高速數(shù)據(jù)流盤處理：編程與標定

概覽

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

引言

流處理是指以足夠維持連續(xù)采集或信號生成的高速率將數(shù)據(jù)傳輸至儀器或從儀器輸出。這就意味著任一項流處理應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，但是在很多應用中，數(shù)據(jù)無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總線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行采樣，或者以所需的高速率進行采樣但所持續(xù)時間較短(這個時間受限于儀器的板載存儲器)。然而，無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接口以返回數(shù)據(jù)給用戶的總線卻時常被忽略，實際上它會大大增加整體測試時間。例如，用獨立示波器進行的大部分數(shù)據(jù)采集時間都是有限的，采集的持續(xù)時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題，除非待發(fā)生的波形是直接下載到板載存儲器中)。數(shù)據(jù)采集完成之后，數(shù)據(jù)通過以太網(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(shù)據(jù)進行采樣。如果該設備每通道具有256MB的板上存儲空間，那么約250ms后存儲器就被寫滿了，數(shù)據(jù)采集就會停下來。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)才可以傳輸至計算機供分析使用。現(xiàn)在，將其與具有相同采樣率和板上存儲空間的NI數(shù)字化儀/示波器相比較。相同的數(shù)據(jù)通過高帶寬的PCI/PXI總線傳輸僅需要不到3秒的時間——超過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。