1965年，In的創(chuàng)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(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)展并沒有跟上摩爾定律，因此這些系統(tǒng)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(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)，那么駕馭的PC處理器，可編程門陣列（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)以使用的基于PC的技術(shù)，同時(shí)保證快速的系統(tǒng)開發(fā)和系統(tǒng)的穩(wěn)定性?？偟膩碚f，NI相信有四個(gè)必要的模塊來幫助工程師們達(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，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)用摩爾定律來說至關(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*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(yīng)用程序里數(shù)據(jù)流之間的。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(qū)動(dòng)在NI設(shè)備驅(qū)動(dòng)上可以下載到（ni.com/idnet）。

如今，在測(cè)試系統(tǒng)中加入的商業(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，高速流盤的獨(dú)立冗余磁盤陣列的（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)的文本編程語言不同，LabVIEW往往用來為科學(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)用的商業(yè)技術(shù)。包括內(nèi)置的硬件連接庫函數(shù)，*進(jìn)的分析和報(bào)表工具，以及3D用戶界面開發(fā)，NI在LabVIEW上的不斷投入幫助你以zui小的耗費(fèi)來趕上摩爾測(cè)試定律的步伐。

圖1. NI LabVIEW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。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(jìn)這些設(shè)備。舉個(gè)例子，1998年售出的*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IN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。這并不是通過偶然因素，而是通過設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)的。因?yàn)椴⑷隒OTS技術(shù)的PXI系統(tǒng)特性強(qiáng)調(diào)了長期的后向兼容性以及升級(jí)能力。現(xiàn)在成功采用開放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)開放的工業(yè)平臺(tái)，將來自摩爾定律的創(chuàng)新結(jié)合起來并成功地用于自動(dòng)化測(cè)試。

圖2. NI PXIe-5630 6 GHz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)*款R系列的產(chǎn)品以來，其在提供給科學(xué)家和工程師用戶可配置的FPGA的能力方面一直是個(gè)。NI提供了多種FPGA架構(gòu)和形式特點(diǎn)：R系列和CompactRIO 硬件以及具有用戶可定義的前端適配模塊架構(gòu)的NI FlexRIO儀器平臺(tái)，?？梢灶A(yù)見，NI已經(jīng)演示了下一代LabVIEW系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具，其通過在圖形化系統(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. NI FlexRIO體現(xiàn)了軟件定義和模塊化設(shè)備的特點(diǎn)，并通過提供一個(gè)開放的，
可使用LabVIEW編程的板載FPGA的，以及標(biāo)準(zhǔn)的、用戶可自定義的前端適配器模塊，達(dá)到zui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zui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zui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，如的10MHz以及100MHZ的系統(tǒng)參考時(shí)鐘，PXI觸發(fā)總線，以及用于定時(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，部分專家預(yù)見納米線架構(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，并通過提供zui*的軟件定義的設(shè)備系統(tǒng)來幫助您確保您的測(cè)試策略可以zui大程度地利用摩爾定律的益處來滿足你所有的測(cè)試需要

– Richard McDonell

Richard McDonell是NI自動(dòng)化測(cè)試的主管，他擁有Texas A&M 大學(xué)的電子工程學(xué)士學(xué)位