高速数据流盘处理：编程与标定

流处理技术

在PCIExpress技术之上构建的PXIExpress，为每台仪器提供专用的带宽。PCIExpress包括x1、x4、x8和x16等几种链路(读为"乘1"、"乘4"等)，提供每通道250MB/s的吞吐量并具有极低的时延。对于仪器级硬件，x1与x4选项最为常见，它们分别提供了250MB/s和1GB/s(4×250MB/s)的专用吞吐量。相应地，整个系统的吞吐量随机箱内仪器数的增加而增加。下图着重阐述了各种总线的带宽与时延比较。时延描述的是数据传输中所发生的延迟，它常常在考虑系统设计时被忽略。许多人认识到，更高的带宽是希望得到的，但高时延也会对测试时间存在不利影响，所以也应当在系统设计中被考虑。

图1：常见仪器总线的带宽与时延的比较。

PXI平台，由于基于高带宽的PCI与PCI Express总线，因而支持仪器将数据流导入到除板上设备存储器之外的信号源或从其导出。一个PXI/PXI Express数字化仪/示波器能够以高采样率持续采集数据，因为高带宽总线支持将数据以高达1GB/s的速率实时传送至PC存储器或硬盘，这意味着数据可以在在设备存储器中被覆盖之前被读取。

数据采集或信号发生的瓶颈不再是总线，而实际上是对系统存储器(硬盘驱动器或者RAID阵列)进行读取/写入数据的操作。这就意味着工程师们可以以其所需的高采样率长时间采集数据或发生信号，而不必影响其采样率或测试时间。例如，利用一个PXIe-5122数字化仪与一个具有4TB容量的、12驱的RAID阵列，可以在两个同步采样的通道以100MS/s的最大采样率采集数据，持续时间超过2.5小时。

所有这些意味着什么？许多应用挑战因需要非常昂贵的专有系统而在先前无法解决，但由于使用商业可用的PXI Express，解决这些挑战变得可行。其中，一些应用包括信号智能中的RF/IF数据流处理、数据记录与回放、面向图像传感器与显示面板测试的数字视频发生/流处理，以及其它高数据吞吐量的应用。