Spectrum公司新增SCAPP选件——方便GPU信号处理
来源:互联网 发布:上海人口普查数据 编辑:程序博客网 时间:2024/06/15 20:59
目前数据采集卡有一个瓶颈是需要通过使用主机的CPU与8或16核的FPGA实现复杂的程序。Spectrum Instrumentation有其新的软件选项–SCAP–Spectrum CUD并行处理—为数字化、处理和分析电子信号打开了一个易于使用但极其强大的方式。SCAPP最大的优势是允许基于CUDA的图形处理单元(GPU)与数字化仪和PC直接连接,数据可直接从数字化仪到GPU进行高速并行处理,可使用GPU板之间的多个处理核心(高达5000)。与数据直接发送到只有8个或16个内核的PC相比,这性能显著提升不少。当信号高速地被数字化时,它变得更加重要,例如50 MS/s, 500 MS/s 或甚至 5 GS/s.
Spectrum的 SCAPP
Spectrum使用的方法是基于标准的NVIDIA公司的GPU,CUDA标准。 GPU直接与Spectrum的数据采集卡连接,没有更多的CPU交互、开放并行信号处理核心架构。 CUDA显卡的结构非常适合并行数据处理。例如,处理任务的数据转换、滤波、平滑、基线抑制FFT窗口功能,甚至FFT都可以很容易地并行化处理。
信号处理方法
直到今天,用于高速数字化仪的数据处理方法基本上有两种方法。第一种也是最常见的方法是使用CPU进行计算。这种方法提供了一种简单的方法来使用不同的编程语言,几乎没有额外的成本创建处理程序。然而,有限的CPU资源必须与PC系统的其它部分像操作系统和GUI组件共享处理能力。
第二种方法是使用现场可编程门阵列(FPGA)技术,无论是供应商提供固定的程序(Spectrum的平均功能)或使用一个开放的FPGA固件开发套件(FDK)。它真的是一个强大的解决方案,但它需要更高的成本和复杂性,需使用VHDL来编程,那不是每个人都能掌握的。这将导致长的发展周期,甚至更糟的是,它很容易进入被采集卡的FPGA限制。例如,如果RMA限制了,就没有什么可以改进的了。
TCO——总拥有成本
SCAPP和FPGA的解决方案比较总成本是非常低的:一个匹配的CUDA显卡从150到3000€,相关的软件开发包(SDK)都是免费的。然而,最能节省的是时间成本。与其花费几周才明白FDK,FPGA的固件结构,FPGA设计套件和仿真工具,用户可以立即开始使用一些简单易懂的C代码和常用设计工具。
产品详情
SCAPP驱动程序包括远程直接内存访问(RDMA)的驱动程序扩展,允许直接从数字数据传输到GPU。包括一系列用于数字化仪和CUDA卡和另一组的CUDA并行处理实例与基本功能,像滤波、平均、数据解复用、数据转换和FFT。所有软件是基于C / C++,对于一般编程人员是很容易实现的。开始测试和优化并行处理的例子在几分钟内能给出了一个结果。
性能
数字化仪和GPU之间的互连是基于PCI Express。取决于选定的Spectrum的数据采集卡,和GPU之间连续吞吐量超过3.0 GByte/s。足以支持1通道 8-bit 2.5 GS/s或者2通道 14-bitt 500MS/s数据采集卡持续采集。利用Spectrum的多种数据采集方式能节省传输带宽,如多记录模式,采样速度可以更高。CUDA卡是可扩展的处理核心在256和5000之间(与双Quad-Core Xeon CPU相比,Hyperthreading只提供16核),随着几个GByte的内存和12.0 TFLOP(每秒1012万亿次浮点运算)。一个小型卡有1K核和3.0 TFLOP,在2通道500 MS/s512K–FFT块大小情况下,也已经能够做连续的数据转换、复用、加窗、FFT和平均,并可以运行几个小时。相比之下,其他数据采集卡供应商的FFT程序包通常会限制FFT块尺寸(最大的4K或8K,这是FPGA的限制)。
Spectrum支持的产品
这个SCAPP包的驱动程序扩展到所有的Spectrum采集卡。它可以使用在m4i平台的超高速数字化仪上(250 MS / s的16位,14位500 MS / s或5 GS / s的8位),也可以最新发布的平台M2p上(20到80MS/s多通道16位)。基本RDMA功能也可以用于Linux操作系统下。
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