高速數據流盤處理：編程與標定

流處理技術

在PCI Express技術之上構建的PXI Express，為每臺儀器提供專用的帶寬。PCI Express包括x1、x4、x8和x16等幾種鏈路(讀為"乘1"、"乘4"等)，提供每通道250MB/s的吞吐量并具有極低的時延。對于儀器級硬件，x1與x4選項最為常見，它們分別提供了250MB/s和1GB/s(4×250MB/s)的專用吞吐量。相應地，整個系統(tǒng)的吞吐量隨機箱內儀器數的增加而增加。下圖著重闡述了各種總線的帶寬與時延比較。時延描述的是數據傳輸中所發(fā)生的延遲，它常常在考慮系統(tǒng)設計時被忽略。許多人認識到，更高的帶寬是希望得到的，但高時延也會對測試時間存在不利影響，所以也應當在系統(tǒng)設計中被考慮。

圖1：常見儀器總線的帶寬與時延的比較。

PXI平臺，由于基于高帶寬的PCI與PCI Express總線，因而支持儀器將數據流導入到除板上設備存儲器之外的信號源或從其導出。一個PXI/PXI Express數字化儀/示波器能夠以高采樣率持續(xù)采集數據，因為高帶寬總線支持將數據以高達1GB/s的速率實時傳送至PC存儲器或硬盤，這意味著數據可以在在設備存儲器中被覆蓋之前被讀取。

數據采集或信號發(fā)生的瓶頸不再是總線，而實際上是對系統(tǒng)存儲器(硬盤驅動器或者RAID陣列)進行讀取/寫入數據的操作。這就意味著工程師們可以以其所需的高采樣率長時間采集數據或發(fā)生信號，而不必影響其采樣率或測試時間。例如，利用一個PXIe-5122數字化儀與一個具有4TB容量的、12驅的RAID陣列，可以在兩個同步采樣的通道以100MS/s的最大采樣率采集數據，持續(xù)時間超過2.5小時。

所有這些意味著什么？許多應用挑戰(zhàn)因需要非常昂貴的專有系統(tǒng)而在先前無法解決，但由于使用商業(yè)可用的PXI Express，解決這些挑戰(zhàn)變得可行。其中，一些應用包括信號智能中的RF/IF數據流處理、數據記錄與回放、面向圖像傳感器與顯示面板測試的數字視頻發(fā)生/流處理，以及其它高數據吞吐量的應用。