。因此,5Gbps的實際有效數(shù)據(jù)傳輸速率是5Gbps×8b/10b=4Gbps。這樣,如果在PCI-E 3代中如果不使用8b/10b編碼,其有效數(shù)據(jù)傳輸速率就能比 2代的4Gbps提高1倍。但是這樣問題又來了,數(shù)據(jù)如果不經(jīng)編碼傳輸很難保證數(shù)據(jù)傳輸密度和直流平衡,接收端的時鐘恢復(fù)電路也很容易失鎖。為了解決這個問題,PCI-E 3代里面采用了擾碼的方法,即數(shù)據(jù)傳輸前先和一個多項式進(jìn)行異或,這樣傳輸鏈路上的數(shù)據(jù)就看起來就比較有隨機(jī)性,到了接收端再用相同的多項式把數(shù)據(jù)恢復(fù)出來。

通過上述方法,PCI-E 3代就可以用8Gbps的傳輸速率實現(xiàn)比2代的5Gbps高1倍的數(shù)據(jù)傳輸速率。實際應(yīng)用中PCI-E 3代的總線上也仍然有數(shù)據(jù)編碼,不過采用的是128b/130b的編碼,編碼效率很高,由此損失的總線有效帶寬比8b/10b編碼小多了。

PCI-E 3.0 發(fā)送及接收端的變化

但是問題遠(yuǎn)沒有結(jié)束,即使數(shù)據(jù)速率只有8Gbps,要在原有的廉價PCB和接插件上實現(xiàn)可靠傳輸也還要解決一些新的問題。其中最大的問題是信號的損耗,F(xiàn)R4板材對信號高頻成分有很大衰減,而信號速率越高,其高頻成分越多,所以衰減也就更厲害。下圖是不同速率的信號經(jīng)過10英寸的FR4板材的PCB傳輸以后信號的眼圖,我們可以看到8Gbps的信號在接收端基本上看不到眼圖了,更不要說進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)接收。

為了解決這個問題,在PCI-E的1代和2代中使用了去加重(De-emphasis)技術(shù),即信號的發(fā)射端(TX)在發(fā)送信號時對跳變bit(代表信號中的高頻成分)加大幅度發(fā)送,這樣可以部分補(bǔ)償一下傳輸線路對高頻成分的衰減,從而得到比較好的眼圖。PCI-E 1代中采用了-3.5db的去加重,PCI-E 2代中采用了-3.5db和-6db的去加重。而對于3代來說,由于信號速率更高,需要采用更加復(fù)雜的去加重技術(shù),因此除了跳變bit比非跳變bit幅度增大發(fā)送以外,在跳變bit的前1個bit也要增大幅度發(fā)送,這個增大的幅度通常叫做Preshoot。下圖是PCI-E 3代中采用的預(yù)加重技術(shù)對波形的影響的例子(參考資料:PCI Express® Base Specification 3.0 )。

為了應(yīng)對復(fù)雜的鏈路環(huán)境,PCI-E 3代中規(guī)定了共11種不同的Preshoot和De-emphasis的組合,每種組合叫做一個Preset,實際應(yīng)用中Tx和Rx端可以在Link Training階段根據(jù)接收端收到的信號質(zhì)量協(xié)商出一個最優(yōu)的Preset值。下圖是11種Preset的組合(參考資料:PCI Express® Base Specification 3.0)。比如P4代表沒有任何預(yù)加重,P7代表最厲害的預(yù)加重。

那做了這些工作就夠了嗎?經(jīng)過實驗發(fā)現(xiàn),僅僅在發(fā)送端對信號高頻進(jìn)行補(bǔ)償還是不夠,于是PCI-E 3代標(biāo)準(zhǔn)中又規(guī)定在接收端(RX端)還要對信號做均衡(Equalization),從而對線路的損耗進(jìn)行進(jìn)一步的補(bǔ)償。均衡電路的實現(xiàn)難度較大,以前主要用在通信設(shè)備的背板或長電纜傳輸?shù)膱龊希F(xiàn)在也逐漸開始在計算機(jī)領(lǐng)域應(yīng)用,比如USB3.0中和SATA 6G中也采用了均衡技術(shù)。下圖是PCI-E 3.0里對均衡器的頻響特性的要求。我們可以看到均衡器的強(qiáng)弱也有很多檔可選,在Link Training階段TX和RX端會協(xié)商出一個最佳的組合(參考資料:PCI Express® Base Specification 3.0)。

經(jīng)過各種信號處理技術(shù)的結(jié)合以及大量的實驗,PCI-E 3.0總算初步實現(xiàn)了在現(xiàn)有的FR4板材和接插件的基礎(chǔ)上提供比PCI-E 2代高一倍的有效數(shù)據(jù)傳輸速率。但我們同時也看到,PCI-E 3代的芯片會變得更加復(fù)雜,系統(tǒng)設(shè)計的難度也也更大。如何保證PCI-E 3代總線工作的可靠性和很好的兼容性,就成為設(shè)計和測試人員面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機(jī)構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點,本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實性等。需要轉(zhuǎn)載請聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請及時聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫毥谦F公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

加利福尼亞州圣克拉拉縣2024年8月30日 /美通社/ -- 數(shù)字化轉(zhuǎn)型技術(shù)解決方案公司Trianz今天宣布,該公司與Amazon Web Services (AWS)簽訂了...

關(guān)鍵字: AWS AN BSP 數(shù)字化

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認(rèn)證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動 BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運行,同時企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險,如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對日本游戲市場的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會開幕式在貴陽舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機(jī) 衛(wèi)星通信

要點: 有效應(yīng)對環(huán)境變化,經(jīng)營業(yè)績穩(wěn)中有升 落實提質(zhì)增效舉措,毛利潤率延續(xù)升勢 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競爭力 堅持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強(qiáng)核心競爭優(yōu)勢...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運營商 數(shù)字經(jīng)濟(jì)

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺與中國電影電視技術(shù)學(xué)會聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會上宣布正式成立。 活動現(xiàn)場 NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會上,軟通動力信息技術(shù)(集團(tuán))股份有限公司(以下簡稱"軟通動力")與長三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉