PCIe应用新领域与验证挑战

Allion Labs / Alan Kao

PCIe的缘起与介绍

Peripheral Component Interconnect Express​简称 PCIe，是​一种​高速串行计算机扩展总线标准，​是 PCI 规格​的​延伸。​PCIe 总线​由​英特尔(Intel)公司​于 2004年​发表，​最初​是​针对​高速​的​声音​与​影像​串​流处理​所​设计，​后来​​用以​提升​量​测​装置​到​计算机​内存​的​数据​传输​率；​PCIe 可达​传统 PCI 总线​的 30 倍​速度。

PCIe拥有更快的速率，所以几乎取代了以往所有的内部总线（包括AGP和PCI）。现在英特尔和AMD已采用单芯片组技术，取代原有的南桥/北桥。

规格	总线宽度	工作频率	数据速率
PCI 2.3	32位	33/66 MHz	133/266 MB/s
PCI-E 1.0 X1	1位	2.5 GHz	500 MB/s（双工）
PCI-E 1.0 X4	4位	2.5 GHz	2 GB/s（双工）
PCI-E 1.0 X8	8位	2.5 GHz	4 GB/s（双工）
PCI-E 1.0 X16	16位	2.5 GHz	8 GB/s（双工）

随着科技的进步，PCB空间最小化以及存储装置可实现更快的速度。

SATA3.0理论最高带宽只有6Gbps，此类SSD实际传输速度能达到600MB/S。

而PCI- E 3.0 X4总线的带宽高达 32Gbps，此类SSD实际传输速度可以轻松突破1000MB/S大关，顶级产品甚至可以达到2000MB/S以上。

 

PCIe 在SSD上的应用- M.2 & U.2 Interface

PCIe应用将会越加广泛，界面也不仅只有标准PCIe 连接器。而会因应市场变化延伸出主流的M.2 & server与应用为主的U.2 (SFF-8639)。PC 市场mSATA渐渐被 M.2 取代， U.2 (SFF-8639)将相容SATA/SAS/NVMe。

基本上U.2与 M.2 相同，最高可以提供 32Gbps 的带宽。

既然带宽相同，为何要推出不同的接口？

一般主板面积有着相当大的限制，无法允许无限加入 M.2 插槽。另一方面，U.2 也无法在轻薄的笔记本电脑上导入，因此 M.2 与 U.2 两种接口并存是必要的事情，因为它们针对不同环境做应用。

简言之，两者差异如下：

• M.2 界面：主打轻薄的笔记本电脑/台式电脑
• U.2 (SFF-8639)界面：主打台式电脑/Server

 

M.2：

M.2有许多模块类型，主要用于PCIe应用的如下 A/B/E/M key 四种。

辨别方式为针脚缺口位置

Key	Notched pins	Application	Interface
A	8-15	WIFI/BT、NFC	PCIex2
B	12-19	SSD	PCIex2、SATA
E	24-31	WIFI/BT、NFC	PCIex2
M	59-66	SSD	PCIex4、SATA

 

U.2 (SFF-8639)：

U.2 (SFF-8639)可相容SATA/SAS/NVMe(如下图)

Photo Sources : PC PERSPECTIVE

 

百佳泰可执行的PIC-SIG compliance 测试项目如下:

 

测试环境:

Signal Quality :

Receiver Jitter Test

Link/Transaction Protocol Test:

Eye Pattern test Fail

Preset test fail:

 

PCIe测试领域适用对象:

	应用	DUT属性
Standard PCIe	System、Device	System: motherboard、IPC、server Device: Graphic card、storage
M.2 A/E Key	System、Device	System: Laptop Device: WIFI module
M.2 B/M Key	System、Device	System: Laptop、motherboard Device: M.2 SSD
U.2 (SFF-8639)	System、Device	System: server Device: U.2 storage

目前PCIe 取证还是需要厂商亲自参加PCI-SIG举办的workshop，并通过所有的compliance test。

百佳泰可以提供与workshop测试相同的测试环境，让客户提早了解以及解决产品PCIe上的问题，使得客户产品能在短短的三天内的workshop取证过程顺利，以节省时间与金钱的成本，若有任何相关疑问，还请与百佳泰联系。