스펙트럼 인스트루먼트는 플래그십 디지타이저인 M5i.33xx에 스트리밍 모드를 신규 추가한다고 밝혔다. 이는 최대 10 GS/s의 샘플링 속도로 데이터를 지속적으로 수집, 스트리밍 및 분석할 수 있고, 끊임없는 신호 처리를 위한 GPU 및 SSD 어레이 등 COTS(상용) PC 기술과 함께 사용한다면 장시간 데이터저장이 가능한 스트리밍 시스템을 구축할 수 있다. 스펙트럼 인스트루먼트는 이번 기능 업데이트를 통해 데이터 수집의 새로운 표준을 제시한다는 방침이다.

M5i.33xx 디지타이저 제품군은 7가지 모델로 3.2~10GS/s의 샘플링 속도, 12비트 수직 분해능, 1~4.7GHz의 대역폭을 제공한다. 또한, 16레인 Gen3 PCIe 버스를 갖추고 있어 최대 12.8GB/s 속도로 데이터를 전송한다. 이와 같은 업계 최고 전송 속도는 정보 손실 없이 하나의 채널에서 6.4 GS/s의 샘플링 속도 혹은 두 개 채널에서 3.2 GS/s의 샘플링 속도로 수집한 데이터를 PC 환경으로 바로 스트리밍할 수 있도록 지원한다. 더 빠른 샘플링 속도가 필요한 경우, 특수 8비트 전송 모드를 추가하여 하나의 채널에서 최대 10 GS/s, 두 개 채널에서 5 GS/s의 속도로 수집된 데이터를 스트리밍 할 수 있다.

GPU로의 데이터 전송, 지속적인 신호 처리 지원

M5i.33xx는 스트리밍 및 집중적인 신호 처리가 필요한 상황에서 SCAPP(Spectrum의 CUDA Access for Parallel Processing)을 사용한다. SCAPP 소프트웨어 패키지는 RDMA 프로세스로 수집한 데이터를 디지타이저에서 엔비디아 CUDA 표준 기반 상용 GPU로 직접 전송한다. 그 후 사용자는 즉각적인 병렬 처리를 위해 GPU의 다중 처리 코어(최대 10,000개)와 대용량 메모리(최대 48GB)를 활용할 수 있다.

SCAPP에는 디지타이저와 GPU 간 상호 작용을 위한 루틴과 CUDA 병렬 처리 예제가 포함되어 있고, 디지털 다운 컨버전(DDC), 필터링, 신호 평균화, 데이터 디멀티플렉싱, 데이터 변환 또는 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT)과 같은 처리 기능을 위한 쉬운 빌딩 블록을 제공한다. 모든 SCAPP 소프트웨어는 C/C++ 및 Python을 기반으로 하여 일반적인 프로그래밍 기술만으로 쉽게 구현하고 커스터마이징할 수 있다.

예를 들어, 연속 스펙트럼 분석이 필요한 경우, 시간 도메인 데이터를 10 GS/s로 수집하고 GPU로 직접 스트리밍하여 주파수 도메인으로 계속 변환할 수 있다. M5i.33xx 디지타이저(신규 8비트 모드 전환)와 SCAPP, 적정 가격의 GPU가 포함된 시스템을 사용하면 멀티플렉싱, 윈도우잉, FFT 및 평균화(1M 크기의 FFT 블록) 등의 변환 프로세스를 끊임없이 실행할 수 있다. 이 FFT는 10 GS/s 샘플링 속도에서 DC ~ 5GHz의 주파수 범위를 다루고 10kHz의 주파수 분해능을 제공한다. 더 큰 FFT 블록을 사용해 향상된 분해능을 생성할 수도 있다.

수집 후 분석을 위한 RAID 스토리지로 데이터 스트리밍 지원

스펙트럼 인스트루먼트는 AMD EPYC 프로세서가 탑재된 슈퍼마이크로 서버 기반의 스트리밍과 데이터 저장 시스템, U.2 SSD를 사용한 RAID 스토리지를 제공한다. 이 COTS 시스템은 최대 240TB의 스토리지를 갖춰 최대 10GS/s 샘플링 속도로 6시간 이상 데이터를 기록할 수 있다. 수집된 데이터는 공백이나 누락된 정보 없이 끊김없이 완벽하게 저장되며, 저장되는 즉시 검사나 파티셔닝, 처리가 가능하다. 이 시스템은 전례 없는 속도와 초광대역 주파수 범위에서의 독보적인 데이터 로깅 기능을 지원한다.

올리버 로비니 스펙트럼 인스트루먼트 CTO는 "우리는 항상 까다로운 신호의 수집 및 분석에 있어 비용 효율적인 솔루션을 제공하기 위해 늘 고민하고 있다. 우리의 디지타이저가 GPU 및 RAID 기반 SSD 스토리지 시스템과 같은 표준 PC 부품과 직접 인터페이스하도록 지원하기 때문에 고객은 PC에서 최신 업데이트를 누릴 수 있다. GPU는 이미징, 통신, 천문학, 분광학 및 항공우주 분야에서 흔히 보는 것과 같이 집약적인 상황을 처리하기 위한 솔루션을 제공하며, 스토리지 시스템은 품질 관리, 매핑 또는 감시 작업과 관련되거나 장기간 신호를 모니터링하는 모든 사용자에게 차별화된 도구를 제공한다"고 강조했다.

스펙트럼 인스트루먼트의 디지타이저는 거의 모든 테스트 시스템에 쉽게 통합되도록 C, C++, C#, Delphi, VB.NET, J#, Python, Julia, Java, LabVIEW, and MATLAB 등의 언어로 프로그래밍 가능하다. 또한 다양한 프로그래밍 예제와 Windows 또는 Linux 운영 체제에서 실행하는 데에 필요한 드라이버 라이브러리가 포함된 소프트웨어 개발 키트(SDK)가 제공된다. 스펙트럼 인스트루먼트는 턴키 솔루션이 요구되는 상황에서 자체 측정 소프트웨어인 SBench 6 Professional로 디스플레이, 분석, 저장 및 문서화 기능과 함께 전체 카드 제어 기능을 지원한다. 이는 대용량 데이터 파일을 다루도록 설계되었으며 다양한 처리 도구(사용자 지정 계산 기능이 가능한 플러그인 인터페이스 및 다양한 가져오기 및 내보내기 필터 포함)를 갖추고 있다.