虛擬儀器技術(shù)的進(jìn)展及如何提升并行處理能力
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產(chǎn)品功能的日趨集成化也是挑戰(zhàn)之一，拿新上市的iPhone為例(見(jiàn)圖2)，它匯聚了多種功能，不僅用來(lái)通話，也可以用作MP3、PDA、數(shù)字相機(jī)等等，并且為了保持市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，新的功能會(huì)被不斷地加入。
圖1:通訊行業(yè)并存著多樣的協(xié)議
圖2：產(chǎn)品功能日趨集成化
基于這些挑戰(zhàn)，測(cè)試儀器也正在經(jīng)歷一個(gè)基本原則的變更——從功能固定的分立儀器向著靈活的基于軟件的模塊化儀器架構(gòu)轉(zhuǎn)變，這正是NI在20多年前提出的“虛擬儀器技術(shù)”的概念。利用虛擬儀器技術(shù)的特性，可以有效地解決上述的挑戰(zhàn)：基于軟件的自定義功能使得工程師們可以針對(duì)不同的協(xié)議開(kāi)發(fā)對(duì)應(yīng)的測(cè)試程序；而模塊化的儀器架構(gòu)則可以根據(jù)不同的功能測(cè)試選用不同的模塊硬件，在同一個(gè)測(cè)試平臺(tái)上靈活地實(shí)現(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)的集成。
虛擬儀器技術(shù)目前已經(jīng)被應(yīng)用在測(cè)試測(cè)量和自動(dòng)化的各大領(lǐng)域，協(xié)助越來(lái)越多的工程師來(lái)創(chuàng)建高性能、高擴(kuò)展性的測(cè)試系統(tǒng)。與此同時(shí)，虛擬儀器技術(shù)本身也在不斷發(fā)展和創(chuàng)新，縱觀其20多年來(lái)的發(fā)展歷程，可以看到，由于虛擬儀器技術(shù)是建立在商用技術(shù)的基礎(chǔ)之上，因此它能夠?qū)⑿屡d發(fā)展的科學(xué)技術(shù)都融合進(jìn)來(lái)，使工程師能以最迅速和便捷的方式來(lái)享用，從而創(chuàng)建更高性能的測(cè)試系統(tǒng)。PC處理器技術(shù)的發(fā)展就是一個(gè)很好的例子：在1990年，用當(dāng)時(shí)的PC(Intel 386/16)處理65000個(gè)點(diǎn)的FFT需要1100秒時(shí)間，而現(xiàn)在使用3.4GHz的P4計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)相同的FFT只需要約0.8秒。
這些蓬勃發(fā)展著的新興技術(shù)也是動(dòng)虛擬儀器技術(shù)發(fā)展的新動(dòng)力，例如PCI Express總線技術(shù)可以讓更多的原始數(shù)據(jù)以更高的速度傳送給PC；而多核技術(shù)則可以實(shí)現(xiàn)真正的并行運(yùn)算，從而直線提升系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理性能；可編程邏輯門(mén)陣列(FPGA)技術(shù)則允許工程師根據(jù)不同的測(cè)試要求通過(guò)軟件重新定制硬件的功能。因此，可以預(yù)見(jiàn)的是，這些主流的商用技術(shù)將讓虛擬儀器技術(shù)向許多之前只能用昂貴的專(zhuān)用設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域敞開(kāi)了大門(mén)。另外，縱觀目前主流的商用技術(shù)，可以很明顯地看到，其發(fā)展的趨勢(shì)是通過(guò)并行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)更高的性能。下面是幾種新興技術(shù)實(shí)例：
PCI Express總線技術(shù)
傳統(tǒng)儀器由于將數(shù)據(jù)處理和分析的過(guò)程放在了儀器硬件內(nèi)部，因此它只能返回一個(gè)結(jié)果值，這種方式雖然方便，但是卻無(wú)法滿足之前已經(jīng)敘述過(guò)的靈活性的要求。因此，一個(gè)更好的測(cè)試方式就是直接得到原始數(shù)據(jù)，再使用專(zhuān)業(yè)的分析工具來(lái)分析數(shù)據(jù)，這種方式可以允許工程師們對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行多次的分析，從而不再需要做多次測(cè)試來(lái)獲得不同的分析結(jié)果，節(jié)省了時(shí)間和成本。
然而，隨著采樣率的不斷提高和通道數(shù)的增多，現(xiàn)有的總線帶寬能否進(jìn)行原始數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)讀取，這是實(shí)現(xiàn)很多新興測(cè)試應(yīng)用之前就需要解決的問(wèn)題。
評(píng)論