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PXI Express, PXIe

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Der PXI-Standard ist in den Jahren seit seiner Einführung im Jahr 1998 weit verbreitet.

PXI hat viele Anwendungen in Bereichen gefunden, die vom automatischen Test bis zur Datenerfassung reichen. In diesen Bereichen ist es eine sehr kostengünstige und technisch effektive Lösung geworden.

Eines der Schlüsselelemente für diese weit verbreitete Akzeptanz war die Tatsache, dass PXI den PCI-Standard in der Kommunikationsrückwandplatine verwendet.

Mit Computern sowie automatischen Datenerfassungs- und Testanwendungen, die ein höheres Maß an Datenübertragung, höhere Geschwindigkeiten und zusätzliche Funktionen erfordern, hat sich PXI zu PXI Express entwickelt und spiegelt den Wechsel von PCI zu PCI Express wider.

Um die Verbesserungen zu erzielen, hat PXISA, die Organisation, die die PXI-Standards verwaltet, den PXI Express-Standard veröffentlicht, der in den Spezifikationen PXI-5 (Hardware) und PXI-6 (Software) definiert ist.

PXI Express, PXIe Vorteile

PXI Express bietet viele Vorteile gegenüber dem ursprünglichen PXI-System. Daher sind die meisten heutzutage verkauften PXI-Produkte PXI Express-fähig.

PXI Express bietet viele Vorteile:

  • Erhöhte Datenbandbreite: Durch die Verwendung der PCI Express, PXIe-Backplane-Technologie, erhöht PXI Express die verfügbare PXI-Bandbreite von 132 MB / s auf 8 GB / s. für eine mehr als 60-fache Verbesserung der Bandbreite bei gleichzeitiger Wahrung der Software- und Hardwarekompatibilität mit PXI-Modulen
  • Kompatibilität: Die Software- und Hardwarekompatibilität mit PXI-Modulen bleibt erhalten. Dies ermöglicht die Verwendung älterer Module (im Rahmen ihrer Möglichkeiten) und ermöglicht eine schrittweise Migration von PXI zu PXI Express
  • Synchronisation: PXI Express, PXIe bietet gegenüber PXI erheblich verbesserte Synchronisationsfunktionen, sodass bei bestimmten Messungen eine weitaus höhere Genauigkeit erzielt werden kann.

PXI Express Entwicklung

Die Entwicklung von PXI Express, PXIe, wurde durch die Entwicklung der PCI Express-Spezifikation vorangetrieben. Dies wurde erstmals im Jahr 2002 veröffentlicht und es dauerte bis 2004, bis PCI Express-Steckplätze in Mainstream-PCs angezeigt wurden. Viele Unternehmen, darunter Intel, Dell, Microsoft und HP, haben begonnen, die Technologie voranzutreiben.

PXI hatte sich in der Branche für Anwendungen wie Test, Steuerung und Datenerfassung gut etabliert. Die PXI-Technologie hatte sich in dem Maße etabliert, dass die PXI-Einführung auch während des Abschwungs in der gesamten Branche gegenüber dem Branchentrend weiter an Dynamik gewann. Im Jahr 2004 erzielte PXI ein Wachstum von über 40%.

Die Arbeiten an PXI Express begannen im Mai 2005, als die PXI Systems Alliance (PXISA) mit der Arbeit an der PXI Express-Spezifikation begann. Sie arbeiteten mit der PCI Industrial Manufacturers Group (PICMG) zusammen, um sicherzustellen, dass die PCI Express-Technologie korrekt in die PXI Express-Rückwandplatine integriert wurde, während die Kompatibilität mit der großen installierten Basis bestehender PXI-Systeme erhalten blieb. Sie hatten eine Frist für die Fertigstellung Ende 2005 für die Fertigstellung der ersten Veröffentlichung des Dokuments.

PXI Express PXIe-Grundlagen

Die PXI Express, PXIe-Technologie nutzt die Verbesserungen, die in der PCI Express-Plattform eingeführt wurden.

Eine der bemerkenswertesten Änderungen und Verbesserungen ist die Einführung der Punkt-zu-Punkt-Bustopologie. Der in PCI verwendete gemeinsam genutzte Bus wurde durch einen gemeinsam genutzten Switch ersetzt, der jedem Gerät direkten Zugriff auf den Bus bietet.

Unter dem alten System wurde die Busbandbreite auf alle Geräte am Bus aufgeteilt, aber jetzt verfügt jedes Gerät über eine eigene Datenpipeline, wodurch die erreichbare Datenrate erheblich erhöht wird.

Daten werden seriell in Paketen über den Bus gesendet. Dies erfolgt durch Paare von Sende- und Empfangssignalen, die als Spuren bezeichnet werden. Diese Spuren ermöglichen eine Bandbreite von 250 MB / s pro Richtung und Spur.

Mehrere Fahrspuren können in verschiedenen Formaten zusammengefasst werden: x1, x2, x4, x8, x12, x16 und x32 Fahrspurbreiten, wodurch die Bandbreite zum Steckplatz erhöht wird. Diese Erhöhung der Datenbandbreite ermöglicht es, den Bedarf an integriertem Speicher zu minimieren und gleichzeitig ein viel schnelleres Daten-Streaming zu ermöglichen.

Um die Abwärtskompatibilität mit PXI-Modulen zu gewährleisten, spezifiziert PXI Express PXI Express-Hybridsteckplätze, um Signale sowohl für das PCI- als auch für das PCI Express-Format zu liefern.

Die elektrischen PCI Express-Leitungen verbinden den Systemsteckplatz-Controller mit den Hybrid-Steckplätzen der Rückwandplatine. Dadurch kann PXI Express einen Pfad mit hoher Bandbreite vom Controller zu den Rückwandplatinen-Steckplätzen bereitstellen. Zu diesem Zweck wird eine kostengünstige PCI Express-zu-PCI-Brücke verwendet, sodass PXI Express alle PXI- und PXI Express-Steckplätze mit PCI-Signalen versorgen kann, um die Kompatibilität mit PXI-Modulen auf der Rückwandplatine sicherzustellen.

Timing und Synchronisation

Neben der Geschwindigkeitssteigerung ist die Einführung eines weit überlegenen Timing- und Synchronisationsschemas einer der wichtigsten Fortschritte bei PXIe. Mit zunehmender Geschwindigkeit der Schaltung entstand der Bedarf an weitaus besseren Formen der Synchronisation und des Timings, damit Tests, die eine enge Synchronisation oder Timing erfordern, durchgeführt werden können.

Um dies zu erreichen, behält PXI Express, PXIe die ursprünglichen Timing- und Synchronisationsfunktionen von PXI bei, um die Abwärtskompatibilität zu gewährleisten. Es werden auch neue Funktionen hinzugefügt.

Der Schlüssel dazu ist die Verwendung der vorhandenen Differentialanschlüsse und die Implementierung eines Differentialtaktsystems, das eine geringere Latenz sowie eine höhere Störfestigkeit und höhere Geschwindigkeiten bietet.

Infolgedessen bietet PXI Express die zusätzlichen Timing- und Synchronisationsfunktionen eines Differenzsystemtakts, der Differenzsignalisierung und der Differenzsternauslöser.

PXI Express, PXIe bietet erhebliche Vorteile bei gleichzeitiger Kompatibilität mit älteren PXI-Modulen. Daher ist PXI Express mittlerweile branchenweit Standard, sodass seine Leistung in praktisch jeder Anwendung genutzt werden kann.


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