1965年，Intel的創(chuàng)始人之一戈登摩爾(GordonMoore)指出，自從1958年集成電路問(wèn)世以來(lái)，集成電路上的元件個(gè)數(shù)每年翻一番。

五年后，這個(gè)發(fā)現(xiàn)被叫做摩爾定律，它以預(yù)測(cè)元件數(shù)每18個(gè)月翻一番而聞名。在長(zhǎng)達(dá)半個(gè)世紀(jì)的時(shí)間里這個(gè)定律在每個(gè)工業(yè)領(lǐng)域給電子器件帶來(lái)了巨大的性能提升和成本降低。然而，基于傳統(tǒng)儀器的自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)的發(fā)展并沒(méi)有跟上摩爾定律，因此這些系統(tǒng)難以滿(mǎn)足成本和性能要求。

相比之下，摩爾定律適用于軟件定義的模塊化自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，其尺寸、價(jià)格和功耗減少等方面的改進(jìn)可達(dá)10倍以上。然而，如果沒(méi)有合適的軟件與硬件組成相配合的測(cè)試系統(tǒng)，那么駕馭最先進(jìn)的PC處理器，可編程門(mén)陣列(FPGAs)、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADCs)，以及存儲(chǔ)架構(gòu)也會(huì)使得任務(wù)變得復(fù)雜。NI認(rèn)識(shí)到了這個(gè)挑戰(zhàn)，不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)出一個(gè)完整的平臺(tái)以使用最先進(jìn)的基于PC的技術(shù)，同時(shí)保證快速的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和系統(tǒng)的穩(wěn)定性?？偟膩?lái)說(shuō)，NI相信有四個(gè)必要的模塊來(lái)幫助工程師們達(dá)到摩爾定律用于測(cè)試的目標(biāo)：它們是圖形化系統(tǒng)測(cè)試軟件、PXI模塊化設(shè)備，基于FPGA的可重配置IO，以及集成的定時(shí)和同步。

表格1.自1997年引入PXI以來(lái)，摩爾定律給基于PXI的模塊化設(shè)備造成了重大的影響

1.圖形化系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件

系統(tǒng)級(jí)的復(fù)雜軟件以及硬件的抽象對(duì)于應(yīng)用摩爾定律來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。NI在1986年發(fā)布了LabVIEW軟件用以提供關(guān)于使用PC機(jī)以及傳統(tǒng)盒形設(shè)備的儀器控制應(yīng)用的系統(tǒng)級(jí)抽象。LabVIEW的獨(dú)特能力在于其圖形化的表述方式以及前面板，用戶(hù)界面控制，變量和應(yīng)用程序里數(shù)據(jù)流之間的聯(lián)系。這些基本元素今天在LabVIEW2010中依然存在而且超過(guò)8000種儀器驅(qū)動(dòng)在NI設(shè)備驅(qū)動(dòng)網(wǎng)站上可以下載到(ni.com/idnet)。

如今，在測(cè)試系統(tǒng)中加入最新的商業(yè)可用的技術(shù)比儀器控制要復(fù)雜很多。多核編程，基于FPGA的設(shè)備，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸，模塊化測(cè)試，高速流盤(pán)的獨(dú)立冗余磁盤(pán)陣列的(RAID)存儲(chǔ)方法，這些只是LabVIEW幫助工業(yè)領(lǐng)域簡(jiǎn)化流程并優(yōu)化性能的部分例子。與傳統(tǒng)的文本編程語(yǔ)言不同，LabVIEW往往用來(lái)為科學(xué)家和工程師服務(wù)以幫助他們?cè)谄渥詣?dòng)測(cè)試系統(tǒng)中應(yīng)用最新的商業(yè)技術(shù)。包括內(nèi)置的硬件連接庫(kù)函數(shù)，先進(jìn)的分析和報(bào)表工具，以及3D用戶(hù)界面開(kāi)發(fā)，NI在LabVIEW上的不斷投入幫助你以最小的耗費(fèi)來(lái)趕上摩爾測(cè)試定律的步伐。

圖1.NILabVIEW圖形化系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件提供了諸如多核優(yōu)化，定時(shí)循環(huán)結(jié)構(gòu)等特性，以趕上由于摩爾定律所帶來(lái)的的COTS產(chǎn)品在性能上的提升

2.PXI模塊化儀器

創(chuàng)建自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)用以驗(yàn)證最新型的電子設(shè)備的性能和質(zhì)量需要高性能的測(cè)試儀器，數(shù)據(jù)總線，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)解決方案以一種緊湊和可靠的方式結(jié)合起來(lái)。NI在1997年引入PXI來(lái)滿(mǎn)足這些需求并且跟隨摩爾定律的步伐來(lái)衍進(jìn)這些設(shè)備。舉個(gè)例子，1998年售出的第一套PXI系統(tǒng)具有233MHZ的奔騰處理器和128MB的RAM。今天的PXI系統(tǒng)具有INTEL的四核第七代處理器和高達(dá)8GB的RAM。這表示了在相同的框架因素下至少134倍的GFLOPS處理性能提升。一個(gè)額外的優(yōu)點(diǎn)是這些系統(tǒng)仍然是后向兼容的。這并不是通過(guò)偶然因素，而是通過(guò)設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因?yàn)椴⑷隒OTS技術(shù)的PXI系統(tǒng)特性強(qiáng)調(diào)了長(zhǎng)期的后向兼容性以及升級(jí)能力?，F(xiàn)在成功采用開(kāi)放PXI標(biāo)準(zhǔn)的使得目前已部署多達(dá)100,000PXI測(cè)試系統(tǒng);以及由50個(gè)不同的供應(yīng)商提供的多達(dá)600,000個(gè)安裝的模塊。這個(gè)等級(jí)的內(nèi)在操作性以及多達(dá)1500個(gè)PXI產(chǎn)品使您可以基于這個(gè)開(kāi)放的工業(yè)平臺(tái)，將來(lái)自摩爾定律的創(chuàng)新結(jié)合起來(lái)并成功地用于自動(dòng)化測(cè)試。

圖2.NIPXIe-56306GHz的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的性能特點(diǎn)就是摩爾定律在測(cè)試領(lǐng)域例子

3.基于FPGA的可重配置I/O

在多核處理器已經(jīng)維持摩爾定律去克服由于在3GB以上的處理器時(shí)鐘頻率而帶來(lái)的能量和熱量挑戰(zhàn)，進(jìn)而使得處理器處理能力存在的下滑的可能的同時(shí)，F(xiàn)PGA是另一種下一代的用于自動(dòng)化測(cè)試的重要處理器內(nèi)核。事實(shí)上對(duì)自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)而言，F(xiàn)PGA相比PC處理器可以達(dá)到更高的頻率和處理性能。自從2003年NI引進(jìn)第一款R系列的產(chǎn)品以來(lái)，其在提供給科學(xué)家和工程師用戶(hù)可配置的FPGA的能力方面一直是個(gè)領(lǐng)導(dǎo)者。NI提供了多種FPGA架構(gòu)和形式特點(diǎn)：R系列和CompactRIO硬件以及具有用戶(hù)可定義的前端適配模塊架構(gòu)的NIFlexRIO儀器平臺(tái)，?？梢灶A(yù)見(jiàn)，NI已經(jīng)演示了下一代LabVIEW系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具，其通過(guò)在圖形化系統(tǒng)上簡(jiǎn)單地拖拽代碼可以快速地把LabVIEW代碼應(yīng)用在多種硬件目標(biāo)上。如此簡(jiǎn)單和方便的解決方法可以幫助您在測(cè)試系統(tǒng)上趕上摩爾定律。

圖3.NIFlexRIO體現(xiàn)了軟件定義和模塊化設(shè)備的特點(diǎn)，并通過(guò)提供一個(gè)開(kāi)放的，可使用LabVIEW編程的板載FPGA的，以及標(biāo)準(zhǔn)的、用戶(hù)可自定義的前端適配器模塊，達(dá)到最高的性能和靈活性

4.集成的定時(shí)和同步設(shè)備

在自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)中可以讓摩爾定律發(fā)揮最大優(yōu)勢(shì)必要技術(shù)是集成的定時(shí)和同步。軟硬件結(jié)合的自動(dòng)化測(cè)試設(shè)備需要精確地設(shè)備握手，協(xié)議同步和實(shí)時(shí)操作的系統(tǒng)以簡(jiǎn)單并且準(zhǔn)確地表述軟硬件定時(shí)。

在自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)中可以讓摩爾定律發(fā)揮最大優(yōu)勢(shì)必要技術(shù)是集成的定時(shí)和同步。軟硬件結(jié)合的自動(dòng)化測(cè)試設(shè)備需要精確地設(shè)備握手，協(xié)議同步和實(shí)時(shí)操作的系統(tǒng)以簡(jiǎn)單并且準(zhǔn)確地表述軟硬件定時(shí)。

與之類(lèi)似，PXI也為模塊化儀器提供了集成的定時(shí)和同步功能—這可以在LabVIEW中使能。PXI機(jī)箱包括了高性能的背板，其包含了PCI和PCI高速總線以及定時(shí)核和觸發(fā)總線，如精確的10MHz以及100MHZ的系統(tǒng)參考時(shí)鐘，PXI觸發(fā)總線，以及用于高級(jí)定時(shí)、同步和邊頻帶通信需求的星型觸發(fā)總線。

2010年以后的摩爾定律

英特爾的專(zhuān)家律計(jì)算出計(jì)算機(jī)的性能根據(jù)摩爾定律在2010以后的10年還會(huì)提升，部分專(zhuān)家預(yù)見(jiàn)納米線架構(gòu)和量子計(jì)算甚至?xí)饶柖筛斓丶铀儆?jì)算速度。NI已經(jīng)準(zhǔn)備好，并通過(guò)提供最完全的軟件定義的設(shè)備系統(tǒng)來(lái)幫助您確保您的測(cè)試策略可以最大程度地利用摩爾定律的益處來(lái)滿(mǎn)足你所有的測(cè)試需要。