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アジレント・テクノロジーは2009年2月、PCI Express(以下、PCIe)のプロトコル評価向けに、エラーの挿入を可能にするモジュール「Agilent N5323A PCIe ジャマー(以下、PCIe ジャマー)」と、PCIe 2.0やQuickPath Interconnect(QPI)など次世代の高速シリアルインターフェース規格に対応したビット誤り率測定器(BERT)「Agilent J-BERT N4903B(以下、N4903B)」を同時に発表した。PCIe ジャマーは販売、出荷ともに2009年2月に開始する。N4903Bについては2009年3月に販売開始、同4月に出荷を開始する予定となっている。
PCIe ジャマーは、ルートコンプレックスとエンドポイントの間に接続して使用する。ここで、ルートコンプレックスとはパソコンのマザーボードなど、エンドポイントとはLANカードやグラフィックスカードなどのアドインカードに当たる。図1(a)のように接続することで、PCIeのトランザクション層、データリンク層、物理層に、擬似的なエラーをリアルタイムで挿入することができる。擬似的なエラーとは、例えばランニングディスパリティエラー(8ビット/10ビットコードレベルのエラー)や不正なTLP(トランザクション層パケット)などで、どのレーンに挿入するかといったことも設定できる。図1(a)は、ルートコンプレックスからイベントAとイベントBが送られており、PCIe ジャマーでイベントAをイベントCというエラーに置き換えている(挿入している)例を表している。すなわち、PCIe ジャマーは、「任意のイベントを検出する機能と、そのイベントをエラーに置き換える機能を併せ持っている」(同社)ということである。
エラーはルートコンプレックスからエンドポイントへ、またはエンドポイントからルートコンプレックスへと、双方向に挿入することが可能だ。さらに、PCIe ジャマーとPCIeプロトコルアナライザを併用することで、エラーを挿入したときの挙動を確認できるようになっている(図1(b))。なお、PCIe ジャマーには、PCIe 1.0対応品とPCIe 2.0対応品がある。
PCIe ジャマーの最大の利点は、エラーが発生したときの評価を実環境で行えることだ。エラーのハンドリングは、信頼性の確保には欠かせないものである。しかし、実環境ではエラーが発生するタイミングやエラーの種類などを事前に知ることはできないため、従来はファームウエアを改変したりエクセサイザを用いたりして、エラーを発生させていた。エクセサイザとは、いわば「マザーボードやアドインカードのふりをするもの」(同社)で、エラーを発生させるには、そのためのプログラムを記述しなくてはならなかった。また、プログラムを書き換えてしまうということは、実システムとまったく同じ環境を再現することはできないということを意味する。つまり、エクセサイザを用いても、実環境レベルでのエラーハンドリング試験が行えるわけではなかったのである。アジレントの担当者は、PCIe ジャマーの開発背景について、「実環境でエラーを発生させたいとのニーズが強かった」ことを挙げている。
写真1は、アドインカードにエラーを挿入したい場合の機材の構成を表している。この構成は図1(b)に対応する例である。PCIe ジャマーとプロトコルアナライザをマザーボードとアドインカードの間に接続し、実際にエラーを挿入したときにカードがどのような挙動を示すのかを確認しようというものだ。なお、PCIe ジャマーの制御は、USBを介して接続したパソコンで行っている。
エラー挿入シーケンサ(条件)の設定画面には、GUI(Graphical User Interface)を用いている。シーケンサを選択し、設定ボックスにドラッグするだけで簡単に設定が行えるため、テストのシナリオを記述する手間を省くことができるという。
PCIe ジャマーは、ホストシステムのOSに依存せず、「Windows」やLinuxなどに対応できる。また、エラーの挿入については、100種類以上の既定パターン(あらかじめエラーの定義が設定されているもの)や25種類のエラーアクションなど、豊富なシーケンサを用意している。PCIe ジャマーの価格の例は表1のとおり。
N4903Bは、最大12.5ギガビット/秒(Gbps)の高速シリアルインターフェースに対応したBERTである。アジレントは2005年10月に、同種の製品である「Agilent N4903A」を発表しているが、N4903Bはその後継機種となる。N4903Aとの最大の相違点は、N4903Bはフォワードクロック方式にも対応していることだ。
現在、シリアルインターフェースの転送方式は2種類ある。PCIeなどに採用されているエンベデッドクロック方式と、QPI、HyperTransport、FB-DIMM(Fully-buffered DIMM) 2などに採用されているフォワードクロック方式だ。フォワードクロック方式とは、伝送経路を2本用意して、1本でデータ信号を送信し、もう1本でデータレートの半分の速度(ハーフレート)のクロック信号を送信するというものである。この方式において、データ信号だけではなく、クロック信号にもジッターを付加してジッター耐力やマージンの評価を行いたいといったニーズが増えているという。こうした要望に応えて開発されたのが、N4903Bである。アジレントの担当者は、「既知のジッターを精度良く付加できることと、BER(ビット誤り率)を正確に測定できることの2点が非常に重要だ」と説明する。
N4903Bには、7Gbps対応品と12.5Gbps対応品の2種類がある。両製品とも、クロックとデータの両方にジッターを付加することができる。さらに、用途に合わせてオプションの機能を組み合わせることも可能だ。例えば、フォワードクロック方式のシリアル信号のBERを測定する用途向けには、デューティサイクル歪(ひずみ)を付加したハーフレートクロックを生成する機能などがある。
また、周期性ジッターとランダムジッターの両方を付加することができるオプション機能を用いれば、PCIe 2.0やUSB 3.0、DisplayPortなど、最新のシリアルバスの受信試験に準拠したジッターを発生できるようになる。このオプションを搭載することで、従来は複数の測定器を用いて行っていた受信試験を、1台で実施することが可能になるという。
N4903Bの販売価格は、7Gbps対応品が約1500万円から、12.5Gbps対応品が約2000万円からとなっている。オプションの価格は、ハーフレートクロックの発生器が約270万円で、周期性ジッター/ランダムジッターの発生器が約320万円。また、N4903Aからのアップグレードも可能となっている。
(村尾 麻悠子)
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