目前數(shù)字化儀所面臨的主要瓶頸來自于使用8核或16核主機(jī)中央處理器或是復(fù)雜的FPGA（現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列）,。Spectrum今日宣布新增用于并行處理的Spectrum CUDA訪問選項(xiàng)（SCAPP）來解決這一問題,。該功能對(duì)于電子信號(hào)的數(shù)字化,、處理以及分析都極其簡(jiǎn)便且行之有效,。SCAPP選項(xiàng)能夠使基于CUDA的圖形處理器（CPU）在Spectrum數(shù)字化儀與主機(jī)之間直接使用,。然而,，該選項(xiàng)大的優(yōu)勢(shì)在于數(shù)據(jù)能夠直接從數(shù)字化儀傳輸至GPU,，而數(shù)據(jù)能夠通過GPU板的并行處理核（高達(dá)5000）進(jìn)行高速并行處理,。與直接將數(shù)據(jù)傳輸給8核或16核的主機(jī)相比,，SCAPP選項(xiàng)性能顯著增強(qiáng),。在50 MS/s, 500 MS/s 或 5 GS/s等高速信號(hào)數(shù)字化時(shí)，該功能則變得尤為重要,。

Spectrum儀器SCAPP選項(xiàng)
Spectrum儀器公司采用了標(biāo)準(zhǔn)可用的GPU（基于Nvidia的 CUDA標(biāo)準(zhǔn)）,，它能夠不通過CPU直接與Spectrum數(shù)字化儀卡連接，為CUDA卡的信號(hào)處理能力開啟了巨大的并行核架構(gòu),。CUDA顯示卡的結(jié)構(gòu)非常合理,，就像是為并行數(shù)據(jù)處理而設(shè)計(jì)的。其數(shù)據(jù)處理能力與大多數(shù)處理器相同,，例如數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,、篩選、平均,、基線抑制,、FFT窗口功能或FFT都可以輕松實(shí)現(xiàn)并行處理。

信號(hào)處理方法
直到今天,，高速數(shù)字化儀的數(shù)據(jù)處理分為兩種不同的方式,。種也是常見的方法是直接使用CPU計(jì)算。這種方法可以零成本的直接使用不同的編程語(yǔ)言來編寫處理程序,。然而，這種方式所獲得的效果往往受到CPU資源的限制,，因?yàn)樗仨毰c其余的PC系統(tǒng),、操作系統(tǒng)和GUI組件一同分享處理能力。
第二種方法是采用現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）技術(shù),，使用供應(yīng)商提供的固定處理包（如Spectrum儀器的Block Average）或使用固件開發(fā)工具包（FDK）所提供的開源FPGA,。這確實(shí)是一個(gè)有效的解決方法,，但是其費(fèi)用相當(dāng)昂貴而過程復(fù)雜。大型FPGA費(fèi)用昂貴,，使用這種技術(shù)需要數(shù)字化儀供應(yīng)商提供的FDK和FPGA供應(yīng)商提供的其它實(shí)施工具,。同時(shí)，并不是每個(gè)人都具備使用VHDL實(shí)現(xiàn)FPGA信號(hào)處理的專業(yè)知識(shí),。這無形中就導(dǎo)致開發(fā)周期緩慢,。更糟糕的是，它很容易受到焊接在卡片上的FPGA的限制,。舉個(gè)例子來說,，如果RAM模塊處于極限便不能夠再改進(jìn)了。

總擁有成本
與任意基于FPGA的解決方案相比,，使用SCAPP的總擁有成本（TCO）非常低,。一個(gè)匹配的CUDA顯示卡價(jià)格在150 到 3000歐元左右，必要的軟件開發(fā)包（SDKs）是免費(fèi)的,。然而,，節(jié)省多的是開發(fā)成本。相比花費(fèi)數(shù)周的時(shí)間理解FDK,、FPGA固件的結(jié)構(gòu),、FPGA設(shè)計(jì)組件和模擬工具，用戶可以通過一些通俗易懂的C-Code和常見的設(shè)計(jì)工具立即開始工作,。

產(chǎn)品細(xì)節(jié)
SCAPP驅(qū)動(dòng)包含有遠(yuǎn)程直接內(nèi)存訪問（RDMA）的擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)程序,，可供數(shù)字化儀直接向GPU傳輸數(shù)據(jù)。它包含一套數(shù)字化儀和CUDA卡之間的交互案例和另外一套CUDA并行處理案例,，輕松建立過濾模塊,、平均模塊、數(shù)據(jù)多路解編,，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換或FFT模塊,。所有軟件都基于C/C++語(yǔ)言，課通過普通編程技術(shù)進(jìn)行改進(jìn),。使用測(cè)試和優(yōu)化并行處理案例可在幾分鐘內(nèi)得出首批測(cè)試結(jié)果,。

效果
數(shù)字化儀和GPU之間的互連是基于PCI Express。通過選定的Spectrum數(shù)字化儀卡片,，數(shù)字化儀和GPU之間可以實(shí)現(xiàn)超過3.0 GByte/s以上的連續(xù)吞吐率,。足以支持采樣率為2.5GS/s的單通道8位數(shù)字化儀或運(yùn)行速度為500MS/s的雙通道14位數(shù)字化儀的連續(xù)數(shù)據(jù)獲取。通過使用Spectrum儀器的轉(zhuǎn)移帶寬存儲(chǔ)數(shù)據(jù)獲取模式,，比如多重記錄模式和采樣速度都能達(dá)到更高水平,。
CUDA卡片的大小比較靈活，處理內(nèi)核在256和5000之間（相比之下,，一個(gè)具有超線程的雙倍Quad-Core Xeon CPU只能提供16個(gè)內(nèi)核）,，配有高達(dá)幾個(gè)G的內(nèi)存以及12.0TFLOP（1012 -每秒萬億次浮點(diǎn)運(yùn)算）,。一個(gè)具有1000核和3.0TFLOP的小卡片已經(jīng)有足夠的能力搭配一個(gè)雙通道，采樣率為500 MS/s數(shù)字化儀配以512k的FFT模塊進(jìn)行連續(xù)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,，多路復(fù)用,，窗口，F(xiàn)FT和求平均值,。相比之下,，從其它數(shù)字化儀供應(yīng)商處獲得的FFT包將會(huì)受到FFT模塊大小的限制，大值為4k 或8k,，因?yàn)檫@是FPGA的極限,。

可支持的Spectrum產(chǎn)品
SCAPP包是所有Spectrum卡片的擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)。它可以被用于M4i平臺(tái)(250 MS/s 16位,， 500MS/s 14 位或 5 GS/s 8 位)和新中級(jí)效能M2p平臺(tái)(20 至80MS/s多通道16位)的超快數(shù)字化儀,。在Linux操作系統(tǒng)中可以實(shí)現(xiàn)基本的RDMA功能。

關(guān)于Spectrum儀器
德國(guó)Spectrum儀器公司是全球領(lǐng)先的PC測(cè)試測(cè)量設(shè)備的設(shè)計(jì)制造商,，于1989年成立于德國(guó)漢斯多爾夫,。公司產(chǎn)品主要應(yīng)用于電子信號(hào)的采集、生成和分析,。德國(guó)Spectrum儀器專注于高速數(shù)字化儀和發(fā)生器技術(shù),。迄今為止，Spectrum擁有500多種可用的模塊化產(chǎn)品,，并符合PCIe, LXI和PXI等主流行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),。德國(guó)Spectrum的銷售網(wǎng)絡(luò)遍布全球，其設(shè)計(jì)工程師直接服務(wù)客戶,，并提供快速,、杰出的技術(shù)支持。

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