Nová technika ladění DDR3: rychlé nastavení, žádná kalibrace

Paměti DDR3 jsou pro vývojáře výzvou v podobě technologie náročné na ověření správné implementace či ladění a hledání případných problémů. Tradiční postup získání potřebných signálů spočívá v použití univerzálního logického analyzátoru se speciálními sondami nebo adaptérem.

Obr. 1 Ukázka použití systému Kibra

Hlavním problémem je však tzv. kalibrace signálu, která ve spojení s tradičním logickým analyzátorem vytváří značnou technologickou překážku. Jen samotná příprava, správné nastavení a zachycení čistého a platného signálu vyžaduje od technika poměrně dlouhou dobu. Před samotným měřením je nutné ručně spočítat příslušné hodnoty Vref, stejně jako časy pro vzorkování „Setup“ a „Hold“ pro zachycení požadovaného signálového oka. Tuto kalibraci je pak nutné provést u každého nového měření, a jelikož přenos dat probíhá jak na náběžné, tak i sestupné hraně diferenciálního signálu, jsou kladeny poměrně vysoké nároky i na logický analyzátor.

Nový styl přístupu

Společnost LeCroy vyvinula zcela nový a zároveň cenově dostupný styl řešení uvedeného problému ladění systému s DDR3. LeCroy Kibra™ 380 je autonomní analyzátor protokolu DDR3 pamětí, který podporuje analýzu diferenciálních sběrnic DDR3 pamětí a rozbor časování podle specifikace JEDEC. Hlavním cílem je podpora snadného a rychle použitelného řešení s intuitivním ovládáním.

Uvedený systém spoléhá na metodu použití pasivních měřicích sond, které eliminují nutnost přesné kalibrace a školení obsluhy. Se systémem Kibra LeCroy 380 DDR3 probíhá vzorkování měřeného signálu přímo na speciálním adaptéru, místo obvodů logického analyzátoru. Umístěním přímo k samotné DDR paměti je možné zachytit mnohem čistší signálová oka a to dokonce bez potřeby zdlouhavé kalibrace.

Implementace

Systém Kibra využívá speciálně navržený design, takže nevyžaduje použití speciálního DIMM slotu. Jednoduchou konstrukcí umožňuje připojení přímo mezi DIMM slot a analyzovaný paměťový modul. Každý protokolový analyzátor Kibra je schopen sledovat jeden paměťový kanál a s využitím propojení DIMM je schopen podporovat až dva DIMM sloty na každém kanálu. Analyzátor Kibra má své napájecí napětí propojené se slotovým adaptérem, který může být napájen buď z analyzátoru, nebo přímo z daného DIMM slotu. Díky tomu je možné nechat adaptér stále zapnutý a zachytit provoz například již během procesu spouštění.

Obr. 2 Adaptér Kibra, Slot 1

Adaptér Kibra Slot 2 využívá poněkud jiného uspořádání s tím, že do LeCroy DDR3 analyzátoru vede pouze jediný kabel. Tím se docílilo snížení zatížení druhého slotu v případě, kdy nás zde zajímají pouze unikátní signály, a všechny ostatní signály máme dostupné z adaptéru v prvním slotu.

Obr. 3 Adaptér Kibra, Slot 2

Všechny signály, které se v paměťovém DIMM slotu DDR3 přenášejí, jsou vedené přímo přes uvedený adaptér. Délka spoje jednoho palce v adaptéru, vytváří na signálu zpoždění cca 90 ps. Každý Kibra adaptér integruje příslušné snímací odpory, umožňující snadné zachycení hodinového signálu, adresy i povelových a řídicích signálů linky. Svou schopností získání informací přímo na adaptéru poskytuje systém plnou podporu specifikace JEDEC a umožňuje rychlé ladění paměťových řadičů DDR3. Odpory slouží jako pasivní signálové sondy, které jsou druhým koncem spojené se dvěma registry. Vysoká impedance vstupů a malé snímací rezistory zajišťují celkově vysokou impedanci sondy a tedy naprosto minimální vliv na signály. V obvodu slouží snímací rezistory jako jakési izolátory signálů od vstupních registrů analyzátoru. Záchytné registry, které jsou umístěny přímo na adaptéru, slouží k zachycení daného vzorku signálu a jejich úplnou rekonstrukci zajišťuje následně až systém Kibra. Speciálním vstupem registrů je také signál Vref, dodávaný DIMM slotem. Hodnota napětí Vref slouží k určení platného signálu. Použitím referenční hodnoty napětí je možné v registrech dosáhnout mnohem čistších signálových očí (dochází k menším ztrátám signálu a k menším odrazům).

Obr. 4 Pasivní snímání signálových linek v systému Kibra

Problém použití logického analyzátoru

Implementace systému Kibra se od použití standardních logických analyzátorů značně liší. Typické DDR adaptéry logických analyzátorů mají snímací rezistory umístěné na všech linkách, odkud se následně signály vedou na vstupy logického analyzátoru. Samotné vzorky signálu se v tom případě odebírají až z rozhraní analyzátoru, kde je třeba řešit případ ztráty signálu, stejně jako vliv přívodního kabelu sondy. Poté, jakmile je úspěšně získán vzorek signálu, je v uživatelském programu analyzátoru nutné nastavit požadovanou hodnotu úrovně Vref, stejně jako časy „Setup“ a „Hold“ vzorkovaného signálového oka. Tato „kalibrace signálu“ musí být provedena u všech zachycených signálů. Kalibrace datových linek, i přes jinak poměrně snadné použití logického analyzátoru, představují poměrně velkou zátěž, neboť přenášená data jsou platná na náběžné i sestupné hraně diferenciálního signálu.

Obr. 5 Snímací rezistory a ukázka měření standardním logickým analyzátorem

www.lecroy.com