Inzwischen basieren nahezu alle neu auf den Markt kommenden Motherboards auf einem PCI Express Chipsatz. Obwohl zur Zeit noch die Legacy PCI Slots in der Überzahl sind, hat damit der Wechsel hin zu reinen PCI Express Systemen bereits begonnen. Spectrum Systementwicklung aus Großhansdorf bei Hamburg bietet nach eigenen Angaben als erster Hersteller weltweit eine volle Produktpalette an PCI Express Messkarten an.
54 PCI Express Digitizer + DAQ Karten
Basierend auf den vor zwei Jahren als PCI/PCI-X Version vorgestellten M2i Karten stehen ab Mitte diesen Jahres 54 verschiedene Digitizer und A/D Karten mit Auflösungen von 8 Bit bis 16 Bit auf Basis von PCI Express x1 zur Verfügung. Spectrums PCI Express Karten sind 100% softwarekompatibel zu den M2i Karten für den PCI/PCI-X Bus. Da sich bei Spectrums M2i Karten die PCI/PCI-X und die PCI Express Versionen nur im Bus-Interface unterscheiden, ist auch der gesamte Analogteil sowie die Steuerung identisch. Das bedeutet, dass PCI/PCI-X Karten mit den neuen PCI Express Karten zusammen synchronisiert werden können. Dem Anwender bleibt hier die freie Wahl des Bussystems.
Von 1 MS/s bis 200 MS/s auf PCI Express
Die Bandbreite der auf PCI Express Basis verfügbaren Karten reicht von 16 Kanal 16 Bit A/D mit 500 kS/s über 8 Kanal 12 Bit A/D mit 25 MS/s bis hin zu 2/4 Kanal 8 Bit Digitizern mit 200/100 MS/s pro Kanal. Alle Karten sind in unterschiedlichen Kanalzahlen und Geschwindigkeiten verfügbar. Dabei sind die PCI Express Digitizer bereits von Haus aus mit 64 MByte Speicher ausgerüstet und können bis zu einem Maximum von 4 GByte ausgebaut werden.
Von PCI über PCI-X zu PCI Express
Lange Zeit lief die Spezifikation und Entwicklung von PCI Express unter dem Namen 3GIO (3rd Generation I/O). Aus Marketinggründen und um die Softwarekompatibilität zu unterstreichen, wurde der Name in PCI Express geändert (abgekürzt PCIe). Während PCI Express ein völlig neues Peripheriekonzept mit gänzlich anderer physikalischer Anbindung darstellt, ist der leider häufig namentlich mit PCI Express verwechselte PCI-X Bus eine Weiterentwicklung des parallelen PCI Busses. Augenfälligster Unterschied von PCI Express zu PCI oder auch PCI-X ist die Abkehr von einem gemeinsamen parallelen Bus hin zu einer seriellen Punkt-zu-Punkt Verbindung.
PCI Express Lanes
Sämtliche Kommunikation, sei es Datentransfer, Konfiguration, Interrupthandling oder Fehlerbehandlung, läuft über differentielle Lanes. Im Minimalausbau (x1) ist pro Richtung genau eine Lane vorhanden, die mit 2,5 GBit/s Übertragungsrate arbeitet. Zur Fehlerberichtigung und Taktrückgewinnung werden die Daten kodiert, so dass eine Bruttoübertragungsrate von 250.000.000 Byte/s (238 MByte/s) übrig bleibt. Spezifiziert sind x1, x2, x4, x8, x12, x16 sowie x32 PCI Express Verbindungen.
Streaming Mode
Ein besonderer Vorteil des PCI Express Interfaces ist die Unabhängigkeit der Übertragungsrate von der Anzahl der eingesetzten Karten. Da jeder PCI Express Slot über eine Punkt-zu-Punkt Verbindung angeschlossen wird, steht auch für jeden Slot die volle Übertragungsbandbreite zur Verfügung. Die 2,5 GBit/s des benutzten x1 Slots ermöglichen im Burstbetrieb 238 MB/s für jede angeschlossene Karte. Die M2i Karten von Spectrum bieten für den FIFO-Betrieb die Möglichkeit, den gesamten on-board Speicher als FIFO-Buffer zu nutzen. Zusammen mit der Hardware-basierten DMA-Steuerung ergibt sich damit eine extrem stabile Datenübertragung in den Hauptspeicher des PC.
M2i PCI Express Digitizer Features
Allen Karten aus dem Hause Spectrum gemeinsam sind die individuellen und verknüpfbaren Trigger, die nahezu alle Anwendungsfälle abdecken. So können sowohl Kanaltrigger als auch externe Trigger über UND und ODER Verknüpfungen verbunden werden. Auch bei den Möglichkeiten der Takterzeugung bieten die Spectrum Karten eine breite Auswahl. So kann mit interner PLL oder internem Quarz, mit externem Takt und zuschaltbarem Teiler oder auch mit einem eingespeisten Referenztakt gearbeitet werden. Die Karten der M2i Serie, sei es PCI/PCI-X oder PCI Express können beliebig miteinander synchronisiert werden. Die verfügbaren Star-Hubs erlauben die phasensynchrone Synchronisation innerhalb eines Systems oder auch über Systemgrenzen hinaus. Es ist dabei genauso möglich, Karten gleichen Typs zu synchronisieren wie auch z.B. langsame und schnelle Digitizer oder A/D- und D/A-Karten miteinander.
Software Interface
Da Spectrum Karten vielfach im OEM-Bereich sowie in der Forschung und Entwicklung eingesetzt werden, ist eine einfach zu programmierende Softwareschnittstelle eine essentielle Forderung. Alle M2i Karten werden über eine einheitliche und betriebssystemunabhängige Softwareschnittstelle angesprochen. Die Wahl der Programmierumgebung überlässt Spectrum dabei dem Kunden. So werden Treiber für Windows 2000, XP, Vista und Linux (jeweils 32 Bit und 64 Bit Version) sowie Beispiele für alle gängigen Programmiersprachen wie Visual C++, Borland C++ Builder, Gnu C++, Visual Basic VB.NET oder Delphi mitgeliefert. Die möglichen Schnittstellen zu Third-Party Produkten sind mit LabVIEW, LabWindows, MATLAB, VEE, DASYLab oder MS Excel vielfältig.
