Chipset & SDR

[I4LEC]

volenti o nolenti, l'integrazione Radio/PC, è diventata sempre più marcata, sfruttare appieno le funzionalità, implica un approfondimento anche in quell'ambito.

A tal proposito, volevo riportare quanto appurato e, nell'ottica dei propositi di questo forum, un feedback di approfondimento sarebbe auspicabile.

Magari ricorderete quanto evidenziato circa l'ottima dinamica audio del K4, condizione che non riuscivo a replicare con equivalente apparecchio della medesima tecnologia a campionamento diretto.

Il K4 con elaborazione integrata, l'altro, tramite PC con collegamento Ethernet ad 1Gb, lavorando sulla pendenza dell'AGC, avevo recuperato qualche dB, non abbastanza per emularla.

Ora, a seguito della defezione del SSD, mi sono visto costretto a sostituire l'80% della radio (il PC), in attesa di ripristinarlo, ho temporaneamente utilizzato un PC MSI gaming prestatomi, un I7
7700K di qualche generazione più recente, l'esistente in realtà gestiva perfettamente l'applicazione con annessi SW ausiliari, impiegando la CPU a meno del 20%,

Quello nuovo, evidenzia un carico inferiore, CPU a non più del 7/8%, certamente plausibile, viste le caratteristiche, per contro, la piacevole sorpresa l'ho avuta quando all'accensione della radio
ho riscontrato un deciso miglioramente della dinamica audio "audio recovery", quantificata in 10/12dB (misurata con HP 4300A), sostanzialmente mi ero portato nella medesima situazione del K4, RX silenziosissimo
con segnali di bassa intensità che spiccano chiaramente e presenti dal fondo, con quest'ultimo appena percettibile.

Chiedendo lumi un amico della terra di sotto, mi ha detto trattasi di situazione nota, dove non è tanto la velocità di elaborazione (CPU) che conta, bensì il chipset impiegato, questo deve gestire
l'enorme flusso dati (40/50Mbit/s), confesso la mia ignoranza a tal proposito, pertanto, chi più avvezzo all'architettura PC, potrebbe approfondire il discorso?, quali le tipologie di chipset, come
riconoscerle/sceglierle in base alle proprie esigenze, sono specificati nelle caratteristiche generali dei PC?, etc.

73, Claudio

[I2NOY]

Ciao Claudio, sempre interessante leggere le tue esperienze.
Nei PC moderni, almeno da 3-4 generazioni di CPU, il flusso dati delle periferiche (video, audio, rete, storage, USB, ecc.) viene veicolato sul bus PCIe, collegato direttamente con la CPU, senza interposizione del chipset.
Siccome le linee PCIe sono sempre scarse, in alcuni chipset vengono sdoppiate delle linee PCIe provenienti dalla CPU, verso le periferiche, in modo da avere più delle classiche 24 linee PCIe che molti processori di medio livello gestiscono.
Senza andare più nel dettaglio tecnico, per non avere delle linee PCIe che vengono duplicate nel chipset, con presenza quindi di buffer, cache e trucchetti vari che rallentano il flusso dei dati, bisogna scegliere processori con nativamente un numero di linee PCIe alto.
Poi bisogna leggersi i manuali delle motherboard per vedere che per marketing non abbiano reso disponibili un numero spropositato di linee PCIe anche con CPU di medio-basso livello, duplicandole nel chipset.

Per fortuna sta sparendo la richiesta del mercato di poter usare 2 o più schede video, cosa che da sola si portava via 32 linee PCIe e anche il fatto che i nuovi processori e chipset gestiscono la quarta e prossimamente la quinta generazione del bus PCIe, molto più veloce e performante.

Ricordo che in una radio SDR pura, con tutte le sue funzioni gestite dal PC via software, le prestazioni più importanti sono le latenze sulle linee coinvolte dall'elaborazione e non tanto la velocità.
Già Windows non è un sistema operativo real time, quindi bisogna saper scegliere l'hardware "giusto".

Quindi cosa andare a cercare?

- CPU dell'ultima generazione, con linee PCIe almeno della terza generazione, meglio della quarta ed in futuro della quinta. Scegliere CPU con tante linee PCIe native
- scegliere PC con una scheda video non integrata nel processore, dato che essa consuma tante linee PCIe native della CPU
- scegliere PC con schede di rete preferibilmente Intel e con 2,5 Gb di banda. Vanno bene anche quelle a 1 Gb ma devono essere collegate direttamente alle linee PCIe del processore

C'è anche da vedere che il chipset audio sia almeno a 24 bit e con basse latenze, ma per ora non voglio mettere troppa carne al fuoco.

[I4LEC]

Maurizio,
si, meglio non bruciarla, deduco che un buon PC è basta, non sia la scelta più oculata a valorizzare l'interezza delle prestazioni ottenibili dai nostri SDR "puri".

E' bene esserne consapevoli, le linee guida che hai tracciato, evidenziano dove andare a parare, i pochi che poi vorranno avvalersene, ci metteranno del proprio nella traduzione dei concetti in elementi utili allo scopo, per contro, intuisco che il tuo 7000 si trovi sicuramente a suo agio nello scambio dati, restituendoti il massimo delle prestazioni ottenibili.

La macchina precedente un I7 gaming datato, consentiva di estremizzare i parametri più critici, senza alcun dropout, per contro, sulle bande basse, in più di una occasione, mi trovavo a sicronizzare due RX sulla stessa frequenza per efatizzare la risposta audio.

Ora è anche più evidente l'effetto del parametro AGC slope, fa quello che ci si aspetterebbe, prima non si percepiva quasi per via dell'insufficiente dinamica audio.

l'MSI rimarrà parte integrale della stazione, oltre a far bella vista di se (sembra un albero di natale), ha decisamente alzato l'asticella (già alta) delle prestazioni

Grazie per la gradita disamina

Claudio

[i4mfa]

Condivido e apprezzo le posizioni di i2noy sulla importanza della banda passante.
Non capisco la parola "puro" accanto a sdr, come da precedente mio thread.
Sottolineo, oltre alla ovvia importanza degli algoritmi in un "S"dr, la importanza del campionatote: avete mai riflettuto sul fatto che 24bit in ambito di 120dB implicano 3dB per bit? (spero di esser stato chiaro).
Fermo restando il mio (documentabile) "apprezzamento" di ogni sistema DSP. (Di Esse Pi).
My 0.02$

[iw7dmh]

Ciao,

a quanto già suggerito aggiungerei memoria ram multicanale e schede video in grado di supportare Vulkan.
Sfortunatamente per la prima è necessaria anche la motherboard che la supporti, mentre per le seconde è necessario che il software sia in grado di sfruttare a pieno le potenzialità di Vulkan.
"Tocca stare alla finestra" per vedere che cosa accadrà

73'

[i4mfa]

Mi interesserebbe conoscere le motivazioni tecniche, non le "sensazioni", che portano a dire che una scheda grafica è di notevole impatto in un contesto, sdr, che si fonda su algoritmi e campionamento tramite scheda audio.

[iw7dmh]

Nel caso di OpenHPSDR grandissima parte della elaborazione audio è fatta dalla CPU in memoria centrale (i sistemi base ChannelMaster e WDSP sono ampiamente documentati sul sito del progetto).
La pratica di liberare la CPU dalla gestione grafica consente al processore di svolgere più velocemente gli algoritmi di demodulazione e filtraggio. E questo è ciò che è stato fatto per Thetis (che usa le DirectX) e per ExpertSDR che, a seconda del sistema operativo, può usare DirectX o Vulcan.
Fanno eccezione i Flex della serie 6000 che demodulano senza l'ausilio del computer (inteso come il computer su cui gira il client SmartSDR).

[i4mfa]

iw7dmh de i4mfa: auspico che il tuo post non sia in risposta alla mia domanda sulle "motivazioni tecniche".
Premessa: ho a lungo pensato cosa scrivere in premessa, onde evitare qui-pro-quo, ma, non avendo trovato le parole giuste, preferisco rimandare ad un paio di post, che parlano di i4mfa e di HPSDR, aggiungendo "un chi ha orecchie per intendere, intenda... tutti gli altri in roulotte" accanto ad un (per me ovvio) stimo tutti, specie... quelli che amano i gatti, come ik4whg e...

Che i FlexRadio siano equiparabili ad un "dual processor system" (uno, il Flex, che si occupa del campionamento, elaborazione e interprocess comunication col secondo, il pc, con la mera UI volta alla rappresentazione e controllo) e' noto e non e' oggetto della domanda.
Che HPSDR

The rationale behind the project is to break the overall design up into a number of modules.
Each module is designed by an individual or group and connects to other modules using
a pre-defined and common bus -- rather like plugging boards into a PC motherboard.

non sia da citare in un contesto in cui io critico una tipologia di board (video) plugged into a PC mb, visto che la architettura HPSDR si pone come alternativa (rather like) a cio', e' mia soggetiva opinione, ma non offre risposta alla domanda.
Il termine elaborazione possiamo intenderlo come elaborazione dati numerici ottenuti dal campionamento (attuato dalla scheda audio) o come elaborazione numerica, aka DSP: in entrambi i casi e' la c.d. CPU (cpu, cpu+fpu, etc: cpu board) che la attua, utilizzando come input quanto discretizzato (campionamento) dalla scheda audio. La memoria centrale nulla a mio avviso ha a che fare (dove li metteremmo altrimenti i risultati della elaborazione? Su una chiavetta USB in un server cloud???) con la elaborazione.
Il riferimento a Thetis,

THETIS is a program of two halves.
It includes a high performance signal processing chain, to extract best performance from your radio.
And it provides an intuitive user interface, to enable efficient operation of the overall radio.

che espleta funzioni di GUI e DSP a valle del campionamento, sposta imho la motivazione da tecnica a sociale: la maggior parte degli utilizzatori di uno strumento informatico (p.e. uno smartphone Samsung, versione odierna assolutamente identica concettualmente al laptop Toshiba con modem ed ethernet di vent'anni orsono) non ha la benche' minima competenza informatica, apprezza l'estetica primariamente e questo implica una adeguata configurazione delle periferiche, ivi comprese quelle inessenziali per lo scopo tecnico ma fondamentali per il funzionamento estetico: leggasi, ovvio che una scheda video che supporti DirectX sia conditio sine qua non per un software di GUI che la richieda, cosi' come ovvio che le prestazioni di rappresentazione grafica che detto h/w offre impattino molto meno sulla cpu; ma una specifica di configurazione h/w richiesta dai un particolare software (Thetis) non e' imho una motivazione tecnica nella scelta di un elaboratore idoneo ad una specifica funzione (SDR).

Chiarisco: non e' utilizzando Thetis, e quindi obbligandoci ad acquistare una scheda grafica che supporti DirectX (mi fa tristezza il pensare che colleghi OM approccino la tecnologia SDR con schede grafiche che abbiano la elaborazione demandata alla cpu...) che otteniamo le miracolose prestazioni di un SDR decantate da Bob Sherwood. Non i4mfa ma ncob dixit.

Quanto poi alla velocita' di elaborazione degli algoritmi, dissento dall'inserimento in un contesto in cui si spazia dall'utilizzo di un modulo s/w su pc (Thtis) all'utilizzo di un modulo f/w (quindi sempre s/w) su (pc alternativo, ovvero) un h/w specifico come il Flex, e chiarisco: se utilizziamo un computer ed un software con velocita' di elaborazione (e magari anche scheda grafica che sfrutta la cpu) maggiore rispetto alla cpu ed al f/w del Flex, la affermazione risulterebbe ovviamente falsa; ma non e' una affermazione falsa, e' un inserimento contestualmente errato... spero di essermi spiegato, non vorrei dilungarmi troppo.

Peraltro la velocita' di elaborazione degli algoritmi nella tecnologia SDR non impatta sulle citate (Sherwood) prestazioni (se non ne siete convinti, datemi matematica dimostrazione del contrario... magari anche aggiungendo la dimostrazione che la radice quadrata di quattro non e' due. State in occhio pero', vi ho avvisati).

Ora, se la risposta voleva essere intesa come non esistono motivazioni tecniche differenti dalle necessita' configurazionali dei s/w che oggi tradizionalmente gli utenti di SDR installano senza analisi alcuna di specifiche e/o benefici, allora si conferma la mia prima riga.

E sono triste...

Fermo restando il mio apprezzamento tecnico per HPSDR (basta guardare il modulo PA e raffrontarlo con quello in classe E degli uSDX) e Thetis, nonche' umano per iw7dmh (al cui post rispondo), i4lec (SDR Evangelist) e tutti gli altri colleghi OM (... ci sono alcune eccezioni...), primo fra tutti il padrone di casa che ci consente lo skill sharing.

Mi permetto di rammentare che in una radio a galena (SDR, in cui il diodo e' la scheda A/D ed il condensatore il S/W) le prestazioni sono tecnicamente correlate ad entrambi componenti.
Il cavo delle cuffie, che fosse un ganzo spiralato DirectX o meno, non lo avevamo mai considerato... fino ad ora.
E vabbe', abbiamo anche antenna e circuito accordato... ma e' da moh che ne decanto la importanza.

Questa e' l'utlima volta che parlo di... lavoro.
Di Di Dah Di Dah

[iw7dmh]

...
Il termine elaborazione possiamo intenderlo come elaborazione dati numerici ottenuti dal campionamento (attuato dalla scheda audio) o come elaborazione numerica, aka DSP: in entrambi i casi e' la c.d. CPU (cpu, cpu+fpu, etc: cpu board) che la attua, utilizzando come input quanto discretizzato (campionamento) dalla scheda audio. La memoria centrale nulla a mio avviso ha a che fare (dove li metteremmo altrimenti i risultati della elaborazione? Su una chiavetta USB in un server cloud???) con la elaborazione.
...

Ciao Marco,

nella mia risposta avevo come (implicito) riferimento il percorso dei dati usato in Thetis, l'unico software con codice sorgente aperto che ho avuto la fortuna di ispezionare. Avevo in mente la valanga di campioni I/Q proveniente dalla radio e che, una volta elaborata, viene rispedita al mittente per la riproduzione.
La memoria centrale in questo caso gioca un ruolo importante al pari degli algoritmi DSP di Warren Pratt che, capolavoro a parte, ne giocano un altro.

[i4mfa]

La memoria centrale in questo caso gioca un ruolo importante

Prescindendo dal fatto che io ero rimasto perplesso dalla scheda grafica, pls explain:
La memoria centrale gioca un ruolo importante nei sistemi operativi in realtime in quando la memoria virtuale e' posta su dispositivi con tempi di accesso maggiori rispetto alla memoria centrale, i quali tempi di accesso possono limitare il tempo di risposta dei sistemi operativi in realtime.
Quanto sopra e' una spiegazione della importanza della memoria centrale nei sistemi realtime, ad esempio.
Stante che la valanga di campioni e' riferita non solo alle (scarse) ampiezze campionate ma al numero (differenti frequenze) di esse, in un algoritmo FFT la "dimensione" del flusso e' correlata alla òlarghezza di banda.
Le prestazioni di IMD in un SDR prescindono (entro ovvi limiti) dalla larghezza di banda considerata, i.e. la ricezione "contemporanea" da 14 a 14.5 e la IMD sono non correlate, mentre la prima e' correlata alla dimensione del flusso.
Ergo il fatto che

La memoria centrale in questo caso gioca un ruolo importante

necessita spiegazione, fermo restando il precedentemente posto discorso sui "requirements" di un s/w, cito ad esempio MS SQL (dove i requirements di memoria centrale sono ben definiti - ed hanno una propria, piu' o meno assurda, motivazione).
Non so se mi spiego, disse il paracadute.