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声发射检测仪的PCI和USB哪个速度更快
大庆市汇通无损检测技术服务有限公司    2008-10-23 16:40:17    文字:【】【】【
摘要: 现在市面上有PCI总线、USB总线、还有无线传输的虚拟仪器,面对这些宣传,用户往往无从选择,甚至有些对电脑硬件知识不是很清楚的用户开始质疑PCI和USB哪个速度更快。现在就纯技术角度来讨论一下计算机总线的知识。

声发射检测仪的PCI和USB哪个速度更快

     现在市面上有PCI总线、USB总线、还有无线传输的虚拟仪器,面对这些宣传,用户往往无从选择,甚至有些对电脑硬件知识不是很清楚的用户开始质疑PCI和USB哪个速度更快。现在就纯技术角度来讨论一下计算机总线的知识。
    PCI是Peripheral Component Interconnect(外设部件互连标准)的缩写,它是目前个人电脑中使用最为广泛的接口,几乎所有的主板产品上都带有这种插槽。PCI插槽也是主板带有最多数量的插槽类型,在目前流行的台式机主板上,ATX结构的主板一般带有3~4个PCI插槽,而小一点的MATX主板也都带有1~2个PCI插槽,可见其应用的广泛性。
     PCI是由Intel公司1991年推出的一种局部总线。从结构上看,PCI是在CPU和原来的系统总线之间插入的一级总线,具体由一个桥接电路实现对这一层的管理,并实现上下之间的接口以协调数据的传送。管理器提供了信号缓冲,使之能支持10种外设,并能在高时钟频率下保持高性能,它为显卡,声卡,网卡,MODEM等设备提供了连接接口,它的工作频率为33MHz/66MHz。
     最早提出的PCI 总线工作在33MHz 频率之下,传输带宽达到了132MB/s(33MHz X 32bit/8),基本上满足了当时处理器的发展需要。随着对更高性能的要求,1993年又提出了64bit 的PCI 总线,后来又提出把PCI 总线的频率提升到66MHz 。目前广泛采用的是32-bit、33MHz 的PCI 总线,64bit的PCI插槽更多是应用于服务器产品。
    由于PCI 总线只有132MB/s 的带宽,对声卡、网卡、视频卡等绝大多数输入/输出设备显得绰绰有余,但对性能日益强大的显卡则无法满足其需求。目前PCI接口的显卡已经不多见了,只有较老的PC上才有,厂商也很少推出此类接口的产品。当然,市面上更找不到USB2.0的显卡,因为即便采用USB2.0的高速模式,理论上的峰值带宽也仅能达到60MB/s,还不到PCI设备的一半带宽。
     USB是英文Universal Serial BUS的缩写,中文含义是“通用串行总线”。它不是一种新的总线标准,而是应用在PC领域的接口技术。USB是在1994年底由英特尔、康柏、IBM、Microsoft等多家公司联合提出的。不过直到近期,它才得到广泛地应用。从1994年11月11日发表了USB V0.7版本以后,USB版本经历了多年的发展,到现在已经发展为2.0版本,成为目前电脑中的标准扩展接口。目前主板中主要是采用USB1.1和USB2.0,各USB版本间能很好的兼容。USB用一个4针插头作为标准插头,采用菊花链形式可以把所有的外设连接起来,最多可以连接127个外部设备,并且不会损失带宽。USB需要主机硬件、操作系统和外设三个方面的支持才能工作。目前的主板一般都采用支持USB功能的控制芯片组,主板上也安装有USB接口插座,而且除了背板的插座之外,主板上还预留有USB插针,可以通过连线接到机箱前面作为前置USB接口以方便使用。USB具有接口小,使用方便,支持热插拔,连接灵活,独立供电等优点,可以连接鼠标、键盘、打印机、扫描仪、摄像头、闪存盘、MP3机、手机、数码相机、移动硬盘、外置光软驱、USB网卡、ADSL Modem、Cable Modem等,几乎所有的外部设备。
  USB是一个外部总线标准,用于规范电脑与外部设备的连接和通讯。USB接口支持设备的即插即用和热插拔功能。
  USB接口可用于连接多达127种外设,如鼠标、调制解调器和键盘等。USB自从1996年推出后,已成功替代串口和并口,并成为当今个人电脑和大量智能设备的必配的接口之一。
       USB1.1标准接口传输速率为12Mbps,但是一个USB设备最多只可以得到6Mbps的传输频宽。因此若要外接光驱,至多能接六倍速光驱,无法再高。而若要即时播放MPEG-1的VCD影片,至少要1.5Mbps的传输频宽,这点USB办得到,但是要完成数据量大四倍的MPEG-2的DVD影片播放,USB可能就很吃力了,若再加上AC-3音频数据,USB设备就很难实现即时播放了。
       USB 2.0接口标准将设备之间的数据传输理论峰值速度增加到了480Mbps,即60MB/s(1Byte= 8bit),由于多方面的原因,USB2.0实际实际传输过程中速度还是较慢,而PCI一般在微机内部的总线速度都可以做到满负荷的传输,所以实质上比当前的USB速度要快得多。我们日常使用电脑时使用的U盘也大多都是USB2.0标准的,但是在拷贝较大的数据时就比较慢,和把同样的数据从硬盘拷贝到另一个硬盘速度相比就差远了。
        除了USB2.0之外,还有一个通用外接设备接口,那就是IEEE1394,两者同样支持热插拨,并且都可以不用外部电源,但是USB与IEEE1394在下面三个方面有很大的不同。
      一、两者的传输速率不同。USB的传输速率与IEEE1394的速率比起来真是小巫见大巫了。USB的传输速率现在只有480Mbps,只能连接键盘、鼠标与麦克风等低速设备,而IEEE1394可以使用3.2Gbps,可以用来连接数码相机、扫描仪和信息家电等需要高速率的设备。
  二、两者的结构不同。USB在连接时必须至少有一台电脑,并且必须需要HUB来实现互连,整个网络中最多可连接127台设备。IEEE1394并不需要电脑来控制所有设备,也不需要HUB,IEEE1394可以用网桥连接多个IEEE1394网络,也就是说在用IEEE1394实现了63台IEEE1394设备之后也可以用网桥将其他的IEEE1394网络连接起来,达到无限制连接。
  三、两者的智能化不同。IEEE1394网络可以在其设备进行增减时自动重设网络。USB是以HUB来判断连接设备的增减了。
       至于PCI和USB这两种总线在数据采集上的应用,PCI总线的高速数据采集无疑占到了绝对的主流,而USB总线因为其使用方便支持热插拔的特点往往用在了加速度、振动、温度、应变等低速数据的采集上面,也有部分用于较少通道(一般在4通道以下)的高速数据采集上。譬如国内虚拟仪器行业普遍使用的凌华科技的PCI-9812高速采集卡,其连续数据通过率都在80MB/s~90MB/s之间。而鲜有USB采集设备的连续数据通过率达到20MB/s的。
       在民用产品领域,也可以很清楚的了解PCI和USB在传输速度上的区别,例如下图中所示的市面上很常见的PCI转USB2.0卡,就是由PCI接口扩展出来的多个USB2.0接口,但却没有用USB端口使用PCI卡的转换设备。道理很简单,无法由低速接口转换到高速接口,而很容易从速度高的接口转换到速度低的接口。

PCI转USB2.0适配卡"
      在数据传输量较大的专业音视频制作领域,高端的专业音视频卡绝大部分都是PCI总线和火线(IEEE1394接口)的,而少量的USB音频卡则往往用在中低端的移动平台上,USB无疑是一种追求移动便携性的被迫的方案,并不是一种追求外置高品质方案。用户大可不必对PCI专业音频卡插在机箱内部可能会收到的电磁干扰产生担忧,在设计优良的情况下,机箱内部的电磁干扰可以无视掉。例如下图所示的经典的Lynx TWO 顶级专业音频卡就采用了PCI总线接口,而其信噪比(SNR)120dB,总谐波失真(THD+N)-100dB的指标至今仍鲜有对手。

说到底,PCI和USB只是两种不同结构的总线,并不能简单的评价孰优孰劣,PCI具有较高的性能,而USB具有较好的移动便携性,用户可以根据自己的需要来进行选择。除了总线之外,我们更应该关注的是动态范围和信噪比,在多通道系统中,我们还要特别关注“通道隔离度”这个容易被忽视的关键指标。
      这里需要指出的是动态范围指标应该是真实使用情况下的动态范围,否则没有太大实际意义。譬如虚拟仪器的数据采集端不接任何信号输入设备的时候,仪器可以通过检测端口阻抗的方式来关闭输入级(此时类似于输入端短路),这样可以获得非常高的动态范围指标但没有任何实际意义。真正有用的是当虚拟仪器数据采集端接上完整的前端传感器放大器等模拟调理装置后的指标,那才是实际工况下的可用的动态范围。
      在单通道系统中没有“通道隔离度”这个指标,但在多通道系统中,这个指标是非常关键的,而且往往容易被忽略。验证通道隔离度指标时,只需要在某一通道输入一个当前测试系统允许的最大幅值的信号,然后查看相邻通道采集到的信号,相邻通道采集到的信号幅度越小越好。反之,如果在第1通道输入一个满幅的信号,但却在第2通道采集到了三分之一甚至半幅的信号,那么这个多通道测试系统是无法正常使用的。
      此外,一般正规的虚拟仪器生产厂家都会提供核心数据采集设备的Labview/C++驱动程序开发包,这使得用户进行二次开发变为了可能,而且最重要的是用户可以自行检验厂家提供的指标是否属实,因为在虚拟仪器中,很多指标可以在软件中进行修改,用户看到的未必是真实的,只有通过驱动程序开发包,用户才可以亲自验证那些技术指标。
      总之用户在选择虚拟仪器时,需要自行分析,切不可人云亦云,被那些诸如480Mbps高速传输或超高动态范围等指标所迷惑,而需要仔细查看数字后面的单位和动态范围等指标的测试环境。就如央视在曝光网上购物和电视购物的内幕那样,总有些厂家和销售单位试图玩数字和文字游戏,让消费者在懵懵懂懂中就掏了腰包,发现真相时已经无法追回自己的损失。

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