一種基于BERT的HT3裕量測試方法

摘要HyperTransport是高速集成電路的互連技術(shù)。本文針對HT3.0的裕量測試提出了基于BERT的測試方法,基于數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析,通過調(diào)整接收端的CDRs偏離鎖定位置測量對輸入噪聲的敏感度,在規(guī)定的測試時(shí)間內(nèi)計(jì)算錯(cuò)誤的比特?cái)?shù)。該方法能提高測試效率和可靠性。在AMD平臺(tái)的HT裕量測試中應(yīng)用效果良好。

關(guān)鍵詞Hypertransport;裕量測試;錯(cuò)誤重發(fā)檢測;時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)

中圖分類號(hào)TN4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)1673-9671-(2009)112-0013-01

0引言

HyperTransport (簡稱HT)是一種板級(jí)集成電路互連的、點(diǎn)到點(diǎn)、基于報(bào)文交換的高性能互連技術(shù)。它采用低電壓差分信號(hào)傳輸、點(diǎn)到點(diǎn)互連技術(shù);時(shí)鐘頻率從200MHz到3.2GHz,采用雙沿觸發(fā)傳輸技術(shù),鏈路寬度從2位到32位。本文針對裕量測試問題,提出了基于BERT理論的調(diào)節(jié)CDR 偏差值的方法。

1Hyper Transport 協(xié)議簡介

HT 技術(shù)由于其低延遲,低開銷,高帶寬和高可擴(kuò)展性成為板上通信的理想?yún)f(xié)議。它是基于包交換的點(diǎn)到點(diǎn)的通信技術(shù)。HT的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是由多個(gè)HT設(shè)備通過點(diǎn)對點(diǎn)鏈路連接成的鏈狀(Chain)結(jié)構(gòu), HT 鏈狀結(jié)構(gòu)中的設(shè)備可以分為以下3 種類型:

1)主橋設(shè)備(Host);

2)通道設(shè)備(Tunnel);

3)端設(shè)備(Cave)。

2HT裕量測試的意義和現(xiàn)狀

HT測試包括信號(hào)完整性測試和裕量測試兩部分。

HT總線的信號(hào)完整性測試:基于測試的模板,通過測量眼圖等,驗(yàn)證HT的串?dāng)_,同步切換噪聲,地彈等問題。

HT的裕量(margin)測試是偵測系統(tǒng)HT總線的設(shè)計(jì)完整性一種測量方法,其結(jié)果能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

HT總線裕量測試有兩種:(1)電壓調(diào)節(jié)的裕量測試;(2)頻率裕量測試。

現(xiàn)有裕量測試的弊端,采用逐漸提高輸入時(shí)鐘頻率,鑒定測試通過與否的標(biāo)準(zhǔn):系統(tǒng)能否正常啟動(dòng)。該標(biāo)準(zhǔn)不夠精確,系統(tǒng)能正常啟動(dòng),不代表系統(tǒng)在這一頻率下能夠穩(wěn)定的工作。

3基于BERT的HT3裕量測試方法的提出

目標(biāo): HT的裕量測試是對于一個(gè)正常工作的系統(tǒng)在HT的接收端測試“1E-12 BER窗口”的寬度。

原理:通過Bit Error Ratio Tester的方法,通過檢測在接收端接收到的錯(cuò)誤的bit數(shù)量占總傳送bits的比值,表征總線的傳輸質(zhì)量。這樣的測試需要在接收端有數(shù)值比較機(jī)制和計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)機(jī)制,在測試中,接收到的數(shù)據(jù)與期望接收到的數(shù)據(jù)值進(jìn)行比較,每一個(gè)比較的動(dòng)作會(huì)增加比較位計(jì)數(shù)器的值,檢測到錯(cuò)誤的bits時(shí)增加錯(cuò)誤檢測計(jì)數(shù)器的數(shù)值。

Bit Error Ratio (BER) =Nerror/Nbits為了達(dá)到測試的效率,不必測量精確的BER為多少,當(dāng)我們確認(rèn)BER超過或低于某個(gè)界限值的時(shí)候就可以停止測試,在裕量測試中我們只要確定BER<1e-12就可以了,這來自于對測試數(shù)據(jù)的信心水平,如我們比較了3e12個(gè)bits,沒有檢測到一個(gè)錯(cuò)誤,我們有95%的信心確認(rèn)BER<1e-12。

為了得到一個(gè)上限值,我們需要傳輸至少Y個(gè)bits,在其中不能超過X個(gè)錯(cuò)誤。

基于時(shí)間的裕量測試功能調(diào)整接收端的CDRs偏離鎖定的位置去測量對輸入噪聲的敏感度。通過控制CDRs的偏離位置,使之生效為強(qiáng)制設(shè)定的一段時(shí)間。這個(gè)期間CDRs必須允許重新鎖定以補(bǔ)償溫度和頻率的漂移。相對于CDR的鎖定位置,正向和負(fù)向都有48步的距離可供調(diào)節(jié)。

偏離之間的時(shí)間間隔為250ms,在其中這段時(shí)間CDRs可以重新被鎖定。對于一個(gè)設(shè)定好的偏離位置,通過在一個(gè)規(guī)定的測試時(shí)間段內(nèi)計(jì)數(shù)有多少個(gè)bit錯(cuò)誤(重試)發(fā)生,通過時(shí)間和比特率來計(jì)算。我們規(guī)定95%為PASS。

CPU和CPU之間的HT測試架構(gòu)圖

通過累積眼圖的方式來測量裕量,CDR采樣的位置可以在正向或者負(fù)向調(diào)節(jié)來測量累積眼圖的寬度。PEM和NEM裕量測試線代表了1E-12 BER的窗口。

對于決定哪個(gè)偏置點(diǎn)位置作為95%(BER好于1e-12)的臨界點(diǎn)是通過線性插值的方式來計(jì)算的。

測量并記錄下這些BER區(qū)域的邊界和裕量偏差值,找到這些點(diǎn)1e-8.5, 1e-9, 1e-9.5, 1e-10, 1e-10.5, 1e-11, 1e-11.5,使用外推法便得到1e-12 BER這個(gè)點(diǎn)。

4結(jié)束語

本論文針對HT3的裕量測試提出了基于BERT的測試方法,基于AMD CPU 和芯片組的測試結(jié)果表明,該測試方法測試效率高,可靠性強(qiáng)。實(shí)際應(yīng)用效果良好。

參考文獻(xiàn)

[1] HyperTransport Technology Consortium. HyperTransport I/O link specification 3.10b HTC20051222-0046-0033.

作者簡介:

王凌云(1980-),男,漢族,遼寧人,上海交通大學(xué)集成電路工程專業(yè)碩士。