Startseite > Messen + Testen > Analysatoren > Datenverarbeitung ohne Flaschenhals

Spectrum Instrumentation

Datenverarbeitung ohne Flaschenhals

20. März 2018, 17:30 Uhr | Nicole Wörner

▶ Diesen Artikel anhören

Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Wie funktioniert SCAPP?

Das SCAPP-Treiberpaket besteht aus der Treiber-Erweiterung für RDMA (Remote Direct Memory Access), die den direkten Datentransfer zwischen Digitizer und GPU erlaubt. Das Paket enthält außerdem Anwendungsbeispiele für die Interaktion zwischen Digitizer und der CUDA-Grafikkarte. Dazu gibt es Beispiele für die parallele Datenverarbeitung mit anschaulichen Anwendungen von Basisfunktionen wie Filtern, Mittelwertbildung, Daten-De-Multiplexing, Datenumwandlung oder FFT. Die Software basiert auf C/C++ und kann mit normalen Programmierfähigkeiten implementiert und angepasst werden. »Mit getesteten und optimierten Parallel-Processing-Beispielen zu beginnen liefert dem Anwender Erfolgserlebnisse innerhalb von Minuten«, unterstreicht Rovini.

Digitizer und GPU-Grafikkarte sind über PCI Express verbunden….

...Abhängig von der gewählten Spectrum-Digitizer-Karte ist ein Datendurchsatz von mehr als 3 GB/s zwischen Digitizer und GPU erreichbar. Das reicht aus, um den kontinuierlichen Datenfluss eines einkanaligen 8-bit-Digitizers mit 2,5 GSample/s zu verarbeiten oder den einer zweikanaligen Version mit 14 bit bei 500 MSample/s. Wird einer von Spectrums intelligenten Aufzeichnungsmodi benutzt (wie z.B. Multiple Recording) und damit das anfallende Transferdatenvolumen verringert, lässt sich die Abtastrate sogar noch deutlich erhöhen.

»Die GPUs auf den passenden Grafikkarten…

...haben zwischen 256 und 5000 Prozessorkerne«, führt der Experte aus. »Zum Vergleich: eine „Dual Quad-Core“-Xeon-CPU mit Hyperthreading besitzt nur 16 Prozessorkerne. Die Grafikkarten haben mehrere Gigabyte Speicher und bis zu 12 TFLOPS (1012 = Trillion Floating Point Operations per Second). Schon eine kleinere Karte mit 1000 Kernen und 3 TFLOPS liefert eine beeindruckende kontinuierliche Verarbeitung: Datenkonvertierung, Multiplexing, Windowing, FFT und Mittelwertbildung auf zwei Kanälen bei 500 MSample/s mit einer FFT-Blockgröße von 512 kSample – und das stundenlang. Im Vergleich: Ein FFT-Paket von anderen Digitizer-Anbietern hat typischerweise eine Limitierung der FFT-Blockgröße bei 4 oder 8 kSample, denn das ist die Obergrenze für das FPGA.«

Vergleicht man die SCAPP-Methode…

...mit einer bisherigen, FPGA-basierten Lösung, sind die Kosten nach Berechnungen der Experten von Spectrum deutlich geringer: »Eine passende CUDA-Grafikkarte liegt im Bereich von 150 bis 3000 Euro, das nötige Software-Development-Kit SDK ist kostenlos«, so Rovini. »Die größte Einsparung ist aber bei der Entwicklungszeit zu finden. Statt viele Wochen in das Verständnis des Firmware-Development-Kits, der FPGA-Firmware, der FPGA-Design-Suite und der Simulations-Tools zu investieren, kann der Kunde mit der SCAPP-Methode sofort starten. Lediglich einige einfache C-Codes und typische Design-Tools müssen beherrscht werden.«

Das SCAPP-Paket ist eine Treibererweiterung,…

...die bei allen aktuellen Spectrum-Karten funktioniert. SCAPP kann für die ultraschnellen Digitizer der M4i-Plattform benutzt werden, mit 250 MSample/s bei 16 bit, 500 MSample/s mit 14 bit oder 5 GSample/s mit 8 bit. SCAPP funktioniert auch mit der neuen M2p-Plattform, die im mittleren Leistungssegment angesiedelt ist, mit 20 bis 80 MSample/s, Multi-Channel, 16 bit. Die grundsätzlichen RDMA-Funktionen stehen unter einem Linux-Betriebssystem zur Verfügung