LabVIEW多核编程的三种开发架构课件

*面向对象和多核编程多核编程*面向对象和多核编程多核编程LabVIEW多核编程的概念多核编程LabVIEW多核编程的概念多核多核时代的到来在过去，处理器制造商们一直通过单纯地提高时钟频率来提高CPU性能。然而近年来，单核CPU已经接近频率和功耗的极限，新策略是通过增加CPU的内核来提升系统整体性能。摩尔时代的GHz竞争被多核争霸所取代多核（multicorechips）是指在一枚处理器（chip）中集成两个或多个完整的计算引擎(内核)。多核编程多核时代的到来在过去，处理器制造商们一直通过单纯地提高时钟频多核时代的到来2006年5月，英特尔率先揭开了多核计算时代的帷幕。酷睿™2双核处理器的横空出世结束了始自1993年的奔腾时代。进入2009年，处理器已经由双核逐步升级，IBM、富士通、AMD和Intel等众多芯片制造商展示出其六核、八核等多核处理器，Intel公司甚至已宣称将在五年内推出80核的处理器！多核时代悄然到来。目前，四核服务器已成为市场主流。多核编程多核时代的到来2006年5月，英特尔率先揭开了多核计算时代的开发并行程序多核技术能够使服务器并行处理任务，多核架构能够使用的软件更出色地运行。但是对运行程序也要是能针对多核进行并行处理，否则程序运行性能的提升并不明显。在多核处理器上开发程序要比在单核处理器上要困难得多。虽然多个应用程序可以方便地运行在不同处理器上，但是程序员们必须非常谨慎地编写程序代码，以有效利用多核技术。多核编程开发并行程序多核技术能够使服务器并行处理任务，多核架构能够使开发并行程序编写并行程序的首要挑战就是，确定程序中哪些部分能够并行地执行，然后通过代码予以实现。这些可以并行执行的代码称为线程。因此，整个并行程序也被称为多线程应用程序。行业专家认为编写能够利用多核处理器的应用程序是一个严峻的挑战。“要充分利用并行处理器的能力，软件必须解决并发性问题。但是正如所有编写过多线程代码的开发员所说的一样，这是编程中最为困难的任务之一。”——BillGates多核编程开发并行程序编写并行程序的首要挑战就是，确定程序中哪些部分开发并行程序并行应用程序的开发流程多核编程开发并行程序并行应用程序的开发流程多核开发并行程序NILabVIEW软件提供了一个理想的多核处理器编程环境，利用LabVIEW的图形化特点，可以很容易地编写和表述并行程序代码。LabVIEW可以为并行程序代码自动生成线程，并自动地处理这两个线程的同步。这个优点可以很好地帮助没有多线程编程经验的工程师将更多时间用在解决实际问题中，而无需关注应用程序的底层实现。多核编程开发并行程序NILabVIEW软件提供了一个理想的多核处理开发并行程序在LabVIEW上编写多线程程序非常方便，我们应该充分利用这个优势。一般情况下，编写程序时应当遵循这样的原则：可以同时运行的模块就并排摆放，千万不要用连线，顺序框等方式强制它们依次执行。在并行执行时，LabVIEW会自动地把它们安排在在不同线程下同时运行，以提高程序的执行速度，节省程序的运行时间。今后多核计算机将成为主流配置，多线程的优势会更为明显。多核编程开发并行程序在LabVIEW上编写多线程程序非常方便，我开发并行程序假如有一个或某几个线程占用了100%的CPU，此时系统对其他线程就会反应迟钝。例如，程序的执行线程占用了100%的CPU，那么用户对界面的操作就会迟迟得不到响应，甚至于用户会误认为程序死锁了。所以在程序中要尽量避免出现100%占用CPU的情况。此类问题最简单的解决方法就是在循环内加一个延时。在很多情况下，运行时间很长的循环往往都只是为了等待某一个任务的完成，在此类循环体的内部几乎没有耗时较多的、又有意义的运算，所以必须在循环框内加延时。多核编程开发并行程序假如有一个或某几个线程占用了100%的CPLabVIEW多核编程的三种开发架构多核编程LabVIEW多核编程的三种开发架构多核任务并行化任务并行化是在软件中实现独立任务的并行处理。两个程序运行在双核机器上，两个应用程序在本质上是独立的。尽管它们并非彻底独立，因为还需要共享一些通用资源，但双核能更有效地处理两个并行任务。LabVIEW图形化编程方式允许开发人员通过绘制并行代码部分或分支代码来实现任务的并行化。两个没有数据交换的独立任务无需额外编程即可独立运行。多核编程任务并行化任务并行化是在软件中实现独立任务的并行处理。两个程任务并行化图1显示的简单数据采集过程中，上部分代码为模拟电压输入任务，下部分代码为数字输出任务。每个线程可在不同CPU内核中运行，极大提升了执行速度。多核编程任务并行化图1显示的简单数据采集过程中，上部分代码为模拟电压数据并行化硬件设计师通过使用多核处理器来改善计算能力，软件程序员也必须找到新的编程策略来驾驭并行计算的能力。一项技术的出现有效地利用了多核处理器并行化处理数据的优势，我们称之为“分治策略(DivideandConquer)”技术。数据并行化是一种将大块数据集分割成小块并行处理的编程技术。完成数据处理后，再将其组合成单个数据集。这项技术使程序员最大限度利用多核处理器，有效使用所有的处理能力。多核编程数据并行化硬件设计师通过使用多核处理器来改善计算能力，软件程数据并行化多核编程数据并行化多核流水线流水线是一项应用广泛的技术，用于顺序软件仸务的性能提升。简单说来，流水线是将顺序仸务分步处理的方式，就如同产品装配线的模式。考虑以下例子，假设在汽车装配线上生产汽车，任务是装配一辆完整的汽车。具体分成三个步骤：搭建车身结构，安装汽车配件（如引擎等），对成品汽车喷漆。多核编程流水线流水线是一项应用广泛的技术，用于顺序软件仸务的性能提升流水线这个过程如何改进？我们可以设立一个工作站用于生产车身结构，第二个用于安装配件，第三个用于喷漆。尽管在新的工序下每辆车仍需要三个小时完成，但现在每小时就有一辆车下线，相比每三小时下线一辆车，汽车生产的吞吐量提升了3倍。多核编程流水线这个过程如何改进？我们可以设立一个工作站用于生产车身结流水线同样的流水线概念可以形象地用于LabVIEW应用中的顺序任务执行。我们可以通过LabVIEW的移位寄存器和反馈节点在任何程序中创建类似“装配线”流水线结构。多核编程流水线同样的流水线概念可以形象地用于LabVIEW应用中的顺谢谢观看！谢谢观看！*面向对象和多核编程多核编程*面向对象和多核编程多核编程LabVIEW多核编程的概念多核编程LabVIEW多核编程的概念多核多核时代的到来在过去，处理器制造商们一直通过单纯地提高时钟频率来提高CPU性能。然而近年来，单核CPU已经接近频率和功耗的极限，新策略是通过增加CPU的内核来提升系统整体性能。摩尔时代的GHz竞争被多核争霸所取代多核（multicorechips）是指在一枚处理器（chip）中集成两个或多个完整的计算引擎(内核)。多核编程多核时代的到来在过去，处理器制造商们一直通过单纯地提高时钟频多核时代的到来2006年5月，英特尔率先揭开了多核计算时代的帷幕。酷睿™2双核处理器的横空出世结束了始自1993年的奔腾时代。进入2009年，处理器已经由双核逐步升级，IBM、富士通、AMD和Intel等众多芯片制造商展示出其六核、八核等多核处理器，Intel公司甚至已宣称将在五年内推出80核的处理器！多核时代悄然到来。目前，四核服务器已成为市场主流。多核编程多核时代的到来2006年5月，英特尔率先揭开了多核计算时代的开发并行程序多核技术能够使服务器并行处理任务，多核架构能够使用的软件更出色地运行。但是对运行程序也要是能针对多核进行并行处理，否则程序运行性能的提升并不明显。在多核处理器上开发程序要比在单核处理器上要困难得多。虽然多个应用程序可以方便地运行在不同处理器上，但是程序员们必须非常谨慎地编写程序代码，以有效利用多核技术。多核编程开发并行程序多核技术能够使服务器并行处理任务，多核架构能够使开发并行程序编写并行程序的首要挑战就是，确定程序中哪些部分能够并行地执行，然后通过代码予以实现。这些可以并行执行的代码称为线程。因此，整个并行程序也被称为多线程应用程序。行业专家认为编写能够利用多核处理器的应用程序是一个严峻的挑战。“要充分利用并行处理器的能力，软件必须解决并发性问题。但是正如所有编写过多线程代码的开发员所说的一样，这是编程中最为困难的任务之一。”——BillGates多核编程开发并行程序编写并行程序的首要挑战就是，确定程序中哪些部分开发并行程序并行应用程序的开发流程多核编程开发并行程序并行应用程序的开发流程多核开发并行程序NILabVIEW软件提供了一个理想的多核处理器编程环境，利用LabVIEW的图形化特点，可以很容易地编写和表述并行程序代码。LabVIEW可以为并行程序代码自动生成线程，并自动地处理这两个线程的同步。这个优点可以很好地帮助没有多线程编程经验的工程师将更多时间用在解决实际问题中，而无需关注应用程序的底层实现。多核编程开发并行程序NILabVIEW软件提供了一个理想的多核处理开发并行程序在LabVIEW上编写多线程程序非常方便，我们应该充分利用这个优势。一般情况下，编写程序时应当遵循这样的原则：可以同时运行的模块就并排摆放，千万不要用连线，顺序框等方式强制它们依次执行。在并行执行时，LabVIEW会自动地把它们安排在在不同线程下同时运行，以提高程序的执行速度，节省程序的运行时间。今后多核计算机将成为主流配置，多线程的优势会更为明显。多核编程开发并行程序在LabVIEW上编写多线程程序非常方便，我开发并行程序假如有一个或某几个线程占用了100%的CPU，此时系统对其他线程就会反应迟钝。例如，程序的执行线程占用了100%的CPU，那么用户对界面的操作就会迟迟得不到响应，甚至于用户会误认为程序死锁了。所以在程序中要尽量避免出现100%占用CPU的情况。此类问题最简单的解决方法就是在循环内加一个延时。在很多情况下，运行时间很长的循环往往都只是为了等待某一个任务的完成，在此类循环体的内部几乎没有耗时较多的、又有意义的运算，所以必须在循环框内加延时。多核编程开发并行程序假如有一个或某几个线程占用了100%的CPLabVIEW多核编程的三种开发架构多核编程LabVIEW多核编程的三种开发架构多核任务并行化任务并行化是在软件中实现独立任务的并行处理。两个程序运行在双核机器上，两个应用程序在本质上是独立的。尽管它们并非彻底独立，因为还需要共享一些通用资源，但双核能更有效地处理两个并行任务。LabVIEW图形化编程方式允许开发人员通过绘制并行代码部分或分支代码来实现任务的并行化。两个没有数据交换的独立任务无需额外编程即可独立运行。多核编程任务并行化任务并行化是在软件中实现独立任务的并行处理。两个程任务并行化图1显示的简单数据采集过程中，上部分代码为模拟电压输入任务，下部分代码为数字输出任务。每个线程可在不同CPU内核中运行，极大提升了执行速度。多核编程任务并行化图1显示的简单数据采集过程中，上部分代码为模拟电压数据并行化硬件设计师通过使用多核处理器来改善计算能力，软件程序员也必须找到新的编程策略来驾驭并行计算的能力。一项技术的出现有效地利用了多核处理器并行化处理数据的优势，我们称之为“分治策略(DivideandConquer)”技术。数据并行化是一种将大块数据集分割成小块并行处理的编程技术。完成数据处理后，再将其组合成单个数据集。这项技术使程序员最大限度利用多核处理器，有效使用所有的处理能力。多核编程数据并行化硬件设计师通过使用多核处理器来改善计算能力，软件程数据并行化多核编程数据并行化多核流水线流水线是一项应用广泛的技术，用于顺序软件仸务的性能提升。简单说来，流水线是将顺序仸务分步处理的方式，就如同产品装配线的模式。考虑以下例子，假设在汽车装配线上生产汽车，任务是装配一辆完整的汽车。具体分成三个步骤：搭建车身结构，安装汽车配件（如引擎等），对成品汽车喷漆。多核编程流水线流水线是一项应用广泛的技术，用于顺序软件仸务的性能提升流水线这个