高速数据流盘处理：编程与标定 (1)

概览

      PXI Express正在改变着工程师们设计系统的方式。本文讨论了支持高速数据流处理的技术、最大化系统流处理性能的应用设计和在数据流导入磁盘与数据流导入存储器应用中可获得的数据速率基准。

引言

      流处理是指以足够维持连续采集或信号生成的高速率将数据传输至仪器或从仪器输出。这就意味着任一项流处理应用的性能总是受限于数据的大小和传输速度。许多工程师利用了“流处理”技术，但是在很多应用中，数据无法以足够快的速率被生成或采集。在这些情况下，工程师们必须折衷处理，或者以足够低的采样率对要通过总线传输的数据进行采样，或者以所需的高速率进行采样但所持续时间较短(这个时间受限于仪器的板载存储器)。然而，无论哪一种的牺牲都不是我们希望的。

      传统意义上，桌面仪器系统，如示波器、逻辑分析仪和任意波形发生器等，都已经实现了一定程度的数据流处理。虽然许多仪器具有非常高的采样率和带宽，但是与PC接口以返回数据给用户的总线却时常被忽略，实际上它会大大增加整体测试时间。例如，用独立示波器进行的大部分数据采集时间都是有限的，采集的持续时间由示波器中板载存储器的大小所决定(一台独立任意波形发生器也面临同样的问题，除非待发生的波形是直接下载到板载存储器中)。数据采集完成之后，数据通过以太网(或者更为常用的GPIB)传输至控制PC。试考虑这样一种情形，事件触发之后以1GS/s的速率对数据进行采样。如果该设备每通道具有256MB的板上存储空间，那么约250ms后存储器就被写满了，数据采集就会停下来。如果仪器接口使用GPIB总线(其带宽约为1MB/s)，那么用户必须等待约4.5分钟(250s)，这些数据才可以传输至计算机供分析使用。现在，将其与具有相同采样率和板上存储空间的NI数字化仪/示波器相比较。相同的数据通过高带宽的PCI/PXI总线传输仅需要不到3秒的时间——超过80倍的性能提升。PCI Express/PXI Express总线甚至支持更快速的数据传输。