文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
高速数据采集系统的设计实现及存储瓶颈问题的解决
姓名:王元祥
申请学位级别:硕士
专业:通信与信息系统
指导教师:张蕴玉
20061216
摘要
本文介绍了一种 PCI/PCI-X 高速数据采集存储系统,本系统为一种通用的高速
数据采集平台,其采样速率高达 100Msps,连续不间断传输和存储速率达 133MB/s,
可以满足数据的连续采集、实时存储的需求。
目前,上 GHz 的高速 ADC 采集已经不成问题,但是实时数据存储成了整个系
统的瓶颈。对目前基于个人计算机的 32bit/33MHz PCI 总线的中速采集系统而言,其
存储介质一般为 IDE/ATA 硬盘,受其限制,实时稳定存储速率只能达到 30MB/s 到
50MB/s 左右。因此,实时数据存储是高速采集存储系统的一个技术瓶颈。通过大量
研究,决定采用支持 64bit/66MHz PCI/PCI-X 总线和 SCSI 独立磁盘冗余阵列(RAID)
的工控服务器作为计算机平台,采用 SCSI 硬盘构成的 RAID 作为采集系统的存储介
质。单个 Ultra-320 接口的 SCSI 硬盘有高达 50MB/s 的存储速率,多个 SCSI 硬盘并
行工作,使系统的存储速率达到 133MB/s 以上,实现简单,工作稳定可靠。
本文对数据采集系统的基本理论进行了叙述,并对本采集系统的性能指标提出
要求。同时用大量篇幅对本采集系统的硬件实现和 WDM 驱动程序/MFC 应用程序的
设计进行了详细描述,包括理论验证、仿真结果分析、具体连线以及程序流程图。
并着重提出了数据采集系统存在的存储瓶颈问题,并针对性的提出了有效的解决方
案。
采用高性能的数据拆分重组方法,在硬件上采用 RAID0 技术以获得最大化的磁
盘访问速率,在软件上通过增大内存缓冲区以提高磁盘的存储效率。通过这些优化,
本系统解决了采集系统中经常遇到的存储速率瓶颈的问题,可广泛应用于电子侦察、
电子对抗、雷达信号处理、软件无线电、数字通信、图像采集、视频采集、空间信
息采集等需要持续采集并存储的项目中。

关键字:高速数据采集; 存储瓶颈; RAID; PCI; SCSI

I
Abstract
This paper describes a PCI/PCI-X high-speed continuous acquisition and real-time
e system based on PLX PCI9656. The acquisition rate of the system is 100Msps, and
continuous transfer and storage speed is up to 133MB/s. It meets the requirement of
continuous acquisition and real-time e.
High-speed Analog-Digital Convert is not the problem nowadays, but real-time
storage es the bottle-neck of the whole system. For middle-speed acquisition system
based on 32bit/33MHz PCI bus of puter, its storage media is IDE/ATA hard
disk, subject to its restrictions, the stabilized storage rate is between 30MB/s to 50MB/s.
So storage is technical bottle-neck of acquisition and storage system. Through extensive
research, decided to adopt a server that support 64bit/66MHz PCI-X and SCSI RAID as
puter platform, and RAID constructed by SCSI hard disks as the storage media.
This paper describes the principle of sampling and acquisition, and takes the
requirement of the acquisition system. Mean