NI多核编程基础系列白皮书

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1、NI多核编程基础系列白皮书多核编程基础系列白皮书)o9t$~7E5i.c"Z%]多任务、多线程和多处理这些术语经常被交替地使用，但是它们在本质上是不同的概念。多任务是指操作系统具有在任务间快速切换使得这些任务看起来是在同步执行的能力。在一个抢占式多任务系统中，应用程序可以随时被暂停。使用多线程技术，应用程序可以把它的任务分配到单独的线程中执行。在多线程程序中，操作系统让一个线程的代码执行一段时间（被称为时间片）后，会切换到另外的线程继续运行。暂停某个线程的运行而开始执行另一个线程的行为被称为线程切换。通常情况下，操作系统进行线程切换的速

2、度非常快，令用户觉得有多个线程在同时运行一样。多处理指的是在一台计算机上使用多个处理器。在对称式多处理（SMP）系统中，操作系统自动使用计算机上所有的处理器来执行所有准备运行的线程。借助于多处理的能力，多线程应用程序可以同时执行多个线程，在更短的时间内完成更多的任务。9?#}  ^.^:]  _1y1E9^*j%o3f1

3、;e%{#~单线程应用程序移植到多核处理器上运行不会获得性能上的改进，这是因为它们只能在其中一个处理器上运行，而不能像多线程应用程序那样在所有的处理器上同时运行。而且单线程应用程序需要承受操作系统在处理器间切换所需要的

4、开销。为了在多线程操作系统和/或多处理器计算机上获得最优异的性能，我们必须使用多线程技术来编写应用程序。4P"d0J7V$p*K.K,J']2k#D0]9P目录1.进行多线程编程的原因2.选择合适的操作系统3.LabWindows/CVI中的多线程技术简介4.在LabWindows/CVI的辅助线程中运行代码5.保护数据6.避免死锁7.监视和控制辅助线程8.进程和线程优先级9.消息处理10.使用线程局部变量11.在线程局部变量中存储动态分配的数据12.在独立线程中运行的回调函数13.为线程设定首选的处理器14.额外的多线程技术资源.s(

5、x'Q2C1x`#z进行多线程编程的原因在程序中使用多线程技术的原因主要有四个。最常见的原因是多个任务进行分割，这些任务中的一个或多个是对时间要求严格的而且易被其他任务的运行所干涉。例如，进行数据采集并显示用户界面的程序就很适合使用多线程技术实现。在这种类型的程序中，数据采集是时间要求严格的任务，它很可能被用户界面的任务打断。在LabWindows/CVI程序中使用单线程方法时，程序员可能需要从数据采集缓冲区读出数据并将它们显示到用户界面的曲线上，然后处理事件对用户界面进行更新。当用户在界面上进行操作（如在图表上拖动光标）时，线程将继续

6、处理用户界面事件而不能返回到数据采集任务，这将导致数据采集缓冲区的溢出。而在LabWindows/CVI程序中使用多线程技术时，程序员可以将数据采集操作放在一个线程中，而将用户界面处理放在另一个线程中。这样，在用户对界面进行操作时，操作系统将进行线程切换，为数据采集线程提供完成任务所需的时间。3i1^5a1@/O7w(?在程序中使用多线程技术的第二个原因是程序中可能需要同时进行低速的输入/输出操作。例如，使用仪器来测试电路板的程序将从多线程技术中获得显著的性能提升。在LabWindows/CVI程序中使用单线程技术时，程序员需要从串口发

7、送数据，初始化电路板。，程序需要等待电路板完成操作之后，再去初始化测试仪器。必须要等待测试仪器完成初始化之后，再进行测量，。在LabWindows/CVI程序中使用多线程技术时，你可以使用另一个线程来初始化测试仪器。这样，在等待电路板初始化的同时等待仪器初始化。低速的输入/输出操作同时进行，减少了等待所需要的时间总开销。"

8、9m4/P+a$`+a在程序中使用多线程技术的第三个原因是借助多处理器计算机来提高性能。计算机上的每个处理器可以都执行一个线程。这样，在单处理器计算机上，操作系统只是使多个线程看起来是同时执行的，而在多处理器计算机

9、上，操作系统才是真正意义上同时执行多个线程的。例如，进行数据采集、将数据写入磁盘、分析数据并且在用户界面上显示分析数据，这样的程序很可能通过多线程技术和多处理器计算机运行得到性能提升。将数据写到磁盘上和分析用于显示的数据是可以同时执行的任务。:V7C(l8];V(c%`:F'sR在程序中使用多线程技术的第四个原因是在多个环境中同时执行特定的任务。例如，程序员可以在应用程序中利用多线程技术在测试舱进行并行化测试。使用单线程技术，应用程序需要动态分配空间来保存每个舱中的测试结果。应用程序需要手动维护每个记录及其对应的测试舱的关系。而使用多线

10、程技术，应用程序可以创建独立的线程来处理每个测试舱。然后，应用程序可以使用线程局部变量为每个线程创建测试结果记录。测试舱与结果记录间的关系是自动维护的，使应用程序代码得以简化。7E.G.Q3['I;Q3v5