我们之前做过好多期如何使用PAM (power analsysis module)来测试和验证PCIe/NVMe M.2 SSD，尤其是其低功耗L1.2的状况，感兴趣可以翻看一下我们公众号saniffer之前拍摄的视频讲解，例如：【高清视频】如何有效分析笔记本电脑的低功耗？其实，我们的企业级eSSD客户也在大量使用PAM进行企业级SSD功耗测量。消费类M.2 SSD低功耗的考量主要是笔记本/pad等产品的电池技术没有获得突破，但是企业级尽管不考虑这么低的功耗，平时SSD都是随时待命，但是如果可以降低同等I/O性能下面的功耗还是有很大的经济消息，毕竟你如果拿到AI训练和推理的大环境下想想数据中心现在最缺的不是GPU算力卡，而是电力！像之前我们国内第三方Lab益企研究院拿我们的PAM测试了Intel/Solidigm的企业级SSD视频：益企研究院使用Quarch PAM测量企业级SSD省电模式。

我们今天的高清视频就是在实验室里面使用PAM给你做了一个简单展示，如何使用PAM来量测Gen5 U.2 SSD功耗，当然，管理软件QPS (Quarch Power Studio）这块讲解非常简单和基础，如果你想了解PAM使用的QPS的更加详细的内容，可以参考我们之前拍摄的一个大概20多分钟的高清讲解视频：【高清视频】如何监控和快速分析各类接口SSD和PCIe 插卡的功耗、sideband信号？ 

• 00:00:00-00:02:42 软件如何连接到PAM

• 00:02:42-00:03:16 PAM设备信息查看

• 00:03:16-00:03:46 PAM设备支持的信号

• 00:03:46-00:12:28 PAM如何开启抓取

• 00:12:28-00:13:30 PAM视图查看

• 00:13:30-00:15:28 PAM瞬时值分析

• 00:15:28-00:16:54 PAM区域统计值查看

• 00:16:54-00:17:57 PAM分段统计查看

• 00:17:57-00:20:38 PAM信息标注Annotation

• 00:20:38-00:22:58 PAM通道synthetic channel

• 00:22:58-00:25:08 PAM抓取内容保存

• 00:25:08-00:25:56PAM抓取内容保存(2)

• 00:25:56-00:28:54 PAM Python开发

我们今天下面的视频综合了：

• 我们演示的PCIe 5.0 U.2 PAM 视频的讲解内容
• Quarch 的PAM + Quarch Power Studio管理软件的功能
• 我们之前公众号经常讨论过的 U.2 SSD / PCIe SSD / 企业级SSD测试问题

你可以看到，该PAM工具的一个非常突出的特点是具备 PAM同时监控功耗 + sideband信号 的能力，这也是它与普通功耗分析仪一个非常大的区别。

一、背景：为什么需要U.2 SSD功耗与Sideband联合分析

在 AI服务器、企业级存储服务器以及NVMe测试环境中，U.2 SSD仍然是最常见的企业级SSD形态之一。

U.2接口标准：

• • 连接器：SFF-8639
• • 协议：PCIe / NVMe
• • 通道：PCIe x4

典型应用：

• • NVMe All-flash array
• • AI训练数据存储
• • 数据中心数据库
• • GPU服务器缓存盘

例如：

• • Samsung PM1743 PCIe 5.0 NVMe SSD
• • Kioxia CM7
• • Solidigm D7

但是在企业级SSD验证过程中，经常会遇到几个问题：

1 功耗问题

企业级SSD在不同状态下功耗差异巨大：

需要精确分析：

• • 电压
• • 电流
• • 瞬时功耗

2 Sideband信号问题

U.2 SSD除了PCIe高速信号外，还包含大量sideband信号：

常见包括：

• • PERST#
• • PRSNT#
• • CLKREQ#
• • SMBus

这些信号对于：

• • SSD初始化
• • Reset行为
• • Power management

都非常关键。

3 企业级SSD调试难点

传统设备通常只能做：

• • 功耗测试或
• • 协议分析

但很难做到：

功耗 + PCIe sideband同步分析

而Quarch PAM正是解决这个问题的工具。

二、Quarch PAM：Power Analysis Module

PAM 的全称是：

Power Analysis Module

它是一款专门用于 PCIe设备功耗分析与Sideband监测 的设备。

视频中首先展示了PAM管理模块的结构。

PAM前面板包括：

• • 状态指示灯
• • Action灯
• • Trigger In / Trigger Out
• • USB-C连接接口。

其核心作用是：

采集测试治具中的电压、电流、Sideband信号并传输到电脑。

PAM本身只负责：

• • 数据采集
• • 数据打包
• • USB / Ethernet传输

数据最终由软件显示。

三、U.2 SSD测试系统结构

视频演示的测试环境是一个简化的PCIe服务器结构。

系统拓扑如下：

CPU │PCIe slot │PCIe→ U.2转接卡│PAM U.2Fixture│U.2NVMe SSD

视频使用的SSD：

Samsung PM1743 PCIe 5.0 x4 NVMe SSD

转接卡来自：

SerialCable PCIe 5.0 U.2 adapter。

在正常情况下：

PCIe slot → U.2 SSD

但为了分析功耗，需要插入：

PCIe slot →Adapter→ PAM Fixture→ SSD

这个 PAM Fixture 是一个关键部件。

四、PAM U.2 Fixture 的作用

PAM Fixture 的位置：

串接在SSD和U.2接口之间

其功能包括：

1 电压测量

例如：

• • 12V rail

2 电流测量

实时测量：

• • SSD瞬时电流

3 功耗计算

软件实时计算：

Power=Voltage×Current

4 Sideband信号监测

例如：

• • PERST
• • PRSNT
• • CLKREQ

这些信号通过fixture采集。

5 数据传输

采集的数据通过：

柔性排线 (FPC)

传输到PAM管理模块。

再通过USB或网络发送到PC。

五、Power Studio软件

PAM的数据展示和分析通过软件完成：

Quarch Power Studio

软件运行在PC上。

连接方式：

• • USB
• • Ethernet。

1 软件界面结构

软件左上角显示：

• • PAM型号
• • Serial number
• • Fixture类型

例如：

2788Gen5 SFF8639 Fixture

表示：

PCIe 5.0 U.2测试治具。

2 Channel选择

Power Studio支持大量通道：

包括：

电压

• • 12V
• • 5V

电流

• • rail current

功耗

• • power channel

sideband

• • PERST
• • PRSNT

用户通常只选择自己关注的通道。

六、实时采样能力

Power Studio支持非常高的采样率。

最小采样周期：

4 µs

常见设置：

• • 16 µs
• • 100 µs
• • 1 ms。

在视频中演示使用：

约1.024 ms采样。

采样率越高：

• • 数据越精细
• • 数据量越大

例如：

4µs采样时数据增长非常快。

七、波形分析能力

Power Studio提供类似示波器的功能。

1 Auto Scroll

实时显示数据流。

波形持续滚动。

2 区域放大

用户可以拖动窗口：

选择一段时间

上方窗口自动放大。

3 Summary统计

软件可以统计：

• • 平均电压
• • 平均电流
• • 平均功耗
• • Sideband状态。

4 Cursor测量

用户可以选择两个点：

计算：

ΔtimeΔvoltageΔcurrentΔpower

例如：

Δtime =51.2 msΔpower =1.395 W

这种功能在分析：

• • SSD IO burst
• • power transient

时非常重要。

八、数据记录与存储

Power Studio支持长时间记录功耗数据。

但需要注意：

1 数据量

采样率越高：

数据量越大。

例如：

4 µs采样

会快速占满磁盘空间。

2 自动停止机制

软件默认设置：

当剩余磁盘空间低于：

520MB

自动停止记录。

3 Recording保存

默认情况下：

关闭软件时可能删除trace。

建议设置：

recording结束时提醒保存

避免数据丢失。

九、PAM在U.2 SSD验证中的价值

对于企业级SSD开发和验证来说，PAM有几个关键价值。

1 SSD功耗分析

可以分析：

• • idle power
• • IO burst power
• • write amplification power

特别是：

PCIe 5.0 SSD

功耗可以达到：

25W+

2 Reset行为分析

例如：

PERST# 拉低SSD reset功耗变化

可以同时观察。

3 Sideband行为分析

例如：

PRSNTCLKREQSMBus

这些信号对服务器SSD非常关键。

4 服务器功耗调试

特别是在AI服务器中：

U.2 SSD数量可能：

24/48/96

功耗行为非常复杂。

PAM可以帮助分析：

• • power spike
• • idle state
• • power gating

十、PAM与PCIe Analyzer的互补关系

在企业级SSD调试中通常需要两类工具：

例如：

PCIe link training↓NVMe command↓IO burst↓Power spike

PAM可以验证：

IO行为与功耗变化的关系

十一、总结

Quarch PAM 是目前PCIe生态中非常独特的一类测试设备。

其核心能力是：

同步分析

• • 电压
• • 电流
• • 功耗
• • PCIe sideband信号

在 U.2 SSD、NVMe SSD 和 AI服务器验证中具有重要价值。

特别适用于：

• • 企业级SSD开发
• • PCIe设备验证
• • 数据中心硬件测试
• • NVMe性能调优

对于像你们这样的 PCIe测试工具生态（SanBlaze / SerialTek / Quarch / PCIe Analyzer） 的客户来说：

PAM往往是：

功耗验证环节的关键工具。

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