PCI Express（PCIe）是有史以來應用最為廣泛且可擴展的互連技術。作為PCIe IP解決方案的領先供應商，新思科技很高興地宣布，其PCIe 5.0 IP解決方案（包含數(shù)字控制器和物理層（PHY））正式通過了PCI-SIG 5.0合規(guī)性測試，成為首個入選5.0集成商名單的IP產(chǎn)品。這使得PCIe 5.0片上系統(tǒng)（SoC）設計的早期開發(fā)成為可能，確保開發(fā)者能夠集成最新的高速接口，從而保證其產(chǎn)品可以通過合規(guī)性測試，并在整個PCIe生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)實現(xiàn)可靠的互操作性。

其中，新思科技CXL 2.0控制器IP是首個入選PCIe 5.0集成商名單的此類控制器。PCIe是大數(shù)據(jù)傳輸應用的理想選擇，而CXL非常適合用于加速器、協(xié)處理器和其他共享同一內(nèi)存空間數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。

觀看視頻，了解新思科技CXL 2.0 IP合規(guī)性測試和與Teladyne LeCroy Z516 Exerciser的互操作性演示。

外設組件互連特別興趣小組（PCI-SIG）是管理外設組件輸入/輸出數(shù)據(jù)傳輸標準化方法的機構。該社區(qū)由800多家企業(yè)成員組成，專注于開發(fā)基于不同規(guī)范的可互操作產(chǎn)品，包括為企業(yè)、通信和移動平臺等不同應用而設計的PCIe框架。PCIe 5.0規(guī)范將數(shù)據(jù)傳輸速度和帶寬能力提高至32 GT/s的最大鏈路速度，帶寬則最高可達128 GB/s。

本文將介紹PCIe合規(guī)性的幾大優(yōu)勢、具體的合規(guī)性測試過程，5.0標準與前幾代PCIe的區(qū)別，以及在設計符合PCIe標準的解決方案時需要考慮哪些建議。

為何PCIe合規(guī)性如此重要？

新興的創(chuàng)新離不開更高的CPU速度、更快的內(nèi)存存儲和高性能的消費電子設備，這些都要求系統(tǒng)互連具有更出色的帶寬可擴展性。PCIe架構等行業(yè)標準能夠確保這些要求在數(shù)據(jù)中心、人工智能/機器學習、云計算等眾多細分市場都得到滿足。

在芯片設計領域，人們關注的一大問題是如何確保市場上的所有產(chǎn)品能夠協(xié)同工作，而PCI-SIG合規(guī)性測試能夠起到這方面的作用。各家公司攜帶自己的產(chǎn)品參加PCI-SIG合規(guī)性研討會，以確認產(chǎn)品符合PCIe規(guī)范的關鍵要求，更重要的是，確保這些產(chǎn)品不管是來自客戶還是其他生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴，都能夠與其他產(chǎn)品進行互操作。

雖然內(nèi)測可以在一定程度上檢查這種跨供應商的功能兼容性，但通過PCIe合規(guī)性測試則能更有力地說明，相應產(chǎn)品與其他供應商的產(chǎn)品的互操作性已經(jīng)得到了各位行業(yè)領袖的全面驗證。俗話說，“實踐是最好的證明”。有了該合規(guī)性保障，開發(fā)者在構建芯片時便可以自信地認為，他們的設備將能與市場上的其他設備協(xié)同工作。

經(jīng)過實踐驗證的互操作性：

通過PCIe合規(guī)測試

無論是PCIe 5.0標準，還是任何其他PCIe標準，通過相關的合規(guī)性測試，都不是一件容易的事。該流程包括兩種不同的測試類別：互操作性測試和Gold Suite測試。這些測試在PCI-SIG合規(guī)性研討會上進行，也是PCI-SIG成員開發(fā)者之間在完成眾多開發(fā)工作后得到的成果。這些成員制定了一套測試與規(guī)范，旨在衡量每個產(chǎn)品是否符合關鍵的規(guī)格參數(shù)，并確保與其他設備的兼容性。

互操作性測試是“plugfest”測試的一部分。這一環(huán)節(jié)更類似于物理互操作性測試，在該環(huán)節(jié)中，來自不同公司的開發(fā)者將自己開發(fā)的設備與其他人開發(fā)的設備“插接”在一起，從而直接評估連接狀況。

例如，假設開發(fā)者A帶來了自己設計的PCIe 5.0插件卡，而開發(fā)者B帶來了他們的PCIe 5.0服務器或臺式機。開發(fā)者A會將插件卡接入開發(fā)者B的系統(tǒng)，如果雙方確認能夠以最高的通用鏈路速度和最大的通用鏈路寬度正確建立PCIe鏈路，則他們便確認這兩部設備功能相兼容。開發(fā)者A將會在許多其他系統(tǒng)上不斷重復這個過程，而開發(fā)者B也會測試其他一些插件卡。

另一方面，Gold Suite測試會對PCIe規(guī)范中被判定為影響互操作性的關鍵部分進行測試，其中包括使用各種電氣協(xié)議測試和相關設備，例如用于評估信號傳輸質(zhì)量的誤碼率測試儀，以及用于查看和分析設備電氣信號的示波器。雖然在為期一周的活動中不可能完全驗證PCIe規(guī)范的每一個參數(shù)和排列組合，但這些測試代表了開發(fā)者花費數(shù)千小時而得出的成果并專注于那些最影響互操作性的參數(shù)。

積極參與PCI-SIG測試

每個行業(yè)標準都會帶來一系列獨特的挑戰(zhàn)。在為PCIe設計IP解決方案時，必須持續(xù)參加每年舉辦的各種PCI-SIG合規(guī)性研討會并進行設備測試。因為每次研討會都能接觸到不同的設備，這就為互操作性測試創(chuàng)造了最大的可能性。

雖然通過一場合規(guī)性研討會便足以入選PCI-SIG集成商名單，但只有不斷參加更多的研討會并進行測試，才能帶來真正的收益?？梢哉f，參加前面提到的開發(fā)活動（通常稱為“FYI研討會”或“FYI會前研討會”）更為重要。這些活動有助于PCI-SIG開發(fā)合規(guī)性測試，并讓供應商可以從設計過程的早期階段就強化他們的產(chǎn)品，確保盡早涵蓋所有的電氣、事務和配置規(guī)格。因此，有助于在最終決定研討會開始后，順利通過合規(guī)性測試。

此外，在IP領域，我們傾向于單獨看待PHY和控制器。但要通過合規(guī)性測試，開發(fā)者需要使用可以實際操作和評估的設備。如果不能把控制器連接到PHY上，使它能夠與外界通信，那么即便擁有世界上最強大的控制器也無用武之地。同樣，只是單獨地適當控制PHY，也無法通過合規(guī)性測試。專攻其中一部分的供應商通常需要與其他行業(yè)參與者合作，以確保端到端的合規(guī)性。

新思科技從一開始便將這兩部分結(jié)合到一起，這對于成功實現(xiàn)互操作性和通過廣泛的合規(guī)性測試必不可少。

新思科技積極參與PCI-SIG工作組和這些測試的開發(fā)，從首個FYI會前研討會開始，便提供其PHY和控制器IP解決方案作為測試工具。這意味著其他供應商可以利用新思科技的IP解決方案持續(xù)測試和調(diào)試他們的產(chǎn)品，并提前為最終的合規(guī)性測試做好準備。新思科技堅持“以行動證明自己”的做法，具體還包括贊助PCI-SIG開發(fā)者大會，在PCI-SIG理事會任職，以及安排數(shù)十名開發(fā)者積極參與多個PCI-SIG工作組。

與大多數(shù)參與PCIe合規(guī)性測試的供應商不同，新思科技還支持在插件卡（端點）和系統(tǒng)（根端口）配置中運行其IP，從而為行業(yè)帶來更廣泛的互操作性視角。由于大多數(shù)系統(tǒng)都依賴于幾個大型CPU供應商的PCIe根端口設計，這些供應商通常采用專有的實現(xiàn)方式，而非開放標準IP，因此將其根端口設計作為插件卡（端點）進行測試絕對有必要。

不過要借助插件卡中使用的各種PCIe端點實現(xiàn)方式進行測試，唯一的方法是采用系統(tǒng)及其相關的PCIe根端口IP。由于大多數(shù)其他IP供應商只測試插件卡，其根端口IP的客戶不得不先搭建自己的系統(tǒng)，然后才能評估與所有其他實現(xiàn)方式的互操作性。

新思科技的PCIe IP在這兩種配置中都經(jīng)過了測試，因此客戶可以確信，無論設備連接至哪種PCIe實現(xiàn)方式，他們的設計都能與整個PCIe生態(tài)系統(tǒng)協(xié)同工作。

結(jié)語

采用經(jīng)驗證且經(jīng)供應商審核的IP至關重要，原因有很多種。首先，它可讓開發(fā)者的芯片一次就通過測試并與其他供應商的芯片相兼容。其次，它可以減少錯誤，避免因重新流片而在時間和成本上造成過高的花費，同時也確保了數(shù)據(jù)安全。最后，與正確的IP供應商合作不僅有利于開發(fā)者獲得PCIe帶來的諸多益處，而且還可讓開發(fā)者在應對未來日益增長的應用復雜性及速度要求時，始終領先于競爭對手。