高速數據流盤(pán)處理：編程與標定

概覽

PXI Express正在改變著(zhù)工程師們設計系統的方式。本文討論了支持高速數據流處理的技術(shù)、最大化系統流處理性能的應用設計和在數據流導入磁盤(pán)與數據流導入存儲器應用中可獲得的數據速率基準。

引言

流處理是指以足夠維持連續采集或信號生成的高速率將數據傳輸至儀器或從儀器輸出。這就意味著(zhù)任一項流處理應用的性能總是受限于數據的大小和傳輸速度。許多工程師利用了“流處理”技術(shù)，但是在很多應用中，數據無(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要通過(guò)總線(xiàn)傳輸的數據進(jìn)行采樣，或者以所需的高速率進(jìn)行采樣但所持續時(shí)間較短(這個(gè)時(shí)間受限于儀器的板載存儲器)。然而，無(wú)論哪一種的犧牲都不是我們希望的。

傳統意義上，桌面儀器系統，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)現了一定程度的數據流處理。雖然許多儀器具有非常高的采樣率和帶寬，但是與PC接口以返回數據給用戶(hù)的總線(xiàn)卻時(shí)常被忽略，實(shí)際上它會(huì )大大增加整體測試時(shí)間。例如，用獨立示波器進(jìn)行的大部分數據采集時(shí)間都是有限的，采集的持續時(shí)間由示波器中板載存儲器的大小所決定(一臺獨立任意波形發(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器中)。數據采集完成之后，數據通過(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的速率對數據進(jìn)行采樣。如果該設備每通道具有256MB的板上存儲空間，那么約250ms后存儲器就被寫(xiě)滿(mǎn)了，數據采集就會(huì )停下來(lái)。如果儀器接口使用GPIB總線(xiàn)(其帶寬約為1MB/s)，那么用戶(hù)必須等待約4.5分鐘(250s)，這些數據才可以傳輸至計算機供分析使用?，F在，將其與具有相同采樣率和板上存儲空間的NI數字化儀/示波器相比較。相同的數據通過(guò)高帶寬的PCI/PXI總線(xiàn)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(xiàn)甚至支持更快速的數據傳輸。