虛擬儀器技術的進展及如何提升并行處理能力
加入技術交流群
產品功能的日趨集成化也是挑戰之一，拿新上市的iPhone為例(見圖2)，它匯聚了多種功能，不僅用來通話，也可以用作MP3、PDA、數字相機等等，并且為了保持市場的競爭力，新的功能會被不斷地加入。
圖1:通訊行業并存著多樣的協議
圖2：產品功能日趨集成化
基于這些挑戰，測試儀器也正在經歷一個基本原則的變更——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轉變，這正是NI在20多年前提出的“虛擬儀器技術”的概念。利用虛擬儀器技術的特性，可以有效地解決上述的挑戰：基于軟件的自定義功能使得工程師們可以針對不同的協議開發對應的測試程序；而模塊化的儀器架構則可以根據不同的功能測試選用不同的模塊硬件，在同一個測試平臺上靈活地實現測試系統的集成。
虛擬儀器技術目前已經被應用在測試測量和自動化的各大領域，協助越來越多的工程師來創建高性能、高擴展性的測試系統。與此同時，虛擬儀器技術本身也在不斷發展和創新，縱觀其20多年來的發展歷程，可以看到，由于虛擬儀器技術是建立在商用技術的基礎之上，因此它能夠將新興發展的科學技術都融合進來，使工程師能以最迅速和便捷的方式來享用，從而創建更高性能的測試系統。PC處理器技術的發展就是一個很好的例子：在1990年，用當時的PC(Intel 386/16)處理65000個點的FFT需要1100秒時間，而現在使用3.4GHz的P4計算機實現相同的FFT只需要約0.8秒。
這些蓬勃發展著的新興技術也是動虛擬儀器技術發展的新動力，例如PCI Express總線技術可以讓更多的原始數據以更高的速度傳送給PC；而多核技術則可以實現真正的并行運算，從而直線提升系統的數據處理性能；可編程邏輯門陣列(FPGA)技術則允許工程師根據不同的測試要求通過軟件重新定制硬件的功能。因此，可以預見的是，這些主流的商用技術將讓虛擬儀器技術向許多之前只能用昂貴的專用設備的應用領域敞開了大門。另外，縱觀目前主流的商用技術，可以很明顯地看到，其發展的趨勢是通過并行拓撲結構來實現更高的性能。下面是幾種新興技術實例：
PCI Express總線技術
傳統儀器由于將數據處理和分析的過程放在了儀器硬件內部，因此它只能返回一個結果值，這種方式雖然方便，但是卻無法滿足之前已經敘述過的靈活性的要求。因此，一個更好的測試方式就是直接得到原始數據，再使用專業的分析工具來分析數據，這種方式可以允許工程師們對原始數據進行多次的分析，從而不再需要做多次測試來獲得不同的分析結果，節省了時間和成本。
然而，隨著采樣率的不斷提高和通道數的增多，現有的總線帶寬能否進行原始數據的實時讀取，這是實現很多新興測試應用之前就需要解決的問題。
評論