利用NI LabVIEW实现真正的并行化处理和并行化测量

1. 概览

二十世纪一位很有影响力的建筑设计师Frank Floyd Wright曾经说过：“每个伟大的建筑设计师都是他所处时代的伟大解读者 。”这句话同样适用于测试系统设计师们。在他们设计、开发和实现系统的时候，他们必须理解不断进步的技术，如多核处理器、现场可编程门阵列(FPGA)和高速数据总线，如PCI Express等等。通过将这些技术与NI LabVIEW并行化编程软件及NI TestStand编程管理软件结合在一起，测试工程师们可以创建出高性能的测试系统，用于并行化处理、并行化测量，甚至于在生产阶段进行完全并行化的测试。借助于基于PC机的并行化技术，用户可以将测试速度提高到传统仪器的10倍以上。

2. 并行化处理

在传统CPU设计中，CPU性能会受限于实际的困难，如高速时钟速率带来的散热问题等。为了确保PC机平台可以满足不断增长的处理需求，芯片制造商们正在开发具有多个处理核心的新型处理器。在自动化测试应用中，为了充分发挥多核技术在性能和吞吐量上的优势，必须针对多个处理核心编写软件应用程序，即创建出在多个处理核心上分别执行的多个线程。

 

图1.LabVIEW编译器在不需要用户配置的情况下，即可为并行代码段创建独立的执行线程

利用基于文本的编程语言(如ANSI C等)编写多线程应用程序，对于多数设计和测试工程师而言，都不是一件很容易的事情，它需要精通创建和管理线程，并且懂得以线程安全的方式在线程间传递数据。利用LabVIEW图形化编程环境，工程师们可以充分发挥出多核处理的计算性能。如图1所示，在LabVIEW中，两个没有数据依赖关系的循环会自动在独立的线程中执行，而开发者不需要考虑线程管理等细节内容。如果需要了解如何利用多核处理器的应用案例，请阅读名为《使用多核处理器和NI LabVIEW来最优化自动测试应用》的白皮书。

使用FPGA，用户可以实现协同处理的应用(如图2所示)。例如，使用具有新型定点计算能力的LabVIEW FPGA以及ni.com/ipnet上提供的快速傅里叶变换(FFT)，用户可以在NI PXI-7852 R系列模块上的Virtex-5 LX50 FPGA中摆放40个并行化的FFT *** 作。随着PXI Express的专用带宽(高达1GB/秒/方向)和点对点流盘技术的出现，这种能力的价值正在不断提升。

 

图2.LabVIEW FPGA的定点计算能力可以使PXI FPGA上包含FFT在内的协处理应用的性能得到提高

3. 并行化测量

并行化测量要求测试系统中所有的子部件都支持并行化的模型，而不只是处理器。其中包含了数据的采集和传输。

 

图3.PCI Express实现了专用带宽而非共享式数据传输，进而显著提高采集和传输到硬盘的数据数量