PCI EXPRESS兼容性測試簡(jiǎn)述

2006年10月，100多名工程師來(lái)到地處臺北鬧市區的Westin酒店。他們不是為新游戲機的發(fā)布，而是為了一件最終對于游戲體驗來(lái)說(shuō)更重要的事情。他們齊聚一堂是為了參加PCI SIG第52次兼容性測試大會(huì )(見(jiàn)圖3)亞太區第16次會(huì )議。大會(huì )剛開(kāi)始的一整天用來(lái)培訓最新發(fā)布的PCI Express規范，隨后的四天進(jìn)行兼容性測試。與會(huì )人員相互對照地測試產(chǎn)品和器件并分享多方面的PCI Express知識。這不僅僅是一個(gè)星期的測試，對于許多公司來(lái)說(shuō)這是在大會(huì )召開(kāi)幾個(gè)月前就開(kāi)始的兼容性測試過(guò)程的高潮。被認為通過(guò)測試的產(chǎn)品就有資格加入擁有200多位其它成員的PCI SIG產(chǎn)品集成商名單。這個(gè)名單是一個(gè)符合PCI規范兼容標準的部件目錄。

像2006年10月舉行的這樣的兼容性測試大會(huì )在PCI SIG一致性和互操作性測試過(guò)程中只是最后的幾步。對于互操作性產(chǎn)品的制造來(lái)說(shuō)，有一個(gè)可靠的規范是第一需求。過(guò)去15年中許多市場(chǎng)廣泛采用的PCI SIG互連規范是這些規范可靠性的最好佐證。盡管是由PCI SIG工作組成員產(chǎn)生并直接符合互連規范，測試規范仍不是那么顯而易見(jiàn)。這是由于測試規范要服從于測試定義，該測試定義是確認某部件符合互連規范的過(guò)程的第一步。測試規范確定了，一系列硬件和軟件工具就被創(chuàng )造出來(lái)以在真實(shí)環(huán)境中應用這些測試。這些工具針對成員開(kāi)發(fā)的系統、插卡和芯片做了試運行，對其正確性做了仔細檢查。最終，測試工具被認可正式用來(lái)決定產(chǎn)品兼容性，并成為后續兼容性測試工作的一部分。

在兼容性測試大會(huì )上對PCI Express有多達4個(gè)不同的重要方面需要進(jìn)行測試。PCI SIG成員可以用三種不同的系列專(zhuān)用硬件電路板(見(jiàn)圖1)和多款軟件工具來(lái)驗證他們產(chǎn)品的這些方面。

圖1：從左至右分別是：確認PCI Express產(chǎn)品所需的兼容性測試基板(CBB)，兼容性測試負載板(CLB)和協(xié)議測試卡(PTC)。

物理層：要對所有部件的物理層進(jìn)行測試--電氣信號位于PCI Express的中心。對于主板，用兼容性測試負載板(CLB)來(lái)連接示波器和任意不同寬度的PCI Express插槽。對于插卡，用兼容性測試基板 (CBB)來(lái)提供相應的連接。利用PCI SIG提供的軟件對示波器捕獲到的數據的眼圖、抖動(dòng)和部件比特率進(jìn)行分析(見(jiàn)圖2)。這些測試用于驗證PCI Express部件具有互操作性所需的正確的發(fā)送眼圖和信號幅度。

圖2：SIGTEST軟件在分析一個(gè)PCI Express部件。

鏈路和事務(wù)層：部件在包級別也要進(jìn)行測試，注入各種各樣的錯誤并分析其反應。各種協(xié)議細節和邊界條件如保留字段、壞CRC、復制包等類(lèi)似情況都要檢查。圖1所示協(xié)議測試卡(PTC)及其相關(guān)軟件為主板和插卡提供這項功能。

配置空間：每個(gè)PCI Express都有特殊的地址空間專(zhuān)門(mén)用于配置和控制機制。PCI Express配置測試軟件工具用于分析和測試每個(gè)PCI Express部件的這些方面。要檢查特殊寄存器特性，并作為任意實(shí)現的可選功能(如高級錯誤報告，設備序號等)。檢查每個(gè)部件以保證其支持所需的PCI電源管理功能。

平臺BIOS測試：PCI Express主板要經(jīng)過(guò)不止一組的測試，以驗證其系統BIOS對PCI Express部件做了正確配置和設置。這里再次用到PTC及其軟件，比起物理插入測試系統來(lái)說(shuō)，該方法能模擬更為復雜的PCI Express設備等級。作為PCI Express開(kāi)關(guān)的配置和設置，需要測試存儲器和I/O地址空間分配。

在將產(chǎn)品帶到兼容性測試大會(huì )前，所有上述的規范、程序和工具都可以提供給PCI SIG成員在其自己的實(shí)驗室內使用。實(shí)際的兼容性測試大會(huì )的某一方面要在別處進(jìn)行復制是非常困難和昂貴的--比如PCI產(chǎn)品和其它成員產(chǎn)品的互操作性測試。例如，2006年10月在臺北舉行的兼容性測試大會(huì )上，有16個(gè)不同系統和90種不同插卡參加兼容性測試！此外，PCI SIG還提供了一批“金牌”系統，這些系統已經(jīng)被確定為完全兼容，并為插卡測試提供已確定良好的平臺。

通常，兼容性測試大會(huì )上的測試是以系統為中心的--典型的方式是在賓館的一個(gè)套房里設置一個(gè)系統，插卡輪流插入其中。預登記是這項活動(dòng)必不可少的一步，這樣PCI SIG可以制作一個(gè)時(shí)間表來(lái)計劃相互測試的插卡和系統的最大數量。這項任務(wù)看上去很艱巨，PCI SIG已經(jīng)在兼容性測試大會(huì )上運行了多于24個(gè)系統而仍能容納所有需要的測試。沒(méi)有這種測試結構，就不可能有這樣的測試能力。PCI SIG“金牌”系統和插卡也加入到該時(shí)間表中，因此，能保證每個(gè)插卡和每個(gè)所需的“金牌”系統進(jìn)行測試，并且保證每個(gè)系統都能和每個(gè)所需的“金牌”插卡進(jìn)行測試。

當一個(gè)插卡來(lái)到系統套房進(jìn)行互操作性測試時(shí)，裝上卡，系統被導入Windows或Linux環(huán)境。參與測試的人員驗證該卡獲得檢測和配置，并展示該卡的功能。這項功能性測試對每一類(lèi)卡都是特定的，但是通常會(huì )包括一些基本的操作如文件拷貝、網(wǎng)絡(luò )連接或廠(chǎng)商特定的例行診斷。每個(gè)系統和插卡都有一張測試單，上面有所有參與測試者的簽字，并表明他們參與的每個(gè)測試的通過(guò)/未通過(guò)狀態(tài)?；顒?dòng)結束時(shí)，PCI SIG分析該測試單來(lái)確定哪些產(chǎn)品有資格進(jìn)入產(chǎn)品集成商名單。

兼容性測試大會(huì )另一個(gè)在實(shí)驗室內部不可復制的方面是與其它公司的同事進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)交流的機會(huì )。保密性當然是大家都關(guān)注的問(wèn)題，會(huì )有適當的方法來(lái)確保未經(jīng)授權的個(gè)人不會(huì )在測試期間出現。另外，所有與會(huì )者都受到PCI SIG保密性條約的約束。盡管會(huì )有一些未發(fā)布的原型進(jìn)行測試，而且在同一幢大樓中有各種不同的競爭對手，但這些活動(dòng)的環(huán)境是相當友好和積極的。從其它競爭對手公司尋找工程師來(lái)相互幫助的場(chǎng)面并不難見(jiàn)到。在這些場(chǎng)合中當互操作性測試失敗時(shí)，參與者能夠而且愿意附加額外的時(shí)間共同工作來(lái)確定失敗的根本原因。

會(huì )員們可以期待在亞洲舉辦的下一次PCI SIG兼容性測試大會(huì )，預計大會(huì )將于2007年10月在臺北召開(kāi)。早一些的測試是計劃于6月4日至8日和8月6日至10日在美國加州Milpitas市舉行的美國兼容性測試大會(huì )。10月份將在東京和臺北舉行2007年APAC開(kāi)發(fā)人員巡回研討會(huì )，屆時(shí)將會(huì )對PCI Express 2.0和其它PCI SIG規范作進(jìn)一步的培訓。要想早一點(diǎn)接受培訓，請參加5月21至22日在加州圣何塞市舉辦的美國開(kāi)發(fā)人員研討會(huì )。

作者：Richard Solomon

副總裁

PCI-SIG