Cinci ani mai tarziu, aceasta constatare a devenit cunoscuta drept Legea lui Moore, dublarea componentelor fiind estimata la fiecare 18 luni. Aceasta lege a determinat cresterea spectaculoasa a performantelor si reducerea costurilor pentru produsele electronice din toate domeniile industriale timp de peste jumatate de secol. Din pacate, sistemele de test automate bazate pe instrumente traditionale nu au tinut pasul cu Legea lui Moore, fiind astfel extrem de dificil pentru acestea sa se ridice la nivelul exigentelor in materie de costuri si performanta. In schimb, este ceva obisnuit pentru sistemele de test automate care utilizeaza instrumente modulare definite prin software, pentru care se aplica Legea lui Moore, sa prezinte imbunatatiri de 10 ori sau mai mult, in ceea ce priveste reducerea dimensiunii, a costurilor si a consumului de energie. Utilizarea celor mai recente procesoare PC, retele de porti logice reconfigurabile (circuite FPGA), convertoare analog-digitale si arhitecturi de memorie nu este o sarcina simpla, insa fara un ecosistem corespunzator de componente software si hardware de test, este imposibila. NI recunoaste aceasta provocare si investește continuu in furnizarea unei platforme complete, conceputa pentru a utiliza cele mai noi tehnologii bazate pe calculatoare personale, asigurand in acelasi timp o dezvoltare rapida a sistemelor si stabilitate pe termen lung. In general, NI considera ca cele patru elemente care ii ajuta pe ingineri sa obtina rezultate conform Legii lui Moore in domeniul testarii sunt: mediul software grafic de proiectare a sistemelor, instrumentatia modulara PXI, intrarile/iesirile reconfigurabile (RIO - reconfigurable I/O) bazate pe tehnologia FPGA si functiile integrate de temporizare si sincronizare.

 

Tabelul 1. Legea lui Moore a avut un impact semnificativ asupra performantelor inregistrate de instrumentele modulare PXI incepand cu anul 1997, cand au fost lansate. 

1. Software grafic de proiectare a sistemelor

Abstractizarea arhitecturilor complexe de software si hardware, la nivel de sistem, este esentiala pentru aplicarea legii lui Moore in domeniul testarii. NI a lansat mediul LabVIEW in 1986 pentru a oferi o abstractizare la nivel de sistem a aplicatiilor pentru controlul instrumentelor prin intermediul PC-urilor si seturilor de instrumente traditionale. Particularitatea LabVIEW a constat in capacitatea de a reda reprezentarea grafica a programului si de a corela comenzile, variabilele si fluxul de date prin intermediul panoului frontal, interfata utilizator in cadrul aplicatiei. Aceste elemente fundamentale se regasesc si in prezent in versiunea LabVIEW 2010 si in cele peste 8.000 de drivere pentru instrumente disponibile pe reteaua NI Instrument Driver Network (ni.com/idnet). Integrarea celor mai noi tehnologii comerciale „off-the-shelf” (COTS) in sistemele de test actuale este o operatie mult mai complexa decat controlul instrumentelor. Programarea procesoarelor multicore, instrumentele adaptate pentru FPGA, sistemele de operare in timp real, transferul de date peer-to-peer, testele bazate pe modele si streaming-ul de mare viteza la nivelul solutiilor de stocare tip RAID (dispunere redundanta a discurilor necostisitoare) sunt doar cateva exemple in care LabVIEW este lider in domeniu, facilitand creșterea complexitații și in acelasi timp optimizarea performantelor. Spre deosebire de limbajele de programare traditionale bazate pe text,  LabVIEW a fost intotdeauna orientat catre inginerii si oamenii de stiinta care cauta solutii pentru a implementa tehnologiile de ultima generatie in aplicatiile lor de teste automate.  Dincolo de bibliotecile incorporate, cu functii de conectivitate hardware, instrumentele avansate de analiza si raportare, respectiv dezvoltarea interfetei utilizator 3D, investitiile permanente ale NI in LabVIEW va ajuta sa tineti pasul cu Legea lui Moore in efectuarea aplicatiilor de test, cu un efort minim din partea utilizatorului. 

2. Instrumentatia modulara PXI

Construirea sistemelor de test automate pentru a verifica gradul de performanta si de calitate al celor mai noi dispozitive electronice necesita o combinatie de instrumente, magistrale de date, solutii de prelucrare si stocare a datelor extrem de performante, intr-un factor de forma compact si sigur. NI a lansat PXI in 1997 pentru a satisface aceste cerinte si pentru a evolua progresiv in concordanta cu Legea lui Moore. De exemplu, primele sisteme PXI vandute in 1998 prezentau un procesor Pentium MMX la 233 MHz cu pana la 128 MB RAM; sistemele PXI de astazi prezinta un procesor quad-core Intel Core i7 cu pana la 8 GB RAM. Aceasta evolutie reprezinta o imbunatatire de 134 de ori a puterii de procesare GFLOPS, in acelasi factor de forma. Un avantaj suplimentar este faptul ca sistemele continua sa fie retrocompatibile. Nu este din intamplare, ci mai degraba deriva din proiectare, intrucat specificatiile PXI subliniaza in mare masura necesitatea unei compatibilitati si capacitati de upgrade in sens invers pe termen lung, concomitent cu incorporarea celor mai avansate tehnologii COTS.  Adoptarea cu succes a standardului deschis PXI include in prezent peste 100.000 de sisteme de test implementate cu peste 600.000 de module instalate, oferite de peste 50 de furnizori diferiti. Acest grad de interoperabilitate si disponibilitatea a peste 1.500 de produse PXI evidentiaza succesul pe care il puteti obtine atunci cand se combina inovatia specifica Legii lui Moore cu o platforma industriala deschisa pentru teste automate.  

3. Intrarile/iesirile reconfigurabile bazate pe tehnologia FPGA

In timp ce procesarea multicore a sustinut Legea lui Moore pentru a depasi eventuala incetinire in capacitatea de procesare din cauza efectelor termice si consumului de energie pentru  frecventele de baza specifice procesorului de peste 3 GHz, tehnologia FPGA este un alt nucleu de procesare de ultima generatie, care este esential pentru viitorul testarii automate. De fapt, FPGA-urile pot oferi in prezent, o capacitate de concurenta si performante de procesare pentru sistemele de test automate chiar mai mari decat procesoarele PC.  NI a fost lider in furnizarea de solutii FPGA configurabile de catre utilizatori pentru ingineri si oameni de stiinta inca din 2003, cand compania a lansat primele produse din Seria R. In prezent, NI ofera numeroase arhitecturi FPGA si factori de forma in Seria R si platforma hardware CompactRIO, cat si platforma de instrumente NI FlexRIO, care prezinta o arhitectura modulara adaptata frontal, definita de utilizator. Privind in perspectiva, NI și-a atins țelul, oferind un set de instrumente de proiectare a sistemelor de ultima generatie LabVIEW pentru a implementa rapid codul LabVIEW pe numeroase platforme hardware prin simpla metoda drag-and-drop. Usurinta si accesibilitatea unei astfel de solutii va vor ajuta și pe dumneavoastra sa tineti pasul cu Legea lui Moore pentru sistemele dvs. de test. 



Figura 1. Mediul software grafic de proiectare a sistemelor LabVIEW de la NI prezinta caracteristici precum optimizare multicore si structuri Timed Loop (bucle cu temporizare) pentru a tine pasul cu ritmul de crestere al performantelor produselor COTS, ca urmare a Legii lui Moore.

Figura 2. Densitatea performantelor analizorului de retea vectorial PXIe-5630 6GHz de la NI reprezinta un prim exemplu al avantajelor Legii lui Moore in aplicatiile de test.

4. Functii integrate de temporizare si sincronizare

Elementul final al infrastructurii unui sistem de teste automate, necesar pentru a profita din plin de Legea lui Moore, este asigurat de functiile integrate de temporizare si sincronizare. Imbinarea elementelor de software si hardware in sistemele de test automate necesita o platforma care sa realizeze cu usurinta si acuratete coordonarea intre software si hardware, prin stabilirea unei conexiuni precise intre instrumente, sincronizarea protocoalelor, determinism și procesare in timp real. LabVIEW detine mai multe mecanisme pentru a crea temporizari intr-o maniera unica. Structura de tip Timed Loop de exemplu, reprezinta o interfata API bine definita, utilizata in specificarea constrangerilor de sincronizare in cadrul aplicatiilor. In plus, Timed Loop poate fi utilizata in configurarea prioritatilor, selectarea nucleului procesorului si a surselor de sincronizare. Puteti sincroniza mai multe structuri de tipul Timed Loop in cadrul aceluiasi sistem sau ca si parte componenta a unui sistem distribuit in timp real. Cu ajutorul Timed Loop, utilizatorii LabVIEW pot aplica aceeasi paradigma de programare pentru a dezvolta un cod care trece de la milisecunde pe un PC de birou, la nanosecunde pe o magistrala conectata la FPGA. In mod similar, sistemele PXI prezinta caracteristicile esentiale de temporizare si sincronizare integrata pentru instrumentele modulare care pot fi activate cu ajutorul LabVIEW. ªasiul PXI contine placa de conectare (backplane) de inalta performanta, ce include magistralele PCI si PCI Express, impreuna cu magistrale dedicate pentru sincronizare a nucleelor si de trigger, precum semnalul de tact de referinta al sistemului, de 10 MHz si 100 MHz și magistrala PXI cu functii de trigger și trigger in topologie tip stea, pentru satisface atat nevoia unei sincronizari si coordonari avansate, cat si a unei comunicatii in banda laterala. 

 

Figura 3. NI FlexRIO reprezinta viziunea unei instrumentatii virtuale definite prin software pentru a asigura performante avansate si flexibilitate ridicata, oferind un modul integrat deschis programabil cu FPGA prin LabVIEW, pe langa modulele standard, cu adaptoare frontale, definite de utilizator.

Legea lui Moore dupa 2010

Intel se asteapta la progrese ale performantelor informatice in raport cu Legea lui Moore, care sa continue si dupa urmatorii 10 ani, existand cativa specialisti care prevad ca retelele de fire nanometrice  si informatica cuantica vor accelera pasul progreselor din domeniul IT, depasind ritmul Legii lui Moore. 

Compania NI este pregatita sa vina in sprijinul dumneavoastra pentru a va asigura ca puteti profita la maxim de toate avantajele Legii lui Moore in strategiile dumneavoastra de test, oferindu-va cel mai complet ecosistem de instrumente definite prin software, pentru satisfacerea tuturor nevoilor dvs. de masurare.   

– Richard McDonell richard.mcdonell@ni.com

Richard McDonell este Senior Group Manager al departamentului de Testare Automata in cadrul National Instruments. Este licentiat al Universitatii A&M din Texas in Inginerie Electrica. 

Pentru informatii suplimentare despre instrumentele virtuale definite prin software si despre modul de aplicare al acestora in cadrul sistemelor dvs. de testare si masurare automata, accesati ni.com/automatedtest.

SC National Instruments Romania SRL

B-dul Corneliu Coposu, nr. 167A, et.I, Cluj Napoca, CP 400228

Tel.: 0800 894 308

E-mail: ni.romania@ni.com

www.ni.com/romania