信号高保真

参见下图所示，该图装置为PCI SIG Workshop测试PCIe Gen5 Lane Margining的测试环境所使用设备，不同客户的Gen 5 DUT插卡插入SerialTek PCIe Gen 5 x16 slot interposer上面进行测试。参见下图倒数第二行，2021/9/27一周针对全球的PCIe Gen 5的Interop以及2021/12/6针对PCIe Gen 4的Interop测试即采用SerialTek Kodiak Gen 5 协议分析仪。

分析仪必须配合各种接口的Interposer串接在PCIe链路中一起使用，由此导入的信号问题是判断一个分析仪是否可用的一个基本问题，业内估计没有公司愿意花上百万或者几百万人民币购买一台PCIe分析仪后发现在很多场景下无法使用。不幸的是，我们发现传统架构的PCIe Gen4/5/6分析仪普遍存在这种问题甚至更严重。如果公司在做最终决定前可以选择在尽量多的真实环境中试用PCIe分析仪，这样可以大大避免购买以后出现问题。下面的问题是传统PCIe分析仪在真实环境中经常出现的问题

• 完全抓不到任何数据
• 待测系统无法启动
• 待分析问题症状消失
• 信号不好，抓到各种错误

碰到上述问题以后，传统PCIe分析仪需要非常复杂的calibration，用户工程师一般无法搞定，其实，即便原厂R&D设计工程师使用内部专用工具软件进行信号的calibration校准也不一定搞好，因为这些问题大多由于其interposer内部设计造成的。

SerialTek公司的PCIe Gen 4/5/6协议分析仪设计具备自适应的EQ能力，并且当PCIe链路特性发生变化的时候（例如Hotplug或者NSSR）分析仪可以动态调整，其interposer采用昂贵的高端analog passthrough的模拟芯片将upstream和downstream信号导入分析仪，避免了上述这些问题的出现，也无需用户进行信号校准（Calibration-free）。

我们来看一下业内知名的芯片公司Phison的首席工程师是如何来评价SerialTek的这一创新性的专利技术- 信号高保真SI-FI （Signal Fidelity）。

I’ve been using protocol analyzers for 31 years and PCIe analyzers and Interposers extensively for the past 5 years. We use them for important assignments that affect revenue and customer satisfaction,” said John Wehman, Principal Engineer at Phison Technology. “With other analyzers I have had to abandon my testing many times, because I could not find a good quality signal lock. SerialTek’s Kodiak analyzer and SI-Fi Interposers have changed all that. I have 100% confidence in Kodiak’s ability to achieve lock and give me the trace I need to do my job. Kudos to Ellisys and SerialTek for creating not only an electrically reliable platform, but the actual mechanical hardware itself is beautiful.

SerialTek的所有AIC, U.2/U.3, M.2, EDSFF, Cable Interposer等分析板卡采用其专利技术的SIFI信号高保真（Signal Fidelity）设计，Interposer除了两端接插件部分有极低的的信号衰减外，板内几乎没有信号衰减，主要原因在于其设计采用了高成本的“宇航级”分路器件将PCIe Upstream和Downstream双向数据导出到协议分析仪主机，进/出Interposer的信号眼图几乎一样。

对比：传统分析仪在处理Gen 4/5/6的信号的时候为了减少Interposer带来的衰减，全部采用对于信号进行增强（采用Gen5 retimer或者redriver）的方式进行处理，导致Interposer入口的信号和出口的信号的眼图差距较大。这就是导致很多用户工程师看到很奇怪的现象：1）接入分析仪Interposer以后“原来的问题不见了”；或者2）接入分析仪Interposer以后“出现了新问题”，因为interposer在PCIe链路中间将信号完全改变了。

“超快”解码

在开发/测试的不同阶段使用分析仪的时候可能存在不同的应用场景。例如，非常早期的阶段可能在使用分析仪的时候需要设置触发条件抓取少量的数据分析即可，但是在产品的后期测试阶段，AE支持，客户方案支持，或者产品发布以后的技术支持阶段，很多不容易复现的问题往往需要抓取大量数据，例如，NVMe SSD运行很长时间以后出现读/写不匹配(Read/Write Miscompare)，这种情况下往往采用大压力并发读/写， Write和Read同一个Sector的时间会间隔几秒有时甚至更长，这个时候需要抓取所有读/写数据然后进行对比分析。SeriaTek支持最大配置144G Buffer，但是这么大的Buffer抓到以后解码就成为影响测试效率多个一个严重问题。SerialTek的创新设计使得抓取144G Buffer以后可以在1秒钟之内全部解码所有的PCIe层（DLLP, TLP）以及NVMe层命令。如果工程师简单分析解码后如果发现不是所需要的Trace可以立即重新开始抓取。

对比：根据前面的概述，传统分析仪抓取数据以后必须经过两个步骤解码：1）将Trace从分析仪Buffer读取到电脑；2）通过电脑的CPU/内存进行解码。实测：导出+解码32G需要8小时，导出+解码144G字节数将花费超过48小时，并且很可能工程师的笔记本电脑会死机。

 “极速”存储

抓到144G buffer分析解码以后如果觉得需要保存下来供其他部门或者同事协同分析，那么需要多少时间呢？SerialTek提供多种方式保存Trace文件：

• 保存到分析仪内置的闪存盘

SerialTek PCIe Gen 4协议分析仪内置最大2TB Gen 3 x4 NVMe SSD（Samsung EVO970），写入速度大概在350MB/S，保存144G大概需要6.5分钟。这是目前使用SerialTek最推荐的方式。

• 保存到用户电脑（通过网络传输）

SerialTek提供1个千兆，外加2个万兆10GE端口用于管理和导出数据，工程师通过千兆端口导出Trace的速度大概在90MB/s (千兆理论速度是1.25Gbps)；单端口10GE提供1GB/s速度，双端口10GE提供2GB/s速度。如果需要使用10GE，建议使用台式机或者服务器配置Intel 双10GE端口网卡。

• 保存到外置PCIe闪存盘或者阵列 **

SerialTek支持2个Oculink，可以通过Oculink to U.2线缆接入NVMe SSD或者直接接入Oculink的盘柜。

• 保存到USB 3.0移动硬盘

SerialTek支持2个USB 3.0端口，可以直接将U盘插入，然后直接将trace文件保存到U盘。

• 支持外连10GE接口基于NVMe SSD的NAS存储

建议使用类似于QNAP公司的10GE网口的NAS存储，内置NVMe SSD固态盘，提供高速访问。

对比：SerialTek分析仪采用高性能服务器设计，内置标准Linux系统，大大提高了对比：SerialTek分析仪采用高性能服务器设计，内置标准Linux系统，大大提高了Trace文件保存的速度和保存方式的多样性。传统的PCIe分析仪架构可以认为类似一台终端“打印机”，本身仅提供抓包功能，不提供处理和分析，所有操作全部依靠工程师的电脑。所以，电脑性能配置强一些可能体验稍好一些。但是，传统分析仪内部较低频率的嵌入式CPU及其精简OS系统严重束缚了USB或者千兆以太网导出数据的速度，平均导出速度在3~5MB/s。实测仅导出32GB trace需要4小时。

无需抓取“上电过程”

SerialTek分析仪设计采用其专利技术，无需抓取PCIe上电初始化过程即可实现正确解码。这一点非常重要，因为很多问题的复现需要反复重启电脑或者插拔NVMe SSD，SerialTek PCIe 分析仪只要处于加电状态，不论工程师打开/连接协议分析软件与否，分析仪内部都会时刻监控每次上电PCIe初始化过程中任何config space, controller register, 协商的速度和位宽（如：Gen 4 x4），以及admin和I/O队列的创建和拆除时间等等，所以任何时候连接分析仪开始抓取数据（即便已经错过了上电初始化过程），然后分析仪都会按照正确的信息进行解码。

对比：传统PCIe分析仪由于设计的缺陷，必须严格按照如下顺序抓取数据：1）协议分析仪上电；打开软件，连接并且锁定协议分析仪；2）设置分析仪参数，开始启动抓包；3）待测环境上电。如果主机上电以后再连接分析仪抓取数据很可能会解码错误。这样设计的原因在于分析仪必须先“经历”PCIe初始话过程学习到这些参数，作为后面解码的依据。但是这在工程师需要反复重启复现问题的时候成为严重缺陷，即，某一次重启可能导致PCIe协商的某些参数变化，结果导致解码全部错误。该问题在传统分析仪上无法解决，反复重启解码错误的问题100%会出现。

创新性的基于时间轴的LTSSM分析

下面是传统的LTSSM分析图，工程师随着时间分析这些状态之间的跳转的时候非常费劲。

下面是SerialTek创新的LTSSM分析图，横轴是时间轴，纵轴是upstream和downstream多个LTSSM之间的状态。

工程师可以通过鼠标拖动时间轴快速查找到问题点。首先，从全局预览方式找到大致的问题点，然后通过zoom in放大到局部，然后将鼠标放在具体的位置即可显示LTSSM的当前状态，这大大提高了问题分析的效率。

任意定制解码窗口的显示列

“完美”M.2低功耗支持

SerialTek的PCIe Gen 4/5/6协议分析仪在Asus Z390，以及Thinkpad, Dell, Huawei等笔记本电脑，以及Gen 4 M.2 （例如：如最新的微软Surface Book）的ASPM L1.2低功耗模式下工作非常良好，进出TS1/TS2，抓取数据，不丢包，解码正常。

下面是LTSSM状态机分析L1.2低功耗的截图供参考。

Gen5 “八盘”分析合一

SerialTek Gen5协议分析仪推出的“八合一interposer”非常方便各类从事NVMe SSD研发的客户使用，这个“八合一interposer”包括了下面8种接口支持：

• AIC插卡
• M.2
• U.2
• U.3
• E1.S
• E1.L
• E3.S
• E3.L

上述8种interposer的套装使用非常方便，性价比非常高，对于开发PCIe Gen5 NVMe SSD controller从FPGA仿真验证阶段，到流片后做成PCIe Gen5插卡或者各种接口形态的NVMe SSD进行验证，甚至对比分析其它厂家的不同接口的NVMe SSD，购买该套装PCIe Gen5分析仪将一步到位。

而且，SerialTek支持在一个软件界面上同时显示Dual Port两个端口的解码（支持在界面上显示/隐藏某一个端口）。

“远程分析”和“远程协作”

SerialTek分析仪通过内部的CPU进行解码分析，用户可以认为客户端协议分析软件只是接收分析仪传过来的画面，类似于使用Teamviewer或者微软的远程桌面一样。当前，美国受“疫情”影响下的员工远程使用SerialTek PCIe Gen 4/5/6 分析仪已经成为常态，只要让实验室的同事搭建好测试环境，测试工程师在家通过Cisco VPN或者其它类似软件登陆公司内网后，可以直接在家里电脑上连接，锁定，配置分析仪，然后抓取数据，解码分析的速度和在办公室本地操作一样，几乎没有任何影响。

另外，抓取到数据后，工程师可以邀请其它站点的同事直接连接到该分析仪打开buffer或者存储在分析仪内部的Trace文件系统分析，该功能对于跨国公司分析PCIe问题非常便利，无需再在不同站点之间来回搬运Trace文件。

实时监控和回溯分析所有sideband边带信号

WebGUI Home界面可以实时监控sideband