虛擬儀器技術的進展及如何提升并行處理能力
圖7:使用多線程編程才能最大限度地利用多核處理器的性能
而NI LabVIEW,就非常適合于創(chuàng)建并行的多線程應用。首先,相比文本編程語言的至上而下的順序結構,LabVIEW本身就是一種并行的編程結構;其次,早在LabVIEW 5.0時LabVIEW就已經(jīng)支持多線程,在LabVIEW程序編寫完畢后,LabVIEW編譯器可以自動地識別線程并創(chuàng)建線程到不同的任務和循環(huán)上,再由OS分配到不同的核上運行(圖8)。而最新的LabVIEW 8.5更針對多核技術進行了全面的支持;此外,在實時操作系統(tǒng)中,用戶還可以自己分配特定的線程在特定的核上運行,如圖9所示。
圖8:使用LabVIEW方便實現(xiàn)多線程編程
圖9:LabVIEW 8.5允許用戶手動分配線程在指定的核上運行
因此說,多核處理器使用了并行拓撲架構可以提高處理能力,但利用真正的多線程編程語言,如LabVIEW,才可以輕松實現(xiàn)運算性能的真正提高。
FPGA技術
虛擬儀器技術最初的一個重要特性就是可以使用軟件來定制硬件的功能。隨著LabVIEW作為并行化的編程語言的地位逐漸穩(wěn)固,它的應用也得到了不斷的擴展,并對強大的并行硬件技術FPGA提供了強有力的支持。
通常來說,F(xiàn)PGA的軟件開發(fā)平臺是使用VHDL語言來實現(xiàn),但是這種語言需要很長的學習時間,并且也需要深厚的硬件技術背景,因此只有少數(shù)的一些專業(yè)人員掌握。隨著可編程硬件的需求日益增長,F(xiàn)PGA已成為一種主流的技術,這種趨勢需要能夠有方法降低FPGA編程的門檻,從而將FPGA技術帶給更多的工程師。
LabVIEW的并行化的編程方式以及圖形化的編程環(huán)境可以允許工程師們能以直觀的方式來實現(xiàn)FPGA的邏輯功能。例如,使用LabVIEW,在FPGA中實現(xiàn)圖10所示的邏輯功能就變得相對簡單。
圖10:使用LabVIEW實現(xiàn)FPGA邏輯功能
結論
目前,虛擬儀器技術已經(jīng)根植于許多領域。PCI Express總線的高帶寬將虛擬儀器技術的應用范圍擴展到更多新興的應用,從而使工程師們能夠在享受高通道、高采樣率的好處的同時,又可根據(jù)自身需要靈活定制相關功能;利用真正的多線程編程語言,如LabVIEW,可以輕松實現(xiàn)多核并行運算性能的真正提高;隨著LabVIEW并行化的編程語言的快速發(fā)展,工程師們可以靈活地根據(jù)待測單元、軟件或者是測試需求的變化來對硬件進行重新配置,從而對FPGA提供了強有力的支持。
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