Windows 7系統(tǒng)在測試測量的應(yīng)用

目前，基于計算機的測試測量與自動化應(yīng)用成為工程的主流趨勢，Windows 7，這樣一個全新的計算機操作系統(tǒng)，又會為工程師們帶來什么呢？本文將從這個角度出發(fā)，為大家展示如何有效利用Windows 7的強大特性來實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸帶寬、系統(tǒng)運算性能的提升，以及與前沿技術(shù)（例如，多核、64位、USB以及PCI Express總線）的融合，從而助力工程師實現(xiàn)更多新興應(yīng)用，超越無限。

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)與運行性能等，并且借助對軟硬件兼容性的進(jìn)一步改進(jìn)，從而使它成為工程師實現(xiàn)測試測量應(yīng)用的強大工具。

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，減少非必要的定時器、可選擇的Hub懸掛以及降低計數(shù)時間等，從而提高了基于USB的測試測量設(shè)備的運行性能。根據(jù)最近的一次評估測試，相對于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測量應(yīng)用中，通過Windows 7操作系統(tǒng)和LabVIEW軟件，可以實現(xiàn)高達(dá)20%的提升，如圖2所示。

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

多核技術(shù)
為了能夠更好地利用多核技術(shù)，微軟對Windows 7進(jìn)行全新的底層設(shè)計，使其能夠適應(yīng)更多系統(tǒng)任務(wù)的并行運行。對于LabVIEW開發(fā)者而言，在一個應(yīng)用程序中創(chuàng)建多個獨立的任務(wù)并不復(fù)雜，最典型的一個例子就是我們可以很方便地在程序框圖中直接畫多個并行的循環(huán)，由于LabVIEW自身的并行特性，系統(tǒng)會自動將并行的代碼創(chuàng)建新的線程，從而無須任何代碼修改即可享受多核所帶來的運算性能的提升，如圖3所示。

圖3 在LabVIEW中高效實現(xiàn)多線程編程

除了開發(fā)工具之外，對于測試測量應(yīng)用而言，多核技術(shù)還意味著需要我們對硬件的驅(qū)動、數(shù)據(jù)處理分析等也要進(jìn)行多線程化，對于多線程化的硬件驅(qū)動（例如NI-DAQmx），可以讓工程師們不用任何手動或者底層的開發(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硬件平臺實現(xiàn)的數(shù)據(jù)采集應(yīng)用都可以通過Windows 7對多核的優(yōu)化而進(jìn)一步提高多核處理器的運算效率。

PCI Express
新一代的PCI Express技術(shù)，運用了點對點總線的拓?fù)浼軜?gòu)，使每個儀器可以通過獨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)運用點對點總線的拓?fù)浼軜?gòu)，為測試測量應(yīng)用提供了多個優(yōu)點，包括每個設(shè)備的專用帶寬，每個方向高達(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)字以及計數(shù)器信號。

64位系統(tǒng)
Windows 7是微軟第三個支持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。在升級到Windows 7之前，用戶需要對64位與32位之間的對比進(jìn)行深入的了解，從而選擇最合適的平臺。全新的64位LabVIEW 2009是第一個對64位操作系統(tǒng)支持的LabVIEW版本。在64位軟硬件系統(tǒng)上運行的測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，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，讓我們可以實現(xiàn)以前無法實現(xiàn)的新興應(yīng)用，但是軟硬件兼容的問題還是一直存在著的。在Windows Vista中就經(jīng)常出現(xiàn)版本不兼容的問題，很多硬件設(shè)備都沒有辦法在新的操作系統(tǒng)中正常運行。

為了解決這個問題，全新的Windows 7除了一貫的“兼容模式”（即試圖讓應(yīng)用程序“認(rèn)為”自己在前版本的Windows中運行）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開發(fā)者們一個最簡單的機制去運行低版本的程序，從而有助于實現(xiàn)對以前代碼的兼容。

總結(jié)
作為全新的操作系統(tǒng)和平臺，Windows 7給予工程師帶來了更快的運行速度、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)化整個世界！