高速數(shù)據(jù)流盤(pán)處理：編程與標(biāo)定

概覽

PXI Express正在改變著工程師們設(shè)計(jì)系統(tǒng)的方式。本文討論了支持高速數(shù)據(jù)流處理的技術(shù)、最大化系統(tǒng)流處理性能的應(yīng)用設(shè)計(jì)和在數(shù)據(jù)流導(dǎo)入磁盤(pán)與數(shù)據(jù)流導(dǎo)入存儲(chǔ)器應(yīng)用中可獲得的數(shù)據(jù)速率基準(zhǔn)。

引言

流處理是指以足夠維持連續(xù)采集或信號(hào)生成的高速率將數(shù)據(jù)傳輸至儀器或從儀器輸出。這就意味著任一項(xiàng)流處理應(yīng)用的性能總是受限于數(shù)據(jù)的大小和傳輸速度。許多工程師利用了“流處理”技術(shù)，但是在很多應(yīng)用中，數(shù)據(jù)無(wú)法以足夠快的速率被生成或采集。在這些情況下，工程師們必須折衷處理，或者以足夠低的采樣率對(duì)要通過(guò)總線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行采樣，或者以所需的高速率進(jìn)行采樣但所持續(xù)時(shí)間較短(這個(gè)時(shí)間受限于儀器的板載存儲(chǔ)器)。然而，無(wú)論哪一種的犧牲都不是我們希望的。

傳統(tǒng)意義上，桌面儀器系統(tǒng)，如示波器、邏輯分析儀和任意波形發(fā)生器等，都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了一定程度的數(shù)據(jù)流處理。雖然許多儀器具有非常高的采樣率和帶寬，但是與PC接口以返回?cái)?shù)據(jù)給用戶的總線卻時(shí)常被忽略，實(shí)際上它會(huì)大大增加整體測(cè)試時(shí)間。例如，用獨(dú)立示波器進(jìn)行的大部分?jǐn)?shù)據(jù)采集時(shí)間都是有限的，采集的持續(xù)時(shí)間由示波器中板載存儲(chǔ)器的大小所決定(一臺(tái)獨(dú)立任意波形發(fā)生器也面臨同樣的問(wèn)題，除非待發(fā)生的波形是直接下載到板載存儲(chǔ)器中)。數(shù)據(jù)采集完成之后，數(shù)據(jù)通過(guò)以太網(wǎng)(或者更為常用的GPIB)傳輸至控制PC。試考慮這樣一種情形，事件觸發(fā)之后以1GS/s的速率對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣。如果該設(shè)備每通道具有256MB的板上存儲(chǔ)空間，那么約250ms后存儲(chǔ)器就被寫(xiě)滿了，數(shù)據(jù)采集就會(huì)停下來(lái)。如果儀器接口使用GPIB總線(其帶寬約為1MB/s)，那么用戶必須等待約4.5分鐘(250s)，這些數(shù)據(jù)才可以傳輸至計(jì)算機(jī)供分析使用?，F(xiàn)在，將其與具有相同采樣率和板上存儲(chǔ)空間的NI數(shù)字化儀/示波器相比較。相同的數(shù)據(jù)通過(guò)高帶寬的PCI/PXI總線傳輸僅需要不到3秒的時(shí)間——超過(guò)80倍的性能提升。PCI Express/PXI Express總線甚至支持更快速的數(shù)據(jù)傳輸。