PCI EXPRESS兼容性測(cè)試簡(jiǎn)述

2006年10月，100多名工程師來(lái)到地處臺(tái)北鬧市區(qū)的Westin酒店。他們不是為新游戲機(jī)的發(fā)布，而是為了一件最終對(duì)于游戲體驗(yàn)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(cè)試大會(huì)(見(jiàn)圖3)亞太區(qū)第16次會(huì)議。大會(huì)剛開始的一整天用來(lái)培訓(xùn)最新發(fā)布的PCI Express規(guī)范，隨后的四天進(jìn)行兼容性測(cè)試。與會(huì)人員相互對(duì)照地測(cè)試產(chǎn)品和器件并分享多方面的PCI Express知識(shí)。這不僅僅是一個(gè)星期的測(cè)試，對(duì)于許多公司來(lái)說(shuō)這是在大會(huì)召開幾個(gè)月前就開始的兼容性測(cè)試過(guò)程的高潮。被認(rèn)為通過(guò)測(cè)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(guī)范兼容標(biāo)準(zhǔn)的部件目錄。

像2006年10月舉行的這樣的兼容性測(cè)試大會(huì)在PCI SIG一致性和互操作性測(cè)試過(guò)程中只是最后的幾步。對(duì)于互操作性產(chǎn)品的制造來(lái)說(shuō)，有一個(gè)可靠的規(guī)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(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(cè)試規(guī)范仍不是那么顯而易見(jiàn)。這是由于測(cè)試規(guī)范要服從于測(cè)試定義，該測(cè)試定義是確認(rèn)某部件符合互連規(guī)范的過(guò)程的第一步。測(cè)試規(guī)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(yīng)用這些測(cè)試。這些工具針對(duì)成員開發(fā)的系統(tǒng)、插卡和芯片做了試運(yùn)行，對(duì)其正確性做了仔細(xì)檢查。最終，測(cè)試工具被認(rèn)可正式用來(lái)決定產(chǎn)品兼容性，并成為后續(xù)兼容性測(cè)試工作的一部分。

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

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

物理層：要對(duì)所有部件的物理層進(jìn)行測(cè)試--電氣信號(hào)位于PCI Express的中心。對(duì)于主板，用兼容性測(cè)試負(fù)載板(CLB)來(lái)連接示波器和任意不同寬度的PCI Express插槽。對(duì)于插卡，用兼容性測(cè)試基板 (CBB)來(lái)提供相應(yīng)的連接。利用PCI SIG提供的軟件對(duì)示波器捕獲到的數(shù)據(jù)的眼圖、抖動(dòng)和部件比特率進(jìn)行分析(見(jiàn)圖2)。這些測(cè)試用于驗(yàn)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(hào)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(jí)別也要進(jìn)行測(cè)試，注入各種各樣的錯(cuò)誤并分析其反應(yīng)。各種協(xié)議細(xì)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(cè)試卡(PTC)及其相關(guān)軟件為主板和插卡提供這項(xiàng)功能。

配置空間：每個(gè)PCI Express都有特殊的地址空間專門用于配置和控制機(jī)制。PCI Express配置測(cè)試軟件工具用于分析和測(cè)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(xiàn)的可選功能(如高級(jí)錯(cuò)誤報(bào)告，設(shè)備序號(hào)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(tái)BIOS測(cè)試：PCI Express主板要經(jīng)過(guò)不止一組的測(cè)試，以驗(yàn)證其系統(tǒng)BIOS對(duì)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(cè)試系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，該方法能模擬更為復(fù)雜的PCI Express設(shè)備等級(jí)。作為PCI Express開關(guān)的配置和設(shè)置，需要測(cè)試存儲(chǔ)器和I/O地址空間分配。

在將產(chǎn)品帶到兼容性測(cè)試大會(huì)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(shí)驗(yàn)室內(nèi)使用。實(shí)際的兼容性測(cè)試大會(huì)的某一方面要在別處進(jìn)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(cè)試。例如，2006年10月在臺(tái)北舉行的兼容性測(cè)試大會(huì)上，有16個(gè)不同系統(tǒng)和90種不同插卡參加兼容性測(cè)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(cè)試提供已確定良好的平臺(tái)。

通常，兼容性測(cè)試大會(huì)上的測(cè)試是以系統(tǒng)為中心的--典型的方式是在賓館的一個(gè)套房里設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)，插卡輪流插入其中。預(yù)登記是這項(xiàng)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(jì)劃相互測(cè)試的插卡和系統(tǒng)的最大數(shù)量。這項(xiàng)任務(wù)看上去很艱巨，PCI SIG已經(jīng)在兼容性測(cè)試大會(huì)上運(yùn)行了多于24個(gè)系統(tǒng)而仍能容納所有需要的測(cè)試。沒(méi)有這種測(cè)試結(jié)構(gòu)，就不可能有這樣的測(cè)試能力。PCI SIG“金牌”系統(tǒng)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(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，并且保證每個(gè)系統(tǒng)都能和每個(gè)所需的“金牌”插卡進(jìn)行測(cè)試。

當(dāng)一個(gè)插卡來(lái)到系統(tǒng)套房進(jìn)行互操作性測(cè)試時(shí)，裝上卡，系統(tǒng)被導(dǎo)入Windows或Linux環(huán)境。參與測(cè)試的人員驗(yàn)證該卡獲得檢測(cè)和配置，并展示該卡的功能。這項(xiàng)功能性測(cè)試對(duì)每一類卡都是特定的，但是通常會(huì)包括一些基本的操作如文件拷貝、網(wǎng)絡(luò)連接或廠商特定的例行診斷。每個(gè)系統(tǒng)和插卡都有一張測(cè)試單，上面有所有參與測(cè)試者的簽字，并表明他們參與的每個(gè)測(cè)試的通過(guò)/未通過(guò)狀態(tài)?；顒?dòng)結(jié)束時(shí)，PCI SIG分析該測(cè)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(cè)試大會(huì)另一個(gè)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部不可復(fù)制的方面是與其它公司的同事進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)交流的機(jī)會(huì)。保密性當(dāng)然是大家都關(guān)注的問(wèn)題，會(huì)有適當(dāng)?shù)姆椒▉?lái)確保未經(jīng)授權(quán)的個(gè)人不會(huì)在測(cè)試期間出現(xiàn)。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(cè)試，而且在同一幢大樓中有各種不同的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，但這些活動(dòng)的環(huán)境是相當(dāng)友好和積極的。從其它競(jìng)爭(zhēng)對(duì)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(dāng)互操作性測(cè)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(cè)試大會(huì)，預(yù)計(jì)大會(huì)將于2007年10月在臺(tái)北召開。早一些的測(cè)試是計(jì)劃于6月4日至8日和8月6日至10日在美國(guó)加州Milpitas市舉行的美國(guó)兼容性測(cè)試大會(huì)。10月份將在東京和臺(tái)北舉行2007年APAC開發(fā)人員巡回研討會(huì)，屆時(shí)將會(huì)對(duì)PCI Express 2.0和其它PCI SIG規(guī)范作進(jìn)一步的培訓(xùn)。要想早一點(diǎn)接受培訓(xùn)，請(qǐng)參加5月21至22日在加州圣何塞市舉辦的美國(guó)開發(fā)人員研討會(huì)。

作者：Richard Solomon

副總裁

PCI-SIG