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07虛擬儀器的軟件系統(tǒng)
虛擬儀器技術(shù)的最核心思想，就是利用計算機的硬 *軟件資源，使本來需要硬件實現(xiàn)的技術(shù)軟件化（虛擬化），以增強系統(tǒng)的功能和靈活性，并降低成本。
虛擬儀器的軟件框架從低層到頂層，包括三部分： %()庫、儀器驅(qū)動程序、應(yīng)用軟件。
%()（ %89:;<= >4:9;?@>:<:8A> (AB:C<9@)9DE8:@D:;9@）虛擬儀器軟件體系結(jié)構(gòu)，實質(zhì)即是標準的 *6函數(shù)庫及其相關(guān)規(guī)范的總稱。一般稱該 *6函數(shù)庫為 %()庫。它駐留于計算機系統(tǒng)之中，執(zhí)行儀器總線的特殊功能，是計算機與儀器之間的軟件層連接，以實現(xiàn)對儀器的程控。它是一個可調(diào)用的函數(shù)集。
"儀器驅(qū)動程序是完成對某一特定儀器控制與通信的軟件程序集。每個儀器模塊都有自己的儀器驅(qū)動程序，儀器廠商以源碼的形式提供給用戶。 應(yīng)用軟件建立在儀器驅(qū)動程序之上，直接面對操作用戶，通過提供直觀友好的測控操作界面、豐富的數(shù)據(jù)分析與處理功能，來完成自動測試任務(wù)。
虛擬儀器應(yīng)用軟件可采用通用編程應(yīng)用軟件和專業(yè)圖形化編程軟件進行編寫或開發(fā)。前者有 %、%’F F和 2@=GE8等；后者有 H公司的 I<J%/K、I<JK8>LAC4 * ’%；美國 M@N:9AO >84公司的 /P Q M@4:；R/S2<:<公司的 (><G Q S<9:@9平臺軟件。
應(yīng)用軟件還包括通用數(shù)字處理軟件。它包括處理數(shù)字信號的各種功能函數(shù)，如頻域分析的功率譜估計、 TTM、細化分析等；時域分析的相關(guān)分析、卷積運算、均方根估計、差分積分運算和排序等，這些為擴展虛擬儀器的功能提供了基礎(chǔ)。
隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)及分布式技術(shù)的發(fā)展，融合了計算機技術(shù)的虛擬儀器技術(shù)，其內(nèi)容會更加豐富。如簡化儀器數(shù)據(jù)傳輸?shù)?>:@9>@:訪問技術(shù) 2<:<(ADN@:、基于組件對象模型（’6S）的儀器軟硬件互操作技術(shù) 6"’和軟件開發(fā)技術(shù) )D:8U@&等，這些技術(shù)不僅提高了測試系統(tǒng)的性能水平，而且為軟件儀器時代的到來打下技術(shù)基礎(chǔ)。
三、并行處理技術(shù)
在單個 ’".中依靠指令并行、部件并行能有效提高 ’".的能力。美國能源部在 5,,+年研制的超級計算機每秒浮點運算為 0,萬億次， 5,,V年將研制出 +,,萬億次每秒的超級計算機，都將采用 +W X+5Y個對稱多處理機系統(tǒng)（ (S"），而每個 (S"又由 V, X+,,個 ’".組成。
這種利用并行處理技術(shù)的高速計算機在航空發(fā)動機動態(tài)試驗和測量、高空臺模擬試驗以及飛行試驗、監(jiān)控中會得到廣泛應(yīng)用，特別是發(fā)動機仿真、過渡態(tài)仿真、全飛行任務(wù)仿真、部件仿真將主要取決于并行處理技術(shù)的發(fā)展。
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并行分布處理（"）理論是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、神經(jīng)計算和神經(jīng)計算機研究中一個十分重要的基礎(chǔ)概念，其中還包括神經(jīng)計算機的硬件結(jié)構(gòu)— ——并行分布式連接及其軟件編制和運行的基本原則。
"模型的信息處理是并行的，而信息的表達則是分布的，知識被各單元之間的連接所編碼，因此， "具有分布式的編碼方式，這不同于數(shù)字計算機。計算機中采用的是局域性編碼或地址編碼，而分布式編碼則是一種內(nèi)容編碼。分布式編碼可以節(jié)省大量單元，并且信息的存取是多個單元并行動作，所以速度快，具有較強的容錯性和魯棒性。
并行處理器陣列神經(jīng)計算機是將大量的處理機單元通過規(guī)則的、易于通信的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成大規(guī)模的并行處理機陣列，以實現(xiàn)極高的計算性能。
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并行處理器陣列中的處理器采用專門設(shè)計的芯片，其性能好。
%&’并行陣列計算機由仿真處理器（ &’）組成，加上軟件后形成了一個網(wǎng)絡(luò)計算環(huán)境。傳輸速率為 ()% * +的 *,接口和傳輸速率為 -))% * +的 &’之間的 &’./接口、 01%數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器等構(gòu)成了 &’。一個 &’可模擬 23個神經(jīng)元和 -43根連接，速度為每秒修改網(wǎng)絡(luò) 5) 67)次。
日本富土通公司開發(fā)的基于工作站的高速神經(jīng)計算機 /89:;，采用了環(huán)狀寄存器并行技術(shù)，其積和運算速度超過超級計算機。 /89:; * (由 <74個處理器構(gòu)成整個系統(tǒng)，單機運算速度 55%浮點，總體運算速度 (= 7>浮點，并體存儲容量 44%。這種計算機對于航空發(fā)動機整機動態(tài)仿真是十分必要的設(shè)備。
四、試驗、計算數(shù)據(jù)可視化
人類通過眼、耳、鼻、舌、身接受信息、感知世界。據(jù)統(tǒng)計，人類所獲得的信息中，約有 ?7@是以圖像形式，通過視覺系統(tǒng)獲得的。圖像是人類最主要的信息源。可視化的目標是把數(shù)值計算和試驗獲得的大最數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為人的視覺可以感受到的計算機圖像。隨著計算機圖形學(xué)理論的發(fā)展，出現(xiàn)了更加真實圖像的技術(shù)，諸如濃淡技術(shù)、紋理技術(shù)、消隱技術(shù)、彩色圖像技術(shù)等。試驗和計算數(shù)據(jù)場可視化是科學(xué)技術(shù)發(fā)展過程中一個重要研究部分，亦是顯示科學(xué)試驗和計算結(jié)果的主要手段。
-=數(shù)據(jù)場
數(shù)據(jù)場的來源可概括為：
由試驗和現(xiàn)場測試獲得數(shù)據(jù)場。例如，通過發(fā)動機整機試驗獲得各截面的速度場、溫度場和壓力場；通過部件試驗獲得其氣動、熱力和可靠性諸方面的性能數(shù)據(jù)；通過高空臺模擬試驗獲得發(fā)動機在不同飛行高度、不同飛行速度下的主要工作參數(shù)值。通過對人體多個方向、多個剖面拍攝人體器官的濃度場數(shù)據(jù)獲得反映病變的情況；通過對機器的無損探傷，如超聲波、 A射線和全息干涉測試，可以在不破壞部件下獲得大量數(shù)據(jù)，通過對數(shù)據(jù)的可視化分析可以了解到部件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，準確顯示發(fā)生變異的區(qū)域。
"由大量工程計算獲得數(shù)據(jù)場。如發(fā)動機整機性能計算，瞬態(tài) *穩(wěn)態(tài)工作過程模擬，發(fā)動機相容性仿真研究等，可以獲得壓力場、溫度場和速度場等大量數(shù)據(jù)，反映發(fā)動機內(nèi)部工作過程、特點和規(guī)律；構(gòu)件的有限元分析給出局部應(yīng)變與應(yīng)力集中的區(qū)域，預(yù)測裂紋的增長速度等。
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科學(xué)研究和工程計算會產(chǎn)生愈來愈大的數(shù)據(jù)場。、數(shù)據(jù)通常可分為數(shù)值數(shù)據(jù)、幾何數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)。試驗和測量除獲得數(shù)值數(shù)據(jù)外，還有大量的圖像數(shù)據(jù)。工程計算可產(chǎn)生這三種數(shù)據(jù)。
數(shù)值數(shù)據(jù)又稱屬性數(shù)據(jù)，如用來表示溫度、壓力、濃度、速度和強度等。屬性數(shù)據(jù)又可分為標量、矢量和張量等多種形式，是可視化中主要關(guān)注的數(shù)據(jù)。
幾何數(shù)據(jù)用來表示實體的形狀，包括點、線、多邊形和曲面等，通常可由幾何造型軟件定義或生成。幾何數(shù)據(jù)是一類獨立變量，有時與其表示實體的屬性相互關(guān)系，例如發(fā)動機燃燒室中溫度場與其燃燒室火焰筒幾何形狀有關(guān)。溫度分布通常可用不同顏色來表示。圖像數(shù)據(jù)通常以點陣數(shù)據(jù)形式表示。
　
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