账号:
密码:
CTIMES / 文章 /   
摩尔定律对数据记录的影响
 

【作者: NI美商國家儀器】2013年06月19日 星期三

浏览人次:【22011】
  

一直以来工程师与科学家都在监控与记录物理/电子世界。Samuel Morse 在 19 世纪中发明了第一部数据记录系统:电报机。此系统可以自动记录摩斯密码的点与划,透过电磁针记录在纸条上。20 世纪初期,出现了第一个用于环境监控的记录仪 (chart recorder)。


早期的记录仪属于模拟机器,会透过钢笔将电子讯号的变化记录在纸上。接着这项太空项目针对模拟与数字数据打造出高速的数字数据撷取系统。



图一 : 过去 40 几年来 Intel 不断推出创新产品,如最新的 Xeon 处理器搭载了 26 亿个晶体管,持续促成摩尔定律的发展。
图一 : 过去 40 几年来 Intel 不断推出创新产品,如最新的 Xeon 处理器搭载了 26 亿个晶体管,持续促成摩尔定律的发展。

随着数字世界越来越复杂,无论是目前还是未来的物理/电子现象记录系统,都必须解决全新的数据撷取与记录难题。现在的记录仪与数据记录系统大多不需要纸张,主要都是数字系统。这类机器搭载了数字处理器和内存,而且还有通讯连接功能,可满足外部需求。过去十年来,数字储存容量激增,对应成本却急遽下降。


随着摩尔定律不断演变,带来更强大、更便宜、更小型、更节省能源的处理器,未来的数据撷取与记录系统也会运用此技术,提高智能效能之余还增加更多功能。


  • 「我们可以预见 DAQ 系统的市场需求,这类系统不但能透过网络、服务器或计算机来撷取数据,还可提供决策流程所需的重要信息。」— Frost & Sullivan



新一代数据记录系统

过去 20 几年以来,数据记录系统的智能型效能已经分散开来,处理组件持续移向传感器与讯号。这样一来,相较于以前只能单纯收集数据,用户可以在决策流程中进一步运用远程 DAQ 系统与记录器。


目前有许多高效能记录系统都整合了来自 Intel、ARM、Xilinx 等厂商的最新硅芯片与 IP。大多数的系统架构都只有处理器而已,但是有些系统采用的异质运算架构却结合了处理器与可程序化逻辑。举例来说,目前市面上的高效能数据记录系统如下:


  • ● Stand-Alone NI CompactDAQ 系统


  • ● NI CompactRIO


  • ● HBM QuantumX CX22W


  • ● Yokogawa WE7000


  • ● Graphtec GL900



只要数据记录系统具备更多的处理与智能型功能,所执行的软件将是厂商一较高下的关键。传统的数据记录软件提供现成工具,工程师可用来设定系统,快速开始量测作业,比如说 HBM 的 Catman 或 Yokogawa 的 DAQLOGGER。现成工具的缺点在于弹性欠佳,只能使用现有的功能。


另一方面,工程师与科学家可以运用 Microsoft Visual Studio 等文字程序设计工具或 NI LabVIEW 系统设计软件等图形化程序设计工具,进一步设定系统内的处理器。程序设计工具可针对这些数据记录系统提供最丰富的客制化功能,包含各种讯号处理与智能型嵌入功能,然而相较于现成工具,需要更多时间学习才能上手。



图二 : 说明了高效能数据记录系统的未来功能,并且以摩尔定律与更先进的处理技术为根据。
图二 : 说明了高效能数据记录系统的未来功能,并且以摩尔定律与更先进的处理技术为根据。

挑战记录系统极限的应用项目

对许多应用与产业来说,其数据记录都需要更出色的智能型功能。汽车、运输、水电等产业早就开始采用高效能的数据记录系统。


汽车与运输

现代的汽车设计搭载了数千种传感器与处理器,而且程序代码高达好几百万行。汽车的智能型性能越高,必须测试与监控的物理与电子参数就越多。此外,测试工程师需要更耐用、智能型效能更出色的记录系统,才能执行汽车测试。举例来说,美国 Integrated Test & Measurement(ITM)公司的工程师需要高效能/高弹性的车用测试解决方案,以便判断公路用货卡车废气排放系统运作时的振动等级。


工程师透过 NI LabVIEW 系统设计软件来设定 Stand-Alone NI CompactDAQ 系统,打造出高速振动记录解决方案,提供笔记本电脑或行动装置的无线接口。Stand-Alone NI CompactDAQ 系统搭载高效能的 1.33 GHz 双核心 Core i7 Intel 处理器,提供许多进阶功能,例如进阶讯号处理、Wi-Fi 联机功能,28 个同步取样的加速规输入信道都能以超过 6MB/s 的速度将数据高速串流至非挥发性内存。


此外,有了最新的 Data Dashboard for LabVIEW 版本,ITM 的工程师就可以打造客制化的用户接口,直接透过 iPad 操作并控制振动记录系统。


电网

水电产业也冲击了传统的数据记录系统。电网日新月异,水电产业也投入大量资源提升电网的智能型效能。其中一个方法就是整合更多的量测系统与装置,比如说电力质量分析器。标准的电力质量分析器会撷取并分析电力网络的三种电压,根据国际标准来计算电压质量。


所谓的电压质量涉及了频率、电压准位变化、电压闪烁、三相系统不均、谐波范围、整体谐波失真、讯号电压准位。此应用需要大量的分析与高速量测作业,所以传统的记录系统无法提供必要的马力。印度 ELCOM 公司的工程师使用 LabVIEW 与搭载嵌入式处理器和 FPGA 的 NI CompactRIO 嵌入式撷取系统,打造出高弹性/高效能的电力质量分析器。系统内的处理器可用于高阶的浮点处理、高速磁盘串流、网络联机等事项。


CompactRIO 的 FPGA 则有助于在系统内加入额外的处理组件,还可执行客制化的 I/O 时序与同步化功能,以及应用所需的高速数字处理效能。


未来的记录系统必须加强智能型效能

随着我们身处的世界越变越复杂,针对未来的机器、基础建设、电网、汽车等,物理/电子数据监控与记录系统都必须与时俱进。硅芯片与 IP 厂商改良了处理组件的效能、功能与成本,努力跟上此趋势。现在数据撷取公司也必须比照办理,提供更高效能的记录系统,并且加强弹性、直觉性、智能型功能,才能撷取各式各样的数据。


有了更出色的智能型数据记录系统,即可透过各种来源取得更实用的数据,同时改善系统的效能、质量与维护需求。


相关文章
如何透过Simulink进行ISO 26262专案
OTA测试决定5G通讯成败关键
高速数位讯号测试的关键一步
GPU运算加速实现AI新时代!
回顾英特尔半世纪的经典创新
comments powered by Disqus
相关讨论
  相关新闻
» 是德Infiniium UXR示波器提供110GHz最高频宽
» 英特尔收购网路单晶片IP公司NetSpeed Systems
» TrendForce:Intel CPU供货不足影响笔电出货状况
» [SEMICON] KLA-Tencor推出全新检测系统 拓展IC封装产品系列
» Intel:FPGA将加速今日新型态资料中心的主流应用
  相关产品
» 是德Ixia部门针对容器和Kubernetes丛集工作负载提供封包级可视度
» Tektronix推出13GHz和18GHz机型的USB频谱分析仪
» 是德科技即时示波器可在更短的时间内验证Terabit创新成果
» Tektronix 6系列MSO速度更快杂讯更低 进而提升量测可信度
» NI推出满足5G NR研究与系统原型制作的全新mmWave Radio Head

AD