現今的電子系統需要負荷越來越大量的數據，包含模擬及數字數據。因此對于研究者與系統開發商來說，其最大的挑戰就是如何整合、測試與維護更高速且精準的測試系統來處理日益增加的數據量。對于某些應用類型，例如視頻信號分析，其需求是如何連續不斷采集高速模擬與數字信息以進行實時分析。因此在設計或選用這類型量測系統時，若能清楚理解數據流向以及可能的問題所在，就能減少開發成本，加速上市時間，也能避免昂貴的系統重新設計成本。

頻譜監控、信號分析、光達信號采集、光纖測試、雷達及衛星信號收集等應用，屬于典型高速及高精確度數據采集應用。這些應用對工程師們最大的挑戰就是要如何滿足高帶寬的系統需求。本文將分享以PXI Express平臺在建構高帶寬系統時所需要考慮的細節，例如數字化儀或波型產生器的板載內存、PXI Express機箱內的PCIe信號架構、計算機操作系統、內存及儲存裝置的選擇。

簡介
傳統桌面型儀器的數據傳輸接口為GPIB、RS-232或是LAN，這些接口的好處在于非常容易操作使用，但在傳輸大量數據時其效率并不理想。當要采集大量連續數據時，數據長度就會因為內部存儲器大小而受限。目前市面上新款的高級儀器，例如示波器、波型發生器或邏輯分析儀，采用x86的架構，因此在高速、大量數據采集的長度上則基本上沒有限制。但若要跨儀器同步達到多通道采集時，便是個困難且復雜的課題。

自從1998年第一版的PXI規格問世后，PXI平臺與其模塊已經被大量應用于軍工、電子制造及科學研究應用中。第一版的PXI規格采用了PCI總線的高速傳輸特性，而后續的PXI規范更采用了PCI Express總線，繼承了其低延遲(Low Latency)、高帶寬及點對點傳輸的特性，另外再加上特有的觸發與時序同步的接口，使得PXI平臺與PXI模塊特別適合應用于高速數據傳輸。

當以PXI平臺設計適用于高速數據記錄的系統，不管是將數據連續由模塊化儀器傳送至系統內存或存儲裝置，或者相反的數據流向，都能夠利用PXI Express的高速總線、點對點傳輸的特性以及特有的觸發與時序信號，輕松地完成實現。接下來的文章內容將進一步討論，在設計、實現數據記錄系統的過程中，需要考慮的幾個要點與方向。

數據記錄系統的架構及其考量因素
下圖一簡單的示意了一組PXI Express平臺中數據的流向，組成的組件包含了PXI Express機箱、PXI Express控制器及模塊化儀器，包含數字化儀及波形發生器。以高速數字化儀為例，模擬信號被ADC采集轉換成數字量數據后，會搬移到板載內存上暫存，接下來再經由總線控制器及PCI Express接口，傳送到PXI Express控制器的系統內存上，做后續的計算及處理。若數據的流向目的地是存儲設備，則會在未經任何處理計算的情況下，被直接搬移到存儲裝置，以維持高速、連續不斷的數據記錄。在PXI Express背板上，采用了PCIe switch使得系統得以擴展出更多槽位。由于不同的PXI Express機箱有不同的槽位型態，因此每個PCIe switch的繞線方式都不同，進而影響到數據傳輸效率。如模塊化儀器－波形發生器，其數據流則以相反方向運行。

圖一、PXI Express平臺與模塊化儀器整體架構簡化圖，顯示PXI Express系統的數據記錄傳輸的方向