NIDays2008多核技術(shù)下LabVIEW編程

NIDays 2008 于11月18日在上海舉行，課題涉及了很多方面。作為與非網(wǎng)特約工程師，我全程參加了主題演講和專題講座。本文只對(duì)專題二的LabVIEW 編程技巧下的“多核技術(shù)下LabVIEW編程的參考模式”做一些討論。對(duì)這個(gè)問題的心得，是我在本屆NIDays上最大的收獲之一。

現(xiàn)在我們使用的處理器很多已經(jīng)是雙核了，這就意味著我們寫應(yīng)用程序的時(shí)候得考慮怎樣充分的使用雙核這個(gè)特性來優(yōu)化程序，同時(shí)，我們也得考慮由雙核所帶來的搶資源，死鎖等并發(fā)問題。但正如任何一位便寫過多線程代碼的開發(fā)者告訴我們的那樣，這是編程領(lǐng)域的最艱巨的任務(wù)。
LabVIEW是門圖形語言，它是基于數(shù)據(jù)流的多線程的語言，所以編寫多線程的程序是一件非常容易的事情，比如圖（1）：

在這個(gè)程序中，獨(dú)立的任務(wù)是自動(dòng)進(jìn)行并行的運(yùn)行。從表面上看來，它的執(zhí)行過程是同步的。從cpu的執(zhí)行過程來看就不一定完全同步了。當(dāng)cpu只是單核的情況下，cpu在執(zhí)行這段程序的時(shí)候，其實(shí)是分了三個(gè)線程在執(zhí)行的。也就是說，除非在cpu是3核，或是3個(gè)單核cpu的情況下，這段程序才可以真真的是“完全的”同時(shí)執(zhí)行。
很多人做的程序遇到過流水線模式，例如：數(shù)據(jù)采集，分析與記錄。當(dāng)只是單核的時(shí)候，程序如圖（2）所示：

但是當(dāng)我們的CPU的core大于4時(shí)，我們就可以做成圖（3）的模式了。

每個(gè)Step使用的數(shù)據(jù)是由前一個(gè)Step在上一次Loop中生成的。在這個(gè)模式中，我們得注意的有一下幾點(diǎn)：
1）在程序開始和結(jié)束時(shí)，4各模塊的處理，因?yàn)楫?dāng)?shù)谝淮窝h(huán)的時(shí)候，只有完成了step1 “采集”的工作，而下面的step2,step3,step4由于沒有數(shù)據(jù)輸入而沒有執(zhí)行。一直到第四次循環(huán)的時(shí)候，4個(gè)step才同時(shí)開始正常執(zhí)行；同理，再結(jié)束循環(huán)的時(shí)候，采集結(jié)束了，可是下面的是step2，step3，step4還沒有完成相應(yīng)的處理。所以開頭結(jié)尾的地方得進(jìn)行特別的處理。
2）當(dāng)CPU沒有達(dá)到4核的情況下，該程序在執(zhí)行的過程中會(huì)出錯(cuò)，比如雙核，每次只能處理其中的2個(gè)step,不能同時(shí)處理4個(gè)，在進(jìn)行一次loop的時(shí)候，不能保證4個(gè)step產(chǎn)生新的數(shù)據(jù)，也不能保證上個(gè)loop產(chǎn)生的數(shù)據(jù)在這次loop都能進(jìn)行處理。
在程序中涉及到多線程的時(shí)候，得考慮到該計(jì)算機(jī)中core的數(shù)量，資源利用及程序開始和結(jié)束時(shí)相應(yīng)的處理。