Pico示波器 USB速率传输瓶颈问题

示波器以高于台式示波器或者同类PC示波器的大缓存容量而著称。在过去的20多年中，历代PicoScope示波器总是能够提供优于任何价位示波器的超大缓存容量。

但是，PicoScope是通过USB连接到PC的，它的超级大缓存容量在很多时候会成为人们考虑的一个问题：

示波器的大缓存是否能够真正使用呢？USB连接是否会成为一个限制屏幕刷新率的瓶颈呢？或者大缓存示波器是否会因为采集或处理的数据量过大而突然卡住或者响应比较慢呢？

有些台式或者PC示波器的刷新率确实比较低，这样就限制了其本身缓存的使用。但是PicoScope不存在这个问题，你可以尽情的使用深缓存存储而不用担心突然卡住或者反应不灵敏情况，下面我们就来说明。

为了说明USB链接不是速率传输的瓶颈，我们和传统示波器做以下对比：

台式示波器， 泰克 Techtronix DPO 5054B	4通道，500MHz带宽，5GS/s采样率，25MS缓存，￥15，300
PC示波器， PicoScope 6404C	4通道，500MHz带宽，5GS/s采样率，1GS缓存，￥6,600

时基均设置为500us/div，采样率5GS/s，那么每屏幕更新采集的样本点数为25million，测得的屏幕刷新率如下：

Tektronix DPO5054B	每10秒钟9个波形
PicoScope 6404C	每10秒钟180个波形

从以上数据得知，

泰克示波器每秒钟采集和显示的数据量	9/10*5GS/s*500us/div*10=22.5million Sample
PicoScope示波器每秒钟采集和显示的数据量	180/10*5GS/s*500us/div*10=450million Sample

Pico示波器采集和处理的数据量远远大于泰克示波器的。同时，使用Pico6404D可以实现5GS/s高采样，20ms/div的长时基采样。此时的屏幕刷新率为：5GS/s*20ms/div*10=2.5GS。

请注意，20ms/div也就意味着采集一屏的时间为200ms，也就是说示波器50%的时间用来采集，剩余50%时间用于处理/显示波形。这相当于其每2秒钟就可以采集和显示一个DVD容量的数据，我相信这个采集和显示的速率在当今市场上是无法比拟的。

下面我们来比较2.5GB/s数据速率和USB最大理论带宽做个对比。

USB2.0——60MB/s（480Mbit/s）

USB3.0——625MB/s（5Gbit/s）

从以上数据可以看出，Pico示波器采集和显示波形数据的速率远远高于USB3.0接口的速率。那为什么示波器还能够正常采集和显示波形信号呢？

原因很简单：所有缓存大于1MS的示波器内部都有一个专用硬件来智能的合成将要在屏幕上显示的波形信号，而不会丢失任何高频数据点。这样因为USB线上只传输将要在屏幕上显示的波形信号，USB或者PC CPU的瓶颈疑虑都可以消除了。

历代示波器的改进我们都会提高硬件加速器，至少使得其处理数据的速率和示波器的采集的速率相同。这个速率比PC CPU处理数据的速率快将近2个数量级。

硬件加速器除了推进深缓存示波器的捕获能力外，还有以下功能：

以高达1million wfms/s的速率捕获一连串的信号波形；

能够以10000wfms/s的速率连续采集和显示波形信号，用以捕捉间歇性故障；

将示波器的缓存分段为100s或者1000s的循环缓冲区用以自动存储以前的波形。

综上所述，USB传输速率的瓶颈问题是不存在的，PicoScope深缓存示波器比台式或者其他PC示波器具有更好的捕获能力和屏幕刷新率。