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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時(shí)間：2012-10-24
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現(xiàn)有的PCI總線(xiàn)的數(shù)據(jù)傳達(dá)吞吐率可以高達(dá)132兆/秒，這個(gè)相比其他總線(xiàn)已經(jīng)屬于相當(dāng)高了，并且還具有最低的延時(shí)(圖3)。然而它是一個(gè)共享資源的總線(xiàn)，也就是說(shuō)，當(dāng)多個(gè)設(shè)備同時(shí)在總線(xiàn)上傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，每個(gè)設(shè)備可享受的帶寬會(huì)成比例地降低。隨著I/O速度和應(yīng)用要求的提高，這樣的架構(gòu)成為了瓶頸。而新一代的PCI Express技術(shù)，它運(yùn)用了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)總線(xiàn)的拓?fù)浼軜?gòu)，使每個(gè)儀器可以通過(guò)獨(dú)立的通道向處理器傳輸數(shù)據(jù)，明顯地改善了傳輸數(shù)據(jù)的帶寬，對(duì)內(nèi)存的需求最少，并加快了數(shù)據(jù)流的傳輸(圖4)。
圖3：總線(xiàn)帶寬與延時(shí)比較
圖4：PCI與PCI Express總線(xiàn)對(duì)比
圖5：PXI Express機(jī)箱
總言之，PCI Express技術(shù)的誕生使得虛擬儀器技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于數(shù)據(jù)吞吐率有高要求的應(yīng)用，例如汽車(chē)碰撞測(cè)試的高速圖像采集或高速數(shù)字I/O應(yīng)用等等。
圖6：處理器速度的發(fā)展趨勢(shì)
PCI Express技術(shù)提高了總線(xiàn)帶寬和數(shù)據(jù)吞吐率，使得工程師可以獲得原始數(shù)據(jù)，并通過(guò)專(zhuān)業(yè)的分析工具拿到可靠的測(cè)試結(jié)果。不過(guò)近年的數(shù)據(jù)量快速增長(zhǎng)，導(dǎo)致對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析成為擺在工程師們面前的又一個(gè)問(wèn)題。
多核處理器技術(shù)能夠提高傳統(tǒng)的測(cè)試算法的運(yùn)行速度，Intel已經(jīng)許諾了在2011年會(huì)推出80個(gè)芯核的CPU。但是不同于以往的單核，為了實(shí)現(xiàn)性能的提高，開(kāi)發(fā)人員需要在應(yīng)用軟件里配置線(xiàn)程。從圖7中可以看到，即使是在四核的處理器上，如果其應(yīng)用只是單線(xiàn)程的話(huà)，操作系統(tǒng)仍舊會(huì)將所有的任務(wù)分配到其中的一個(gè)核上運(yùn)行?？梢?jiàn)，為了實(shí)現(xiàn)在多核處理器上程序性能的提升，就必須將你的應(yīng)用程序分成多個(gè)線(xiàn)程，再由OS協(xié)調(diào)分配在不同的核上運(yùn)行，這樣才能最大限度的利用多核處理器并行的優(yōu)勢(shì)來(lái)提升性能。
評(píng)論