"Linux 下 DAQ 系统的快速事例组装任务的研究与实现"
本文研究了 Linux 操作系统下的数据获取系统(DAQ)事例组装任务的实现。DAQ 系统的主要任务是采集通过触发判选后的前端电子学事例数据,并将其快速组装成完整的有效事例,记录到永久介质上。为了实现高性、高可靠、高稳定的系统,研究了事例组装系统的设计和实现。
1. 事例组装系统的设计目标
根据设计目标,DAQ 系统的主要任务是采集通过触发判选后的前端电子学事例数据,并将其快速组装成完整的有效事例,记录到永久介质上。系统的设计目标是高性、高可靠、高稳定。
2. 事例组装系统的架构
事例组装系统由五个组件组成:内存结构(Event Buffer)、Circle Buffer(Cirbuf)、BBS、Task Manager 和 Event-Build Process。Cirbuf 是一个共享环形缓冲区,用于存储读出 PC 发来的事例片断。BBS 是一个共享结构,用于存储事例片断的头部信息。
3. Cirbuf 的设计和实现
Cirbuf 是一个共享环形缓冲区,用于存储读出 PC 发来的事例片断。Cirbuf 的设计借鉴了 Linux 内核中的 pipe 设计,但由于 pipe 的容量有限和读写函数的系统调用对性能的影响,开发出了 Cirbuf。Cirbuf 的读写速度与 Linux 系统提供的单一 copy 功能的函数 memcpy 具有可比性。
4. Task Manager 的设计和实现
Task Manager 是一个进程管理器,负责读取 Cirbuf 中的事例片断,并将其组装成完整的有效事例。Task Manager 的设计借鉴了 Linux 内核中的进程管理机制,使用自旋锁代替了信号灯,减少系统调用次数,提高性能。
5. 系统的性能测试
系统的性能测试结果表明,Cirbuf 的读写速度与 Linux 系统提供的单一 copy 功能的函数 memcpy 具有可比性。在去除 CPU 缓存的影响下,Cirbuf 读 10k 数据 1 次需要 20ms,memcpy 花费 12ms。而读/写 10k 数据 4000 次,Cirbuf 平均耗时 55ms,memcpy 花费 13ms。
本文研究了 Linux 操作系统下的数据获取系统(DAQ)事例组装任务的实现,设计和实现了事例组装系统的架构和组件,并测试了系统的性能。该研究结果可以应用于 DAQ 系统的开发和实现,提高系统的性能和可靠性。