Spectrum公司新增SCAPP选件——方便GPU信号处理

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）。

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