PCIe总线是服务器系统里最重要的总线，经过PCIe信号的互联，CPU得以与各种外设部件进行通信。在这些年，追赶业界带宽需求的PCIE和PCIe 6.0规范及之后的技术展望等文章里，我们即回顾了PCIe信号发展的历史，又重点探讨了最前沿的PCIe 6.0规范的性能指标。PCIe 6.0 Base Specification目前刚刚发布Draft 0.5版本，预计要到2021年才会正式发布；PCIe 6.0 CEM Specification的制定还未启动，PCI-SIG组织正在酝酿之中。与此同时，随着Intel支持PCIe 4.0的Ice Lake Xeon-SP CPU即将在今年底发布，再加上支持PCIe 4.0的AMD EPYC CPU和一众ARM CPU的逐渐出货，PCIe 4.0即将在2021年成为市场上的主流。在当下这个时间节点，广大服务器设计人员可能更应该关注会在2021－2022之间成为谈论热点的PCIe 5.0。
PCIe 5.0的主要特性
PCIe 5.0 Base Specification已经在2019年5月正式发布，但与之配套的定义Add-in-Card设计和性能要求的PCIe 5.0 CEM Specification刚刚公布Draft 0.7版本，定义电气信号测试方法的PCI Express 5.0 Architecture PHY Test Specification还未开始制定。因此，PCIe 5.0当前的重点已经从信号设计转向了信号测试方法的制定。
在PCIe 5.0将信号速率提升到32GT/s的时候，以太网设备的信号速率已经达到56Gbps，并正在向112Gbps迈进。从速率上来看，现有的测量设备应该能够完全满足PCIe 5.0信号的测试需求。但实际上PCIe 5.0是NRZ信号，56Gbps以太网信号是PAM4信号，PCIe 5.0信号的基频点反倒更高（16GHz vs 14GHz）。因此，开发者手上的这些测试仪器（实时示波器、误码仪等）是否能够支持PCIe 5.0信号的规范一致性测试，真的得再去仔细核实一下。
虽然PCIe 5.0信号的速率相比PCIe 4.0信号提升了一倍，但PCIe 5.0信号规范一致性测试的基本方法并没有发生大的变化。类似于PCIe 4.0，在测量PCIe 5.0信号时，仍然需要Compliance Base Board（CBB板）、Compliance Load Board（CLB板）和不同损耗大小链路的ISI板（ISI Board）。只是在进行PCIe 5.0信号测试的时候，需要重新设计这些测试板，使其在电气性能上符合新规范的要求。
PCIe 4.0的各类测试夹具板
由于电缆损耗本身较小，所以被测设备与测试仪器、测试夹具板之间互联所用到的电缆和转接头也基本可以借用PCIe 4.0时代的产品。只是同样的，在使用前要确认清楚这些电缆是否符合规范定义的损耗要求。
PCIe 4.0信号测试所需的电缆和转接头
PCIe 5.0信号规范一致性测试即区分发送端（Tx）和接收端（Rx），又区分主板侧（System）和Add-in-Card侧。对于Add-in Card Tx规范一致性测试，信号从被测的Add-in Card上发出，经过ISI板和CBB板的转接后，由实时示波器来进行测量。
PCIe 5.0 Add-in Card Tx规范一致性测试
对于System Tx规范一致性测试，被测的是主板上CPU或PCH发出的PCIe信号，经过CLB板和ISI板的转接后，同样由实时示波器来进行测量。
PCIe 5.0 System Tx规范一致性测试
说到实时示波器，印象最深的就是Keysight的产品。在Kesight还是Agilent的时候，我就开始使用它的各种测试设备。性能高、易于使用是Keysight产品最大的特点。现如今，UXR系列实时示波器已经达到110GHz实时带宽，用于应对PCIe 5.0信号测试，带宽足够。
Keysight最高110GHz带宽的UXR实时示波器
在对PCIe 5.0信号进行Rx端测试的时候，首先要进行压力眼校准测试，这时不仅要用到全套的PCIe规范一致性测试板（CLB板 + CBB板 + ISI板），还要用到实时示波器和误码仪（BERT）。
PCIe 5.0 Add-in Card Rx压力眼校准
Keysight在25Gbps速率时代的误码仪解决方案过于复杂，但随着M8000系列比特误码率测试仪的推出，一举扭转了之前的不利局面，成为了目前市面上可以马上用到的最成熟、最好用的误码仪。M8000误码仪全新的架构，使其在同时支持NRZ和PAM信号制式的情况下，还能更容易地在速率上进一步升级，
Keysight M8000系列比特误码率测试仪
在完成了压力眼校准之后，使用实时示波器、误码仪和CBB + ISI测试板，就可以进行PCIe 5.0 Add-in Card Rx规范一致性测试。对于System Rx规范一致性测试，其校准和测试方法与Add-in Card Rx测试非常类似。
PCIe 5.0 Add-in Card Rx规范一致性测试
对于PCIe 5.0信号的测试验证，仅仅搭建好测试环境，还只是迈出了第一步。PCIe信号的规范一致性测试涉及到很多的电气指标，虽然可以由测试人员逐项地进行测试，但这效率显然是非常低下的。除了高性能的测试仪器之外，Keysight PCIe 5.0物理层测试方案中更吸引用户的还是其一键式的规范一致性测试软件。只要搭建好测试环境，通过向导式的测试软件流程，复杂的PCIe信号规范一致性测试步骤和各种测试数据分析汇总就能够自动地一项项完成了。
Keysight PCIe 5.0全面的物理层测试方案
