面向高性能处理器的高速数字电路信号完整性验证及优化

发布时间：2017-03-24 22:03

  本文关键词：面向高性能处理器的高速数字电路信号完整性验证及优化，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着电子技术的快速发展和工艺制程的不断进步,英特尔处理器变得越来越强大。这种强大不光体现在处理器核心数和线程数的增加上,还体现在以往由处理器外部的芯片组负责的功能越来越多地被集成到了处理器内部,英特尔从上一代Thurley平台处理器集成内存控制器开始,到最新的Romley平台处理器集成高速串行数据传输PCI-Express控制器。在处理器通过集成融合获得更低延时和更高性能的同时,对于高速数字服务器系统设计者来说则面临比以往更大的挑战。保证处理器高速数字电路信号完整性,已成为影响设计方案成败的关键因素。本文以双路服务器平台升级Ivy Bridge(IVB)处理器之后的信号完整验证和优化研发过程为例,以信号完整性理论为基础,对高速服务器系统中由于处理器更新换代而受到影响的设计包括内存子系统,PCI-Express子系统,处理器之间相互通信的QPI总线以及处理器和芯片组之间的DMI总线进行分析研究。针对不同子系统各自的技术特性,选择不同的信号完整性验证方法和验证工具。并通过对各项验证结果的分析,发现新的处理器应用在待测高速服务器系统中带来了哪些信号完整性问题,研究信号完整性问题产生的原因并找到解决方案,最终实现待测服务器平台对新的IVB处理器的支持,实现产品的同步升级换代。文中除了使用常规的眼图来验证信号完整性问题以外,还介绍了几种基于英特尔处理器内建测试电路的测试方法的应用。随着信号的速度原来越快,这些对被测高速信号本身影响更小的方法必将在高数数字电路领域越来越流行。
【关键词】：信号完整性 高速数字系统 眼图 DDR3 PCI-Express QPI
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP332;TN79
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-14
• 第一章 绪论14-18
• 1.1 研究背景与意义14-15
• 1.2 研究现状15
• 1.3 研究的目标和主要内容15-16
• 1.4 论文的章节安排16-18
• 第二章 信号完整性概述18-21
• 2.1 信号完整性的定义18
• 2.2 信号完整性问题的产生18-19
• 2.3 影响高速数字电路信号完整性的因素19-20
• 2.4 本章小结20-21
• 第三章 面向IVB处理器的高速数字电路的验证方案优化21-25
• 3.1 系统架构简介21-23
• 3.2 验证优化方案选择23-24
• 3.3 面向IVB处理器的高速数字电路的验证方案优化结果分析24
• 3.4 本章小结24-25
• 第四章 内存子系统信号完整性研究25-34
• 4.1 DDR3总线的电气特性26-27
• 4.1.1 更高的传输速率26-27
• 4.1.2 更低的工作电压27
• 4.2 内存子系统信号完整性验证与分析实例27-32
• 4.2.1 测试方法和流程27-28
• 4.2.2 测试实例28-32
• 4.3 内存子系统信号完整性验证优化结果32
• 4.4 本章小结32-34
• 第五章 PCI-EXPRESS子系统信号完整性研究34-48
• 5.1 PCI-Express总线的电气特性34
• 5.2 PCI-Express子系统的信号完整性分析和优化34-46
• 5.2.1 PCI-Express的信号补偿技术35-37
• 5.2.2 直连PCI-Express的信号完整性37-39
• 5.2.3 超长PCI-Express的信号完整性39-46
• 5.3 PCI-Express子系统信号完整性测试优化结果46-47
• 5.4 本章小结47-48
• 第六章 QPI和DMI信号完整性研究48-57
• 6.1 QPI和DMI的电气特性48-49
• 6.2 QPI和DMI信号完整性分析49-51
• 6.3 QPI和DMI信号完整性优化51-55
• 6.3.1 QPI和DMI信号完整性优化原理51-53
• 6.3.2 QPI和DMI信号完整性优化过程53-54
• 6.3.3 信号完整性优化结果对比54-55
• 6.4 QPI和DMI信号完整性测试优化结果55
• 6.5 本章小结55-57
• 第七章 总结与展望57-60
• 参考 文献60-62
• 致谢62-63
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文63-64
• 附件64

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