Teledyne SP Devices ha recentemente annunciato un importante evoluzione nelle sue soluzioni per l’acquisizione dati ad alta velocità grazie alle capacità combinate della famiglia di schede di acquisizione dati ADQ3 e della libreria proprietaria di streaming NVMe libads.

Insieme, queste tecnologie consentono prestazioni di scrittura su disco sostenute nell’ordine di decine di gigabyte al secondo, supportando acquisizioni e registrazioni di lunga durata per applicazioni quali raccolta di segnali a banda larga, analisi radar, monitoraggio satellitare e strumentazione scientifica.

I moderni sistemi di acquisizione dati generano regolarmente decine di gigabyte al secondo di dati ad alta fedeltà. I metodi di archiviazione tradizionali basati su file system introducono latenza, limitano il throughput e non sono in grado di mantenere una registrazione continua alla massima velocità del digitalizzatore.

Per superare questi limiti, Teledyne SP Devices ha sviluppato libads, una libreria di streaming NVMe ad alte prestazioni che esegue scritture dirette a livello di blocco su array SSD. Bypassando completamente il sistema operativo, libads elimina i colli di bottiglia e garantisce le prestazioni sostenute necessarie per un’acquisizione dati continua ad alta velocità quando utilizzata in combinazione con il digitalizzatore ADQ35.

Architettura dello streaming su disco

Lo streaming su disco ad alte prestazioni si basa su un trasferimento dati efficiente e deterministico dal digitalizzatore allo storage. Al centro di questa architettura si trova la scheda ADQ35, che lavora fino a 10 GSPS in modalità a canale singolo o 5 GSPS in modalità dual-channel, generando 20 GB/s di dati grezzi. L’interfaccia PCIe Gen3 supporta una larghezza di banda di trasferimento verso l’host fino a 14 GB/s per dispositivo, costituendo la base per l’acquisizione dati a velocità estreme.

Un PC host adeguato deve offrire un numero sufficiente di slot PCIe Gen4 o Gen5 x16 per ospitare digitalizzatori, GPU e schede carrier NVMe senza introdurre colli di bottiglia. Degli switch PCIe vengono spesso utilizzati per collegare più unità NVMe in parallelo. È possibile realizzare array RAID utilizzando SSD NVMe di classe enterprise, come Kioxia CD8, per garantire prestazioni di scrittura costanti su lunga durata, oppure SSD consumer di fascia alta per registrazioni burst economicamente efficienti, dove le limitazioni della cache SLC sono accettabili. Scrivendo direttamente nei settori raw del disco, libads riduce al minimo l’overhead e massimizza il throughput.

La librerria libads gestisce lo streaming diretto dei dati dall’ADQ35 alle unità NVMe utilizzando scritture a blocchi grandi e contigui. Questo approccio consente velocità di scrittura sostenute superiori a 25 GB/s in configurazioni RAID adeguate, mantenendo al contempo prestazioni deterministiche con jitter minimo. La libreria è scalabile da sistemi compatti fino ad array RAID di classe petabyte e mantiene basso il carico sulla CPU, permettendo al processore host di dedicarsi alla supervisione o all’elaborazione opzionale in tempo reale, inclusi flussi di lavoro accelerati da GPU.

Sistemi RAID di classe enterprise costruiti con cinque SSD ad alte prestazioni—come cinque unità Kioxia CD8—possono raggiungere velocità di scrittura sostenute di 25 GB/s o superiori, con capacità totali intorno ai 75 TB. Questa configurazione è ideale per registrazioni di più ore alla massima velocità del digitalizzatore, offrendo prestazioni costanti nel lungo periodo senza degradazione del throughput.

Digitalizzatore e sistema di archiviazione con streaming ad alta velocità

Per ambienti più sensibili ai costi, una configurazione basata su due unità NVMe consumer di fascia alta, come Kingston Fury Renegade G5, offre elevate velocità di scrittura burst adatte a registrazioni di alcune centinaia di gigabyte. Sebbene le prestazioni diminuiscano una volta esaurita la cache SLC, questa soluzione rimane interessante per acquisizioni di breve durata o applicazioni con budget limitato.

Il raggiungimento del throughput massimo dipende da diversi fattori, tra cui una corretta allocazione delle corsie del bus PCIe, l’utilizzo di dimensioni di trasferimento a blocchi ampi, le caratteristiche di resistenza e di prestazioni sostenute degli SSD selezionati e un’adeguata gestione termica per evitare il throttling delle unità durante registrazioni prolungate.