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www markttechnik de Nr 41 2023 24 Fokus|Messtechnik Spectrum setzt neuen Standard bei der Erfassung großer Datenmengen Endloses Streaming mit 10 GS s Abtastrate Ein neuer Streaming-Modus für die Digitizer der M5i 33xx-Serie von Spectrum Instrumentation ermöglicht es den ultraschnellen A D-Karten kontinuierlich Daten mit bis zu 10 GSamples s Abtastrate zu erfassen zu streamen zu analysieren und zu speichern Das funktioniert mit einem normalen PC mit Standard-Komponenten Die M5i 33xx-Modelle sind die Flaggschiffe unter den Digitizern von Spectrum Instrumentation Insgesamt besteht die Serie aus sieben Modellen mit Abtastraten von 3 2 bis 10 GSamples s einer vertikalen Auflösung von 12 bit sowie Bandbreiten von 1 bis 4 7 GHz Alle Produktvarianten verfügen über ein 16-Lane-Gen3-PCIe-Interface wodurch Daten mit bis zu 12 8 GB s übertragen werden können Dank dieses bislang unerreichten Streamings können Daten die auf einem Kanal mit einer Abtast rate von 6 4 GSamples s erfasst werden oder auf zwei Kanälen mit 3 2 GSamples s ohne Informationsverlust direkt in die PC-Umgebung gestreamt werden Wenn höhere Abtastraten erforderlich sind wird auf den neuen 8-bit-Modus umgeschaltet sodass Daten mit 10 GSamples s auf einem Kanal oder aber 5 GSamples s auf zwei Kanälen gestreamt werden können Die M5i 33xx-Digitizer von Spectrum sind in der Lage Daten mit 10 GSamples s zu erfassen und diese kontinuierlich zur Analyse an eine GPU oder zur Speicherung an ein SSD-Array zu streamen wobei der Streaming-PC aus kostengünstigen und einfach verfügbaren Teilen besteht Bild Spectrum Daten-Streaming an eine GPU zur kontinuierlichen Signalverarbeitung Für Messungen in denen Streaming und detaillierte Signalverarbeitung erforderlich sind verwenden die M5i 33xx-Digitizer das Softwarepaket SCAPP Spectrum CUDA Access for Parallel Processing Dabei werden die erfassten Daten mithilfe eines RDMA-Verfahrens direkt von den Digitizern an handelsübliche GPU-Karten gestreamt Diese GPUs die auf dem CUDA-Standard von Nvidia basieren eignen sich perfekt für die parallele Verarbeitung riesiger Datenmengen weil sie bis zu 10 000 Verarbeitungskerne und bis zu 48 GB Speicher besitzen SCAPP umfasst eine Reihe von Routinen für die Interaktion zwischen den Digitizern und den GPU-Karten sowie eine Reihe von Programmierbeispielen für die CUDA-Parallelverarbeitung Diese Beispiele bieten einfache Bausteine für leistungsstarke Verarbeitungsfunktionen wie digitale Abwärtskonvertierung DDC Filterung Signalmittelung Demultiplexing Datenkonvertierung und schnelle Fourier-Transformationen FFTs Die gesamte SCAPP-Software basiert auf C C++ und Python sodass die Implementierung und Anpassung mit normalen Programmierkenntnissen möglich ist Beispielsweise können bei Anwendungen die eine kontinuierliche Spektralanalyse erfordern Zeitbereichsdaten mit 10 GSamples s erfasst und direkt an eine GPU gestreamt werden um dort eine kontinuierliche FFT-Analyse durchzuführen Mit einem PC-System das einen M5i 33xx-Digitizer umgestellt auf den neuen 8-bit-Modus SCAPP und eine preisgünstige GPU enthält ist ein endlos laufender Konvertierungsprozess möglich Dieser kann Analyseaufgaben wie Multiplexing und Windowing beinhalten oder FFT und Mittelwertbildung mit einer FFT-Blockgröße von 1 MSamples Bei einer Abtastrate von 10 GSamples s deckt eine solche FFT einen Frequenzbereich von DC bis 5 GHz ab und liefert eine Frequenzauflösung von 10 kHz Um noch bessere Auflösungen zu erzielen können auch größere FFT-Blockgrößen verwendet werden Daten-Streaming auf RAID-Speicher zur späteren Signalverarbeitung Spectrum Instrumentation bietet außerdem fertige Streamingund Datenspeichersysteme auf Basis eines Supermicro-Servers mit einem AMD-Epyc-Prozessor und RAID-Speicher mit