專利名稱：一種基于刀片服務(wù)器的usb信號(hào)測(cè)試的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)通信領(lǐng)域，具體涉及一種利用USB信號(hào)測(cè)試來(lái)確保高密度刀 片服務(wù)器系統(tǒng)的USB通信高穩(wěn)定性的問(wèn)題。
背景技術(shù)：
當(dāng)今的服務(wù)器系統(tǒng)，已經(jīng)突破了傳統(tǒng)意義上的系統(tǒng)概念，特別是大型機(jī)柜服務(wù) 器系統(tǒng)，都向著集成化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展。而對(duì)于這些大型機(jī)房，特 別使機(jī)柜式的服務(wù)器系統(tǒng)來(lái)講，其高密度部署越來(lái)越重要，在一定的空間內(nèi)去部 署越來(lái)越多的計(jì)算單元的應(yīng)用變得更加重要，更加有現(xiàn)實(shí)的使用價(jià)值和重要意義。 因此為了滿足這種高密度部署的方案的實(shí)施，業(yè)界延伸出來(lái)了刀片服務(wù)器的產(chǎn)品， 能夠在更小的空間內(nèi)布置更多的服務(wù)器，每個(gè)刀片作為一個(gè)基本的計(jì)算單元來(lái)進(jìn) 行互相通信、協(xié)同工作。所以對(duì)于這種刀片服務(wù)器來(lái)講，其對(duì)外的通信鏈路一般 選擇更加穩(wěn)定、技術(shù)更加成熟的USB通用串行總線來(lái)進(jìn)行實(shí)施通信。所以為了滿 足這種需求，為了使整個(gè)系統(tǒng)更加穩(wěn)定高效、無(wú)失真的數(shù)據(jù)傳輸，我們必須要保 證整個(gè)系統(tǒng)的高穩(wěn)定性，就必須要求其中的USB差分?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)能夠滿足USB工業(yè) 規(guī)范的一致性要求，保證整個(gè)高密度刀片服務(wù)器系統(tǒng)的USB數(shù)據(jù)鏈路能夠進(jìn)行規(guī) 范、無(wú)失真的信號(hào)傳輸。
特別是機(jī)柜式的大型服務(wù)器系統(tǒng)，為了節(jié)省空間，正在逐歩和髙密度刀片服務(wù) 器系統(tǒng)關(guān)聯(lián)起來(lái)，形成一個(gè)基于刀片服務(wù)器的高密度服務(wù)器系統(tǒng)集群。這種架構(gòu) 能夠使我們的服務(wù)器能夠進(jìn)行更加高密度的部署，節(jié)省我們機(jī)房的更大的空間， 而且配合高性能管理軟件能夠方便我們的集中管理。在這種架構(gòu)下，我們的單個(gè) 刀片計(jì)算單元同樣在整個(gè)系統(tǒng)的前端要和外界進(jìn)行通信，比較方便而且可行的數(shù) 據(jù)通信通道就是利用USB總線來(lái)進(jìn)行通信。對(duì)于這種高密度的刀片服務(wù)器集群來(lái) 講，如果USB的信號(hào)質(zhì)量起到了關(guān)鍵性的作用，如果USB總線的物理層信號(hào)不好， 在進(jìn)行通信的時(shí)候，物理層以上的數(shù)據(jù)鏈路層和數(shù)據(jù)協(xié)議層等都會(huì)出現(xiàn)大量誤碼 現(xiàn)象，最終的表現(xiàn)就是整個(gè)系統(tǒng)的USB通信誤碼率過(guò)高、信息通信中斷、找不到 外面USB設(shè)備等等。對(duì)于所有的USB設(shè)備來(lái)講，行業(yè)內(nèi)專門有USBIF，也就是USB 通用串行總線工業(yè)協(xié)會(huì)來(lái)負(fù)責(zé)制定標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范并且維持整個(gè)USB行業(yè)的發(fā)展，目 前USB的版本是2. 0版的480Mb/S的數(shù)據(jù)傳輸速度。如此高的數(shù)據(jù)傳輸速率，必 須通過(guò)合理有效的信號(hào)測(cè)試與檢驗(yàn)方法，才能保證整個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
面對(duì)這個(gè)問(wèn)題，在USB工業(yè)協(xié)會(huì)已經(jīng)有了一定的解決方案提出，主要就是圍繞
3USB工業(yè)協(xié)會(huì)的規(guī)范，去對(duì)USB的信號(hào)進(jìn)行規(guī)范，讓整個(gè)系統(tǒng)信號(hào)處于無(wú)失真、無(wú)反射，使USB的信號(hào)能夠滿足業(yè)界規(guī)范，能夠驅(qū)動(dòng)信號(hào)接收端、信號(hào)發(fā)射端進(jìn)行USB握手協(xié)議后的真正通訊，使整個(gè)系統(tǒng)的性能得到最大的優(yōu)化，以此來(lái)消除由于信號(hào)質(zhì)量的問(wèn)題而產(chǎn)生的一系列功能上的問(wèn)題。對(duì)于我們高密度的刀片服務(wù)器系統(tǒng)來(lái)講，每個(gè)計(jì)算刀片都會(huì)對(duì)外預(yù)留出至少一個(gè)USB的通路，進(jìn)行系統(tǒng)啟動(dòng)、系統(tǒng)通訊、系統(tǒng)管理等功能，所以我們就要完全確保整個(gè)USB通信總線的高可靠性，無(wú)論USB信號(hào)源發(fā)射端還是通信線纜、連接器等都要滿足物理層電器特性的規(guī)范，從而使整個(gè)系統(tǒng)的USB信號(hào)質(zhì)量很好的傳輸，進(jìn)而避免因?yàn)樾盘?hào)質(zhì)量不好而產(chǎn)生的整個(gè)系統(tǒng)的USB通信誤碼率過(guò)高、信息通信中斷、找不到外面USB設(shè)備等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于刀片服務(wù)器的USB信號(hào)測(cè)試的方法，該方法的實(shí)現(xiàn)是利用USB工業(yè)規(guī)范為理論支撐點(diǎn)，以信號(hào)測(cè)試為具體檢驗(yàn)形式來(lái)解決利用USB信號(hào)測(cè)試來(lái)確保高密度刀片服務(wù)器系統(tǒng)的USB通信高穩(wěn)定性的問(wèn)題
發(fā)明內(nèi)容
包括以下內(nèi)容
1) 按照USB IF工業(yè)協(xié)會(huì)的USB通用串行總線信號(hào)的規(guī)范物理層電器規(guī)范，去定義整個(gè)存儲(chǔ)子系統(tǒng)的信號(hào)源端主板控制器的USB信號(hào)的電器規(guī)范，在USB高速、全速、低速三種狀態(tài)下其USB控制器端差分?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)的電器特性規(guī)范，包含信號(hào)的傳輸速率、信號(hào)上升或下降時(shí)間、信號(hào)眼圖信號(hào)描述特征，明確服務(wù)器主機(jī)板的USB輸出信號(hào)特性；
2) 按照USB工業(yè)協(xié)會(huì)對(duì)于USB傳輸線纜的阻抗要求，定義傳輸線纜的阻抗符合USB的阻抗要求，約束USB差分信號(hào)傳輸線的特性阻抗一定符合規(guī)范的要求，以此來(lái)保證良好的信號(hào)傳輸質(zhì)量以及整個(gè)系統(tǒng)的高穩(wěn)定性能；定義刀片外部的互連傳輸線纜的阻抗為符合USB的阻抗要求的標(biāo)準(zhǔn)線纜；
3) 按照USB工業(yè)協(xié)會(huì)對(duì)于USB供電系統(tǒng)的要求，定義高密度刀片系統(tǒng)的USB主要5V供電電壓的壓降和跌落，保證系統(tǒng)工作的穩(wěn)定電壓能量源。
4) 按照USB的信號(hào)規(guī)范，定義單個(gè)刀片計(jì)算單元主機(jī)板的USB信號(hào)輸出端為符合USB最新的2. 0版本的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)；
5) 對(duì)USB信號(hào)源以及信號(hào)介質(zhì)線纜做一個(gè)規(guī)范化的定義，滿足系統(tǒng)級(jí)的阻抗匹配要求，使單個(gè)計(jì)算刀片的USB信號(hào)鏈路無(wú)失真、無(wú)反射的在這一傳輸介質(zhì)上進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；
6) 對(duì)USB差分信兮進(jìn)行信號(hào)級(jí)的確認(rèn)，使整個(gè)高密度刀片系統(tǒng)中的各個(gè)設(shè)備包含信號(hào)源主板、信號(hào)傳輸線纜、信號(hào)終端USB設(shè)備都滿足USB工業(yè)協(xié)會(huì)的要求，其信號(hào)能夠高質(zhì)量、無(wú)失真的傳輸，保證整個(gè)高密度刀片系統(tǒng)的高穩(wěn)定性、高性能的對(duì)外通信工作。本發(fā)明的優(yōu)異效果是，按照規(guī)范測(cè)試保證其信號(hào)能夠高質(zhì)量、無(wú)失真的傳輸，保證整個(gè)高密度刀片系統(tǒng)的高穩(wěn)定性、高性能的對(duì)外通信工作。只有經(jīng)過(guò)詳細(xì)的信號(hào)測(cè)試，我們可以很清楚的知道整個(gè)高密度服務(wù)器系統(tǒng)的信號(hào)層工作狀況，碰到岡為信號(hào)質(zhì)量不好而產(chǎn)生的整個(gè)系統(tǒng)的USB通信誤碼率過(guò)卨、信息通信中斷、
找不到外面USB設(shè)備等問(wèn)題能夠根據(jù)信號(hào)測(cè)試分析結(jié)果，找到最終問(wèn)題所在并解決，保證整個(gè)高密度刀片系統(tǒng)的USB通信鏈路高穩(wěn)定性、可靠性工作。


圖1是USB信號(hào)測(cè)試的測(cè)試流程圖；圖2是USB差分信號(hào)電器特性規(guī)范表；圖3是USB差分信號(hào)以及傳輸線纜、連接器的阻抗定義表。
具體實(shí)施例方式
① 按照USB IF工業(yè)協(xié)會(huì)的USB通用串行總線信號(hào)的規(guī)范物理層電器規(guī)范，去定義整個(gè)存儲(chǔ)子系統(tǒng)的信號(hào)源端主板控制器的USB信號(hào)的電器規(guī)范，在USB高速、全速、低速三種狀態(tài)下其USB控制器端差分?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)的電器特性規(guī)范，包含信號(hào)的傳輸速率、信號(hào)上升或下降時(shí)間、信3眼圖等信y鄰述特征，明確我們服務(wù)器主機(jī)板的USB輸出信號(hào)特性。
② 按照USB工業(yè)協(xié)會(huì)對(duì)于USB傳輸線纜的阻抗要求，我們定義傳輸線纜的阻抗符合USB的阻抗要求，主要是約束USB差分信號(hào)傳輸線的特性阻抗一定符合規(guī)范的要求，以此來(lái)保證良好的信號(hào)傳輸質(zhì)量以及整個(gè)系統(tǒng)的高穩(wěn)定性能。
③ 按照USB工業(yè)協(xié)會(huì)對(duì)十USB供電系統(tǒng)的要求，定義我們自主研發(fā)的高密度刀片系統(tǒng)的USB主要5V供電電壓的壓降和跌落，保證系統(tǒng)工作的穩(wěn)定電壓能量源。
下面參照附圖，對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行一個(gè)更加詳細(xì)的實(shí)施做一個(gè)闡述首先利用帶USB接口的USB測(cè)試治具對(duì)服務(wù)器主機(jī)板進(jìn)行USB信^源進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試儀器使用Tektronix TDS7404 (4GHZ帶寬)示波器，探棒使用TektronixP6245單端探棒和P6248差分探棒，而測(cè)試的具體參數(shù)就是附圖一所示USB差分信號(hào)的高速信號(hào)速率、全速信號(hào)速率、低速信號(hào)速率、高速信號(hào)上升/下降時(shí)間、三種信號(hào)速率眼圖，必須保證所有的測(cè)試結(jié)果都滿足我們所定義之規(guī)范，才能保證高密度服務(wù)器系統(tǒng)的USB通信鏈路準(zhǔn)確、穩(wěn)定。
其次，我們會(huì)利用TDR (阻抗分析儀)來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)線纜以及連接器阻抗測(cè)試。主要是對(duì)SATA差分信號(hào)DP/DN數(shù)據(jù)通道的阻抗線100ohm的阻抗確認(rèn)。使線纜的阻抗在規(guī)范內(nèi)，同時(shí)連接器的阻抗測(cè)試確認(rèn)也尤為重要，這個(gè)地方或許能成為整個(gè)系統(tǒng)信號(hào)不完整性的瓶頸，必須要保證SATA連接器的阻抗也必要要符合100ohm的規(guī)范，這樣才會(huì)使線纜、連接器類比與傳輸線系統(tǒng)，使信號(hào)不會(huì)發(fā)生反射等現(xiàn)象，保證整個(gè)存儲(chǔ)子系統(tǒng)的信號(hào)完整性。
最后，我們會(huì)利用高精度電壓表來(lái)進(jìn)行USB供電系統(tǒng)的電壓壓降和電壓跌
落，從而保證整個(gè)系統(tǒng)的USB供電電路的穩(wěn)定性。電壓是源頭，只有整個(gè)鏈路的供電電壓沒(méi)有問(wèn)題，才能保證系統(tǒng)控制器的正常工作，從而是整個(gè)系統(tǒng)的信號(hào)質(zhì)量得以保證。
權(quán)利要求
1、一種基于刀片服務(wù)器的USB信號(hào)測(cè)試的方法，其特征在于，在整個(gè)產(chǎn)品系統(tǒng)中，以信號(hào)質(zhì)量為導(dǎo)向，根據(jù)USB協(xié)會(huì)工業(yè)規(guī)范，定義服務(wù)器主機(jī)板信號(hào)源端為符合USB2.0的信號(hào)規(guī)范，使驅(qū)動(dòng)源端為一個(gè)高質(zhì)量的信號(hào)源，利用USB信號(hào)測(cè)試高密度刀片服務(wù)器系統(tǒng)的USB通信，確保其處于高穩(wěn)定性，測(cè)試步驟包括首先利用帶USB接口的USB測(cè)試治具對(duì)服務(wù)器主機(jī)板進(jìn)行USB信號(hào)源進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試儀器使用Tektronix TDS7404，4GHZ帶寬的示波器，探棒使用TektronixP6245單端探棒和P6248差分探棒，USB差分信號(hào)的高速信號(hào)速率、全速信號(hào)速率、低速信號(hào)速率、高速信號(hào)上升或下降時(shí)間、三種信號(hào)速率眼圖，必須保證所有的測(cè)試結(jié)果都滿足定義之規(guī)范，才能保證高密度服務(wù)器系統(tǒng)的USB通信鏈路準(zhǔn)確、穩(wěn)定；其次，利用阻抗分析儀TDR進(jìn)行系統(tǒng)線纜以及連接器阻抗測(cè)試，對(duì)SATA差分信號(hào)DP或DN數(shù)據(jù)通道的阻抗線100ohm的阻抗確認(rèn)，使線纜的阻抗在規(guī)范內(nèi)，同時(shí)測(cè)試連接器的阻抗，確認(rèn)SATA連接器的阻抗也必要要符合100ohm的規(guī)范，確保線纜、連接器類比與傳輸線系統(tǒng)，使信號(hào)不會(huì)發(fā)生反射現(xiàn)象，保證整個(gè)存儲(chǔ)子系統(tǒng)的信號(hào)完整性；最后，利用高精度電壓表來(lái)進(jìn)行USB供電系統(tǒng)的電壓壓降和電壓跌落，確保整個(gè)系統(tǒng)的USB供電電路的穩(wěn)定性，電壓是源頭，只有整個(gè)鏈路的供電電壓沒(méi)有問(wèn)題，才能保證系統(tǒng)控制器的正常工作，從而是整個(gè)系統(tǒng)的信號(hào)質(zhì)量得以保證。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于刀片服務(wù)器的USB信號(hào)測(cè)試的方法，該方法是在整個(gè)產(chǎn)品系統(tǒng)中，以信號(hào)質(zhì)量為導(dǎo)向，根據(jù)USB協(xié)會(huì)工業(yè)規(guī)范，定義服務(wù)器主機(jī)板信號(hào)源端為符合USB2.0的信號(hào)規(guī)范，使驅(qū)動(dòng)源端為一個(gè)高質(zhì)量的信號(hào)源，利用USB信號(hào)測(cè)試高密度刀片服務(wù)器系統(tǒng)的USB通信質(zhì)量，確保其處于高穩(wěn)定性，經(jīng)過(guò)信號(hào)測(cè)試，可以很清楚的知道整個(gè)高密度服務(wù)器系統(tǒng)的信號(hào)層工作狀況，碰到因?yàn)樾盘?hào)質(zhì)量不好而產(chǎn)生的整個(gè)系統(tǒng)的USB通信誤碼率過(guò)高、信息通信中斷、找不到外面USB設(shè)備等問(wèn)題，能夠根據(jù)信號(hào)測(cè)試分析結(jié)果，找到最終問(wèn)題所在并解決，保證整個(gè)高密度刀片系統(tǒng)的USB通信鏈路高穩(wěn)定性、可靠性工作。
文檔編號(hào)G06F11/267GK101639798SQ20091001850
公開(kāi)日2010年2月3日 申請(qǐng)日期2009年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月4日
發(fā)明者劉士豪, 宋曉鋒, 濤 李 申請(qǐng)人:浪潮電子信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司