摩爾定律用于測試領域

　　1965年，Intel的創始人之一戈登•摩爾(Gordon Moore)指出，自從1958年集成電路問世以來，集成電路上的元件個數每年翻一番。

　　五年后，這個發現被叫做摩爾定律，它以預測元件數每18個月翻一番而聞名。在長達半個世紀的時間里這個定律在每個工業領域給電子器件帶來了巨大的性能提升和成本降低。然而，基于傳統儀器的自動化測試系統的發展并沒有跟上摩爾定律，因此這些系統難以滿足成本和性能要求。

　　相比之下，摩爾定律適用于軟件定義的模塊化自動測試系統，其尺寸、價格和功耗減少等方面的改進可達10倍以上。然而，如果沒有合適的軟件與硬件組成相配合的測試系統，那么駕馭最先進的PC處理器，可編程門陣列(FPGAs)、模擬數字轉換器(ADCs)，以及存儲架構也會使得任務變得復雜。NI認識到了這個挑戰，不斷改進設計出一個完整的平臺以使用最先進的基于PC的技術，同時保證快速的系統開發和系統的穩定性。總的來說，NI相信有四個必要的模塊來幫助工程師們達到摩爾定律用于測試的目標：它們是圖形化系統測試軟件、PXI模塊化設備，基于FPGA的可重配置IO，以及集成的定時和同步。

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

　　1. 圖形化系統設計軟件

　　系統級的復雜軟件以及硬件的抽象對于應用摩爾定律來說至關重要。NI在1986年發布了LabVIEW軟件用以提供關于使用PC機以及傳統盒形設備的儀器控制應用的系統級抽象。LabVIEW的獨特能力在于其圖形化的表述方式以及前面板，用戶界面控制，變量和應用程序里數據流之間的聯系。這些基本元素今天在LabVIEW 2010中依然存在而且超過8000種儀器驅動在NI設備驅動網站上可以下載到(ni.com/idnet)。

　　如今，在測試系統中加入最新的商業可用的技術比儀器控制要復雜很多。多核編程，基于FPGA的設備，實時操作系統，點對點數據傳輸，模塊化測試，高速流盤的獨立冗余磁盤陣列的(RAID)存儲方法，這些只是LabVIEW幫助工業領域簡化流程并優化性能的部分例子。與傳統的文本編程語言不同，LabVIEW往往用來為科學家和工程師服務以幫助他們在其自動測試系統中應用最新的商業技術。包括內置的硬件連接庫函數，先進的分析和報表工具，以及3D用戶界面開發，NI在LabVIEW上的不斷投入幫助你以最小的耗費來趕上摩爾測試定律的步伐。

　　圖1. NI LabVIEW圖形化系統設計軟件提供了諸如多核優化，定時循環結構等特性，以趕上由于摩爾定律所帶來的的COTS 產品在性能上的提升

　　2. PXI模塊化儀器

　　創建自動化測試系統用以驗證最新型的電子設備的性能和質量需要高性能的測試儀器，數據總線，數據存儲解決方案以一種緊湊和可靠的方式結合起來。NI在1997年引入PXI來滿足這些需求并且跟隨摩爾定律的步伐來衍進這些設備。舉個例子，1998年售出的第一套PXI系統具有233MHZ的奔騰處理器和128MB的RAM。今天的PXI系統具有INTEL的四核第七代處理器和高達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。一個額外的優點是這些系統仍然是后向兼容的。這并不是通過偶然因素，而是通過設計來實現的。因為并入COTS技術的PXI系統特性強調了長期的后向兼容性以及升級能力。現在成功采用開放PXI標準的使得目前已部署多達100,000PXI測試系統;以及由50個不同的供應商提供的多達600,000個安裝的模塊。這個等級的內在操作性以及多達1500個PXI產品使您可以基于這個開放的工業平臺，將來自摩爾定律的創新結合起來并成功地用于自動化測試。

　　圖2. NI PXIe-5630 6 GHz的矢量網絡分析儀的性能特點就是摩爾定律在測試領域例子

　　3. 基于FPGA的可重配置I/O

　　在多核處理器已經維持摩爾定律去克服由于在3GB以上的處理器時鐘頻率而帶來的能量和熱量挑戰，進而使得處理器處理能力存在的下滑的可能的同時，FPGA是另一種下一代的用于自動化測試的重要處理器內核。事實上對自動化測試系統而言，FPGA相比PC處理器可以達到更高的頻率和處理性能。自從2003年NI引進第一款R系列的產品以來，其在提供給科學家和工程師用戶可配置的FPGA的能力方面一直是個領導者。NI提供了多種FPGA架構和形式特點：R系列和CompactRIO 硬件以及具有用戶可定義的前端適配模塊架構的NI FlexRIO儀器平臺，。可以預見，NI已經演示了下一代LabVIEW系統設計工具，其通過在圖形化系統上簡單地拖拽代碼可以快速地把LabVIEW代碼應用在多種硬件目標上。如此簡單和方便的解決方法可以幫助您在測試系統上趕上摩爾定律。

　　圖3. NI FlexRIO體現了軟件定義和模塊化設備的特點，并通過提供一個開放的，可使用LabVIEW編程的板載FPGA的，以及標準的、用戶可自定義的前端適配器模塊，達到最高的性能和靈活性

　　4. 集成的定時和同步設備

　　在自動化測試系統中可以讓摩爾定律發揮最大優勢必要技術是集成的定時和同步。軟硬件結合的自動化測試設備需要精確地設備握手，協議同步和實時操作的系統以簡單并且準確地表述軟硬件定時。

　　在自動化測試系統中可以讓摩爾定律發揮最大優勢必要技術是集成的定時和同步。軟硬件結合的自動化測試設備需要精確地設備握手，協議同步和實時操作的系統以簡單并且準確地表述軟硬件定時。

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

　　2010年以后的摩爾定律

　　英特爾的專家律計算出計算機的性能根據摩爾定律在2010以后的10年還會提升，部分專家預見納米線架構和量子計算甚至會比摩爾定律更快地加速計算速度。NI已經準備好，并通過提供最完全的軟件定義的設備系統來幫助您確保您的測試策略可以最大程度地利用摩爾定律的益處來滿足你所有的測試需要

　　– Richard McDonell

　　Richard McDonell是NI自動化測試的高級主管，他擁有Texas A&M 大學的電子工程學士學位.