高速數(shù)據(jù)流盤(pán)處理：編程與標(biāo)定

流處理技術(shù)

在PCI Express技術(shù)之上構(gòu)建的PXI Express，為每臺(tái)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(shí)延。對(duì)于儀器級(jí)硬件，x1與x4選項(xiàng)最為常見(jiàn)，它們分別提供了250MB/s和1GB/s(4×250MB/s)的專用吞吐量。相應(yīng)地，整個(gè)系統(tǒng)的吞吐量隨機(jī)箱內(nèi)儀器數(shù)的增加而增加。下圖著重闡述了各種總線的帶寬與時(shí)延比較。時(shí)延描述的是數(shù)據(jù)傳輸中所發(fā)生的延遲，它常常在考慮系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)被忽略。許多人認(rèn)識(shí)到，更高的帶寬是希望得到的，但高時(shí)延也會(huì)對(duì)測(cè)試時(shí)間存在不利影響，所以也應(yīng)當(dāng)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中被考慮。

圖1：常見(jiàn)儀器總線的帶寬與時(shí)延的比較。

PXI平臺(tái)，由于基于高帶寬的PCI與PCI Express總線，因而支持儀器將數(shù)據(jù)流導(dǎo)入到除板上設(shè)備存儲(chǔ)器之外的信號(hào)源或從其導(dǎo)出。一個(gè)PXI/PXI Express數(shù)字化儀/示波器能夠以高采樣率持續(xù)采集數(shù)據(jù)，因?yàn)楦邘捒偩€支持將數(shù)據(jù)以高達(dá)1GB/s的速率實(shí)時(shí)傳送至PC存儲(chǔ)器或硬盤(pán)，這意味著數(shù)據(jù)可以在在設(shè)備存儲(chǔ)器中被覆蓋之前被讀取。

數(shù)據(jù)采集或信號(hào)發(fā)生的瓶頸不再是總線，而實(shí)際上是對(duì)系統(tǒng)存儲(chǔ)器(硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器或者RAID陣列)進(jìn)行讀取/寫(xiě)入數(shù)據(jù)的操作。這就意味著工程師們可以以其所需的高采樣率長(zhǎng)時(shí)間采集數(shù)據(jù)或發(fā)生信號(hào)，而不必影響其采樣率或測(cè)試時(shí)間。例如，利用一個(gè)PXIe-5122數(shù)字化儀與一個(gè)具有4TB容量的、12驅(qū)的RAID陣列，可以在兩個(gè)同步采樣的通道以100MS/s的最大采樣率采集數(shù)據(jù)，持續(xù)時(shí)間超過(guò)2.5小時(shí)。

所有這些意味著什么？許多應(yīng)用挑戰(zhàn)因需要非常昂貴的專有系統(tǒng)而在先前無(wú)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(yīng)用包括信號(hào)智能中的RF/IF數(shù)據(jù)流處理、數(shù)據(jù)記錄與回放、面向圖像傳感器與顯示面板測(cè)試的數(shù)字視頻發(fā)生/流處理，以及其它高數(shù)據(jù)吞吐量的應(yīng)用。