并行开发多核技术下的测试测量应用

摘要

微处理器的发展进入了多核的时代,多核技术的诞生也使得遭遇发展瓶颈的摩尔定律得以延续,从双核、四核、八核处理器到2011年可能达到的80个核的处理器,多核技术己成为微处理器不可避免的发展趋势。处理器性能的提升同样给基于个人计算机(PC)的测试和测量应用带来了新的发展契机。然而,机遇和挑战往往是并存的,要想实现多核技术带来的性能提升,就必须开发并行、多线程的测试测量应用程序。由于多核处理器的执行性能直接取决于应用程序的源代码是按照什么样的并行方式进行编写的(阿姆达尔定律),所以,对于希望利用多核技术进行开发的测试测量工程师们来说,软件开发是他们所面临的最大挑战。
　　 本文提出的针对多核技术的开发方式正是一种全新的基于图形化语言LabVIEW的多线程并行编程模式,借助于这种编程模式,能够高效、快速地利用多核技术来提升测试测量系统的性能,而且易于编程实现。得益于LabVIEW内在的并行机制和自动的多线程实现,本文将更多的篇幅放在了如何寻找并行性以及选择合适的算法结构,着重于对潜在并行性的分析、设计和规划。本文进一步针对测试和测量应用提出了任务的并行(Task Parallelism),数据的并行(DataParallelism)和流水线操作(Pipelining)等三种并行的编程模式,从并行的思维方式入手,分析了这三种模式适合的不同的应用类型,并提供了基于LabVIEW的编程模型和代码实现,最后通过实验对比和行业应用分析阐述其有效性和可行性。从并行的构思,并行的编程到并行的多核实现,这样一种多核技术下应用程序开发的全新理念,无疑将给测试测量工程师提供一种可借鉴和参考的并行开发模式。
　　 最后,对多核技术在测试测量领域的应用发展做了进一步的展望,包括实时系统下的对称多线程开发,高达1M FFTs/sec的并行运算能力以及基于多核的虚拟化技术等等。