PCI EXPRESS兼容性測試簡述

2006年10月，100多名工程師來到地處臺北鬧市區(qū)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說更重要的事情。他們齊聚一堂是為了參加PCI SIG第52次兼容性測試大會(見圖3)亞太區(qū)第16次會議。大會剛開始的一整天用來培訓(xùn)最新發(fā)布的PCI Express規(guī)范，隨后的四天進行兼容性測試。與會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。這不僅僅是一個星期的測試，對于許多公司來說這是在大會召開幾個月前就開始的兼容性測試過程的高潮。被認為通過測試的產(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。這個名單是一個符合PCI規(guī)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在PCI SIG一致性和互操作性測試過程中只是最后的幾步。對于互操作性產(chǎn)品的制造來說，有一個可靠的規(guī)范是第一需求。過去15年中許多市場廣泛采用的PCI SIG互連規(guī)范是這些規(guī)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(guī)范，測試規(guī)范仍不是那么顯而易見。這是由于測試規(guī)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(guī)范的過程的第一步。測試規(guī)范確定了，一系列硬件和軟件工具就被創(chuàng)造出來以在真實環(huán)境中應(yīng)用這些測試。這些工具針對成員開發(fā)的系統(tǒng)、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決定產(chǎn)品兼容性，并成為后續(xù)兼容性測試工作的一部分。

在兼容性測試大會上對PCI Express有多達4個不同的重要方面需要進行測試。PCI SIG成員可以用三種不同的系列專用硬件電路板(見圖1)和多款軟件工具來驗證他們產(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)來提供相應(yīng)的連接。利用PCI SIG提供的軟件對示波器捕獲到的數(shù)據(jù)的眼圖、抖動和部件比特率進行分析(見圖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PCI Express部件。

鏈路和事務(wù)層：部件在包級別也要進行測試，注入各種各樣的錯誤并分析其反應(yīng)。各種協(xié)議細節(jié)和邊界條件如保留字段、壞CRC、復(fù)制包等類似情況都要檢查。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PCI Express都有特殊的地址空間專門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，并作為任意實現(xiàn)的可選功能(如高級錯誤報告，設(shè)備序號等)。檢查每個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)過不止一組的測試，以驗證其系統(tǒng)BIOS對PCI Express部件做了正確配置和設(shè)置。這里再次用到PTC及其軟件，比起物理插入測試系統(tǒng)來說，該方法能模擬更為復(fù)雜的PCI Express設(shè)備等級。作為PCI Express開關(guān)的配置和設(shè)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前，所有上述的規(guī)范、程序和工具都可以提供給PCI SIG成員在其自己的實驗室內(nèi)使用。實際的兼容性測試大會的某一方面要在別處進行復(fù)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上，有16個不同系統(tǒng)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(tǒng)，這些系統(tǒng)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，兼容性測試大會上的測試是以系統(tǒng)為中心的--典型的方式是在賓館的一個套房里設(shè)置一個系統(tǒng)，插卡輪流插入其中。預(yù)登記是這項活動必不可少的一步，這樣PCI SIG可以制作一個時間表來計劃相互測試的插卡和系統(tǒng)的最大數(shù)量。這項任務(wù)看上去很艱巨，PCI SIG已經(jīng)在兼容性測試大會上運行了多于24個系統(tǒng)而仍能容納所有需要的測試。沒有這種測試結(jié)構(gòu)，就不可能有這樣的測試能力。PCI SIG“金牌”系統(tǒng)和插卡也加入到該時間表中，因此，能保證每個插卡和每個所需的“金牌”系統(tǒng)進行測試，并且保證每個系統(tǒng)都能和每個所需的“金牌”插卡進行測試。

當一個插卡來到系統(tǒng)套房進行互操作性測試時，裝上卡，系統(tǒng)被導(dǎo)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卡都是特定的，但是通常會包括一些基本的操作如文件拷貝、網(wǎng)絡(luò)連接或廠商特定的例行診斷。每個系統(tǒng)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測試的通過/未通過狀態(tài)。活動結(jié)束時，PCI SIG分析該測試單來確定哪些產(chǎn)品有資格進入產(chǎn)品集成商名單。

兼容性測試大會另一個在實驗室內(nèi)部不可復(fù)制的方面是與其它公司的同事進行聯(lián)網(wǎng)交流的機會。保密性當然是大家都關(guān)注的問題，會有適當?shù)姆椒▉泶_保未經(jīng)授權(quán)的個人不會在測試期間出現(xiàn)。另外，所有與會者都受到PCI SIG保密性條約的約束。盡管會有一些未發(fā)布的原型進行測試，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相互幫助的場面并不難見到。在這些場合中當互操作性測試失敗時，參與者能夠而且愿意附加額外的時間共同工作來確定失敗的根本原因。

會員們可以期待在亞洲舉辦的下一次PCI SIG兼容性測試大會，預(yù)計大會將于2007年10月在臺北召開。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。10月份將在東京和臺北舉行2007年APAC開發(fā)人員巡回研討會，屆時將會對PCI Express 2.0和其它PCI SIG規(guī)范作進一步的培訓(xùn)。要想早一點接受培訓(xùn)，請參加5月21至22日在加州圣何塞市舉辦的美國開發(fā)人員研討會。

作者：Richard Solomon

副總裁

PCI-SIG