主板高速串行总线解析与测试需求分析示波器

发表于 2018-09-11 10:26:00 收藏 已收藏
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主板高速串行总线解析与测试需求分析示波器

发表于 2018-09-11 10:26:00
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  主板一直是高速串行总线云集的重镇,也是高端示波器厂商必争之地。但作为一般用户极少关注背后的技术,即使是电脑发烧友也很少有人对这些高速串行总线进行深入了解。本文试图从当今最顶级的芯片组开始,简单说明一下这些芯片组上的高速总线和所要用到的测试设备。

  1X58

   PC芯片组上的高速总线和测试需求

  Intel的X58芯片组是如今PC上最高端的芯片组,也是唯一支持IntelI7CPU的芯片组,该芯片组除了集成了最为常见的高速串行总线外,还有一个最大的特大即使支持Intel自身的QPI总线。I7相对于Intel以往的CPU最大区别是像AMDK8那样集成了内存控制器,并且支持3通道DDR3内存。X58支持36Lane的PCIEG2,支持CroosFire,通过NVIDIA的授权可以直接支持SLI。下面来看看这些高速串行总线的测试要求。

  QPI

   PC芯片组上的高速总线和测试需求

  Intel的QuickPathInterface是在I7cpu上首次推出的,采用了类似于PCIE的点对点(peertopeer)传输,替代了以前并行的FSB。QPI的bitrate有两种一种是4.8Gbps,另一种是6.4Gbps。对于6.4Gbps的QPI来说,采用32bit传输时,带宽能达到25.6GB/s。相对于1600MHz的FSB的带宽12.8GB/s来说,带宽提高了一倍。相对于AMD的HT3.0具有的5.2Gbps的bitrate和32bit传输时的20.8GB/s的带宽亦是胜出。同时QPI不但可用于CPU和北桥芯片之间的互联,还能用于多核处理器之间的内部互联,以及与内存控制器之间的互联。

  由于QPI6.4Gbps的基波是3.2GHz,1.8bitrate是11.52GHz,5次谐波是16GHz,所以要求带宽在16GHz的示波器才能测试,Tektronix和LeCroy都有带宽在16GHz以上的示波器,但LeCroy目前还没有QPI的测试方案,业界也只有Tektronix第一家推出基于示波器的QPI测试解决方案,而Agilent则是推出了比特误码率测试仪J-BERTN4903B。

  PCIExpress2.0

   PC芯片组上的高速总线和测试需求

  PCIEG2的bitrate是5Gbps,基波频率2.5GHz,1.8xbitrate是9GHz,5次谐波是12.5GHz,除了AgilentDSO91304的带宽只有13GHz,刚好能满足5次谐波的要求以外,Tektronix和LeCroy都有带宽在12.5GHz以上的示波器,而Tektronix的示波器在板卡制造商中更加普及。

  SATA3Gbps

   PC芯片组上的高速总线和测试需求

  SATA3Gbps,俗称SATA2,基波频率1.5GHz,1.8xbitrate是5.4GHz,5次谐波是7.5GHz,需要8GHz的带宽的示波器,这个Agilent,Tekronix,LeCroy都能满足。

  DDR3

   PC芯片组上的高速总线和测试需求

  DDR3从800MHz起跳,符合规范的最高的有1600MHz。X58支持带宽为8.5GB/S的DDR3-1066,bitrate1.066Gbps,基波533MHz,1.8xbitrate是1.9188GHz,5次谐波2665。Agilent和Tektronix都推出了DDR3的测试解决方案。

  USB2.0HighSpeedUSB2.0可以说是高速串行总线的入门级别,bitrate只有480Mbps,基波240MHz,1.8xbitrate是864MHz,5次谐波1.2GHz。事实上USB认定组织认为1GHz带宽的示波器就能满足USB2.0HighSpeed的一致性测试。

  另外,X58与ICH10之间的DMI总线是基于PCIEG2x4,带宽2GB/s,这个类似于AMD南北桥互联的A-link(同样基于PCIEG2X4)。

  2.RD790FX

  

  和x58相对的,AMD的竞争产品是RD790,最高端的是RD790FX。790FX原生支持40LanePCIEG2,其中32lane被分配给显卡可以组成2x16和4x8的交火,6lane被分配给外设,另外4lane组成了Alink用来连接南北桥。

  和X58不同的地方在于,CPU和RD790FX之间是通过HT3.0连接,内存也仅支持DDR2。

  双通道交火系统

  对于像PCIE,SATA,DDR,USB这样的标准高速串行总线,板卡制造厂商通常使用Intel的Sigtest来测试,由于Sigtest可以分析Agilent,Tektronix,LeCroy三家示波器捕获的波形,此时示波器只当做数据采集卡,大大降低了对仪器的依赖(因示波器厂商的眼图和抖动分析算法有差别,导致测试结果不一致或者不具备可比性),同时sigtest能生成标准的测试报告,深受制造厂商的欢迎。但sigtest不大适用于debug,因为Sigtest可分析的数据有限,能够设置的PLL带宽也有限,仅适用于主板和显卡的一致性测试。

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