Windows 7系統(tǒng)在測(cè)試測(cè)量的應(yīng)用

目前，基于計(jì)算機(jī)的測(cè)試測(cè)量與自動(dòng)化應(yīng)用成為工程的主流趨勢(shì)，Windows 7，這樣一個(gè)全新的計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，又會(huì)為工程師們帶來(lái)什么呢？本文將從這個(gè)角度出發(fā)，為大家展示如何有效利用Windows 7的強(qiáng)大特性來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸帶寬、系統(tǒng)運(yùn)算性能的提升，以及與前沿技術(shù)（例如，多核、64位、USB以及PCI Express總線）的融合，從而助力工程師實(shí)現(xiàn)更多新興應(yīng)用，超越無(wú)限。

微軟最新推出的Windows 7系統(tǒng)則改進(jìn)了之前Windows Vista系統(tǒng)中的眾多特性：例如優(yōu)化了系統(tǒng)安全性、大幅提升系統(tǒng)的響應(yīng)與運(yùn)行性能等，并且借助對(duì)軟硬件兼容性的進(jìn)一步改進(jìn)，從而使它成為工程師實(shí)現(xiàn)測(cè)試測(cè)量應(yīng)用的強(qiáng)大工具。

圖1 Windows 7操作系統(tǒng)

USB提升數(shù)據(jù)傳輸帶寬
針對(duì)USB總線，微軟在Windows 7中提供更多令人驚喜的特性，例如，減少非必要的定時(shí)器、可選擇的Hub懸掛以及降低計(jì)數(shù)時(shí)間等，從而提高了基于USB的測(cè)試測(cè)量設(shè)備的運(yùn)行性能。根據(jù)最近的一次評(píng)估測(cè)試，相對(duì)于Windows XP，某USB總線的數(shù)據(jù)采集設(shè)備在總可傳輸帶寬上達(dá)到了10%的提升。除此之外，在高速或者多功能I/O測(cè)量應(yīng)用中，通過(guò)Windows 7操作系統(tǒng)和LabVIEW軟件，可以實(shí)現(xiàn)高達(dá)20%的提升，如圖2所示。

圖2 使用CompactDAQ對(duì)Windows 7與Windows XP的傳輸帶寬比較試驗(yàn)

多核技術(shù)
為了能夠更好地利用多核技術(shù)，微軟對(duì)Windows 7進(jìn)行全新的底層設(shè)計(jì)，使其能夠適應(yīng)更多系統(tǒng)任務(wù)的并行運(yùn)行。對(duì)于LabVIEW開(kāi)發(fā)者而言，在一個(gè)應(yīng)用程序中創(chuàng)建多個(gè)獨(dú)立的任務(wù)并不復(fù)雜，最典型的一個(gè)例子就是我們可以很方便地在程序框圖中直接畫(huà)多個(gè)并行的循環(huán)，由于LabVIEW自身的并行特性，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將并行的代碼創(chuàng)建新的線程，從而無(wú)須任何代碼修改即可享受多核所帶來(lái)的運(yùn)算性能的提升，如圖3所示。

圖3 在LabVIEW中高效實(shí)現(xiàn)多線程編程

除了開(kāi)發(fā)工具之外，對(duì)于測(cè)試測(cè)量應(yīng)用而言，多核技術(shù)還意味著需要我們對(duì)硬件的驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)處理分析等也要進(jìn)行多線程化，對(duì)于多線程化的硬件驅(qū)動(dòng)（例如NI-DAQmx），可以讓工程師們不用任何手動(dòng)或者底層的開(kāi)發(fā)、修改與線程管理就能直接創(chuàng)建高效可靠的應(yīng)用程序。使用LabVIEW與NI硬件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)采集應(yīng)用都可以通過(guò)Windows 7對(duì)多核的優(yōu)化而進(jìn)一步提高多核處理器的運(yùn)算效率。

PCI Express
新一代的PCI Express技術(shù)，運(yùn)用了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)總線的拓?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)，明顯改善了傳輸數(shù)據(jù)的帶寬，極小化了對(duì)內(nèi)存的需求，并加快了數(shù)據(jù)流的傳輸。

將Windows 7與使用PCI Express總線的設(shè)備（例如NI X系列數(shù)據(jù)采集設(shè)備）整合在一起，相比傳統(tǒng)的PCI總線，能夠使數(shù)據(jù)采集吞吐量倍增。PCI Express技術(shù)運(yùn)用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)總線的拓?fù)浼軜?gòu)，為測(cè)試測(cè)量應(yīng)用提供了多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，包括每個(gè)設(shè)備的專(zhuān)用帶寬，每個(gè)方向高達(dá)250MB的數(shù)據(jù)帶寬，因此工程師和科學(xué)家能夠采集更大規(guī)模的模擬、數(shù)字以及計(jì)數(shù)器信號(hào)。

64位系統(tǒng)
Windows 7是微軟第三個(gè)支持64位處理器的操作系統(tǒng)，盡管32位的Windows版本目前依然是最流行的，但64位的硬件與軟件已經(jīng)準(zhǔn)備就緒。在升級(jí)到Windows 7之前，用戶需要對(duì)64位與32位之間的對(duì)比進(jìn)行深入的了解，從而選擇最合適的平臺(tái)。全新的64位LabVIEW 2009是第一個(gè)對(duì)64位操作系統(tǒng)支持的LabVIEW版本。在64位軟硬件系統(tǒng)上運(yùn)行的測(cè)試程序可以使用相比32位更多的物理內(nèi)存，從而允許程序進(jìn)行更復(fù)雜的運(yùn)算處理。除了內(nèi)存的增加之外，在64位處理器上的新增寄存器可以提高應(yīng)用程序的性能達(dá)20%；這樣以來(lái)，一些高通道數(shù)以及高采樣率的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以利用64位系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更快的數(shù)據(jù)處理與分析。

確保軟硬件兼容
盡管Windows 7給予了我們美好的技術(shù)愿景，讓我們可以實(shí)現(xiàn)以前無(wú)法實(shí)現(xiàn)的新興應(yīng)用，但是軟硬件兼容的問(wèn)題還是一直存在著的。在Windows Vista中就經(jīng)常出現(xiàn)版本不兼容的問(wèn)題，很多硬件設(shè)備都沒(méi)有辦法在新的操作系統(tǒng)中正常運(yùn)行。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，全新的Windows 7除了一貫的“兼容模式”（即試圖讓?xiě)?yīng)用程序“認(rèn)為”自己在前版本的Windows中運(yùn)行）之外，還利用了最新的虛擬化技術(shù)（Virtualization）。Windows 7中提供了一個(gè)全新的模式（可以把它叫作“Windows XP模式”），用戶可以仿真出Windows XP系統(tǒng)。這樣的做法，可以給LabVIEW開(kāi)發(fā)者們一個(gè)最簡(jiǎn)單的機(jī)制去運(yùn)行低版本的程序，從而有助于實(shí)現(xiàn)對(duì)以前代碼的兼容。

總結(jié)
作為全新的操作系統(tǒng)和平臺(tái)，Windows 7給予工程師帶來(lái)了更快的運(yùn)行速度、更大的數(shù)據(jù)傳輸帶寬、更新的商業(yè)技術(shù)，從而讓工程師能夠進(jìn)一步地創(chuàng)新，改變和優(yōu)化整個(gè)世界！