CompactRIO高性能控制器基于LabVIEW RIO架構，采用了功能強大的Intel Atom片上系統(SoC)和Xilinx Kintex7 FPGA等最新技術。 Intel Atom SoC提供了極高的性能和豐富的功能，包括集成式GPU和雙核1.33 GHz處理器。 比起其他CompactRIO控制器的FPGA，Kintex-7 325T FPGA包含大約3倍的復雜邏輯塊和超過13倍的DSP片。 FPGA與處理器使用PCI Express總線進行通信，大大提高了吞吐量，并可訪問16個DMA通道。

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全新CompactRIO高性能控制器采用的LabVIEW RIO架構提供了軟件靈活性，可將HMI和控制任務集成到同一個硬件和同一個操作系統中。 這主要歸功于Intel Atom SoC和NI Linux Real-Time操作系統提供的特性。 NI Linux Real-Time操作系統可將任務優先級顯示給開發人員，為控制任務分配比在同一個應用程序中運行的HMI軟件任務更高的優先級。

這些技術的結合大大提高了閉環控制應用的系統吞吐量并降低了延遲。 CompactRIO高性能控制器為嵌入式設計人員提供了靈活強大的硬件，同時還可幫助他們降低系統復雜性和成本。

為了證明CompactRIO高性能控制器的性能，NI研發部設計了一系列基于cRIO-9031高性能控制器的控制和監測應用基準測試。 這些測試同樣適用于其他使用相同CPU的CompactRIO高性能控制器產品。

1. 基準測試設置和測量

我們選擇了具有代表性的常見控制和監測應用以及這些應用中常見的主要任務進行基準測試。 下表列出了本次研究要進行的測試。

表1 - 在CompactRIO控制器上進行測試，以測量應用的性能和吞吐量

本研究的測試對象是以下硬件終端：

NI cRIO-9025?| 800 MHz， PowerPC

NI cRIO-9068?| 667 MHz，ARM Cortex-A9 雙核

NI cRIO-9031?| 1.33 GHz，Intel Atom雙核

NI cRIO-9082?| 1.33 GHz，Intel Core i7 雙核

雖然本研究重點關注的是CompactRIO高性能控制器及其與同一產品家族其他控制器（如cRIO-9025）的性能對比，但是其他CompactRIO產品系列的代表性硬件終端，如cRIO-9068和cRIO-9082也包含在測試中，以便讀者更完整地了解CompactRIO系統所提供的各種可能性。

CPU使用率作為通用指標來比較這些CompactRIO控制器的相對性能。 對于每個測試，我們通過在穩定的狀態下改變數據傳輸的通道數或控制循環速率來測量CPU使用率。 這些指標可以幫助我們了解可用于添加代碼、提高循環速率或增加數據傳輸通道的資源。

其他考量因素：
. 對于搭載多核處理器的CompactRIO系統，取每個內核測試結果的平均值。
. 對于NI cRIO-9031控制器，分別在啟用和禁用嵌入式用戶界面的條件下進行測試，以測量該功能對系統整體性能的影響。

2. 測試1——LabVIEW FPGA控制項目范例的性能基準測試

全新高性能CompactRIO系統采用的技術組合為復雜的實際應用帶來了無可比擬的性能提升。 針對控制應用測試時，我們選擇基于CompactRIO的LabVIEW FPGA控制項目范例。 我們在該項目范例的基礎上增加了在Real-Time控制器上執行八通道三次樣條軌跡生成算法，進一步增大CPU的負荷。

圖1 -基于CompactRIO的LabVIEW FPGA控制項目范例的架構框圖包含了一個八通道三次樣條軌跡生成算法

下圖顯示的數字表示控制循環速率為1.5 kHz時的CPU使用率。 在該速率下，cRIO-9031高性能控制器使用約11％的處理器資源， 而cRIO-9068和cRIO-9025控制器分別需要21％和64％的處理器資源，相比之下，cRIO-9031高性能控制器具有明顯的優勢。

圖2 - 當控制循環速率為1.5 kHz時，運行包含八通道三次樣條軌跡生成算法的控制應用程序所需的處理器資源比較