怎么做新网站,wordpress 页脚链接,网站添加支付功能,wordpress 动图LabVIEW中管理大数据
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LabVIEW的最大优势之一是自动内存管理。这种内存管理允许用户轻松创建字符串、数组和集群而无需C/C用户经常担心。但是这种内存管理设计为绝对安全因此数据被非常频繁地复制。这通常不会造成任何问题但是当线路中的数据大小开始蔓延到兆字节范围时副本开始引起内存问题最终导致内存不足错误。虽然LabVIEW没有针对大型数据线进行优化但它可以用于大型数据集前提是程序员知道一些技巧并为大型框图做好准备。
如何使用
1.大数据存储的方法
有时需要在内存中存储大型数据集。要存储大型数据集而没有内存问题需要一种存储机制该机制允许保存数据的一个副本并以块的形式访问数据从而允许在不占用大量内存的情况下传输数据。此问题的一个常见解决方案是函数全局也称为移位寄存器全局。另一种解决方案是单元素队列。
可以使用VI服务器的重入VI创建C/C指向缓冲区的指针的功能。该缓冲区产生对VI的引用可以在任何地方传递。如果需要另一个缓冲区请使用VI服务器启动另一个缓冲区。由于VI是可重入的因此将创建另一个实例。现在可以传递此VI参考并在任何地方使用它。请注意使用VI引用将导致对数据的任何访问都使用UI线程。使用UI线程进行数据访问会减慢程序执行速度。可以通过为每个缓冲区创建不同的VI并使每个VI不可重入来解决此问题。
GigaLabVIEW.llb中的GLV_WaveformBuffer.vi是功能全局概念的一个例子。要查看实际应用的概念请打开GLV_TypicalMemoryStoreAndBrowse.vi。将点数设置为100或更多并运行VI。现在打开GLV_GigaLabVIEWMemoryStoreAndBrowse.vi并执行相同的操作。请注意响应能力和内存使用情况的差异。将点数增加到一百万或更多以查看主要差异。GLV_GigaLabVIEWMemoryStoreAndBrowse.vi使用GLV_WaveformBuffer.vi中的移位寄存器数据库来保存数据。该数据库还包含一个帧缓冲区-一个完整数据的预抽取数组无需重新计算即可重用。它还使用上一示例中已经引入的分块和显示算法。
GigaLabVIEW.llb中的GLV_GigaLabVIEWMemoryStoreAndBrowseQ.vi是单元素队列概念的一个例子。它使用标准的面向对象技术来创建队列并对其进行操作。用途与GLV_GigaLabVIEWMemoryStoreAndBrowse.vi相同。在本例中GLV_WaveformBuffer.vi中的不同移位寄存器作为单独的队列实现。使用哪种方法在很大程度上取决于品味和编程风格。
现在已经知道如何创建大型数据集可以期望分配多少内存答案取决于几个因素。当LabVIEW分配一个数组时它会请求一个连续的内存部分。如果内存碎片化即使仍有数百兆字节的可用内存也可能会出现内存不足错误。可以通过将数据分块分配来解决此问题。如果正确编写了存储库VI则对它的访问不应更改。LabVIEW使用签名的32位内存访问因此总内存绝不会超过2GB。Windows操作系统使用无符号的32位内存访问但保留高2GB的内存供系统使用并仅允许在低2GB的内存中执行程序服务器版本更灵活。此外系统DLL占据了2GB用户数据空间中大部分的高四分之一。因此Windows系统的实际限制是1.0-1.5GB。
不同版本的LabVIEW以不同方式对内存进行分段。这将更改可以分配的最大数组大小。在LabVIEW7中。x及更高版本通常可以在单个阵列中分配略高于1GB的带宽。LabVIEW8.x由于其较大的功能集仅允许最大数组大小约为800MBytes。
2.显示数据
要查看实际速度改进请从GigaLabVIEW.llb打开GLV_TypicalGenerateAndDisplay.vi。打开操作系统的内存监视器。将点数设置为1万或更多并运行它。请注意执行时间和内存使用。关闭VI。现在打开并使用相同的点数运行GLV_GigaLabVIEWGenerateAndDisplay.vi。请注意时间和内存使用情况的差异。GLV_TypicalGenerateAndDisplay.vi使用标准LabVIEW正弦波发生器一次生成整个数据集然后绘制到屏幕上。GLV_GigaLabVIEWGenerateAndDisplay.vi以块的形式生成数据抽取这些块然后丢弃原始数据。它还使用较低级别的正弦波发生器来生成一个简单的数组。当波形数据类型用于图形时点数足够低因此复制的成本不是很高。请注意将该VI从波形数据类型正弦发生器转换为使用较低级别的简单阵列发生器可在LabVIEW20.7及更高版本中将速度提高20%。
3.突破2GB文件大小障碍LabVIEW7.1及更早版本
LabVIEW8.0引入了64位文件指针因此不需要本节中的技术。早期版本的LabVIEW使用32位有符号整数作为文件指针。这直接将文件的可寻址大小限制为2GB。以10MBytes/s的速度串流到磁盘这是使用NI数字化仪轻松完成的在32分3秒内填满20位有符号整数空间。有两种直接选择可以解决此问题。
第一个相当简单。如果使用的是具有NTFS格式磁盘分区必须是Windows NT2000或XP的Windows操作系统则只需使用LabVIEW写入基元即可写入磁盘。不要将任何东西连接到偏移并将位置模式连接到电流。可以写入直到磁盘空间用完为止。
对于一个简单的例子在GigaLabVIEW.llb中打开GLV_StreamToDisk.vi。本示例将双精度浮点数的升序保存到磁盘。在前面板上设置数据量运行然后在存储数据时坐下来放松。默认块大小65,000字节经实验确定为基于Windows的系统的最佳速度。
要读回数据请反向执行该过程。使用没有偏移输入的读取基元。最多可以使用2GB边界的偏移量。如果在该边界之外使用它则会收到文件结束错误。但是如果只是按顺序从磁盘读取数据则可以读取直到文件末尾。VIGLV_ReadFromDisk.vi显示了这个过程。
此技巧仅适用于上述Windows操作系统。此外无法在文件中查找高于2GB边界的任意位置并读取那里的数据。
这将我们带到了第二个选项–将64位文件工具与LabVIEW配合使用。一个很好的例子是HDF5。HDF5是由美国国家超级计算应用中心NCSA设计、编写和维护的二进制分层文件实用程序。它是免费的因为它是由美国政府资助的。有关HDF5的完整信息、源代码和二进制文件请访问http://hdf.ncsa.uiuc.edu/HDF5/。使用HDF5或任何其他64位实用程序需要能够将64位数字传递给实用程序。这就引出了最后一个话题。
4.与64位DLL接口LabVIEW7.1及更早版本
LabVIEW8.0引入了对64位整数的完全支持因此不需要本节中的技术。对于早期版本有两个选项可用于与64位DLL接口。第一种是编写一个C/C包装器它只公开LabVIEW可以本地处理的数据结构。由于这有没有了LabVIEW的易用我们将讨论第二种选择-使用调用库节点并直接访问DLL使用一些数字技巧。
可以通过两个64位数字的群集来表示32位数字。64位数字之间的数学运算可以使用众所周知的算法进行编码以实现任意精度的算术。这些算法超出了本文的范围但可以在Web上轻松找到它们。
现在有了一种表示64位数字并对其进行数学运算的方法如何将它们获取到DLL最简单的方法是将64位实体类型转换为双精度值然后在DLL请求64位整数时传入双精度值。由于类型转换执行二进制图像转换类似于C中的并集因此只要有正确顺序的高阶和低阶双字一切都会很好。下图显示了正确的顺序和转换为double格式。 调用库节点将负责特定平台的字节排序。此方法也适用于数组甚至可以在需要它的体系结构如SPARC上提供正确的填充。这是因为双精度是一个64位实体。因此如果DLL具有以下函数原型 int32 fooFunc(uint64 length, uint64 *elements)
在调用库节点中创建的原型如下所示
Long fooFunc(double length, double *elements).
不能使用此技巧获取函数的返回值。如果希望使用的功能具有原型
uint64 barFunc(void)
那么旧版本的LabVIEW就无法访问完整的返回值。LabVIEW只能获取底部的32位因为函数返回值在处理器的寄存器中返回而调用列表中的项目则在程序堆栈中返回。在堆栈上唯一重要的是LabVIEW和DLL使用相同大小的对象。对于函数返回值整数和浮点值在不同的寄存器中返回。LabVIEW无法访问返回的32位整数的前64位。C/C包装器是必需的。使用上面的例子包装器的形式是
void barFuncWrapper(uint64 *barFuncData){ *barFuncData barFunc(); return;
}
幸运的是这通常不是必需的。NI产品提供了两个与64位DLL接口的示例–两个接口都与HDF5连接。
HWS文件工具是一个C/C包装器设计时考虑了LabVIEW接口。由于HDF5的级别非常低且难以掌握HWSAPI在HDF5复杂性上放置了标准的LabVIEW文件I/O接口。HWS目前可与NI-HSDIO、NI-SCOPE和NI-FGEN驱动程序、模拟和数字波形编辑器以及2004年月及以后的任何驱动程序CD一起提供。
sfpFile实用程序集是一个LabVIEW实用工具可直接连接HDF5使用尽可能少的C封装器。它可从ni.com获得但不受NI的支持。它体现了直接使用LabVIEW的64位DLL的原则。此实用程序集中的两个示例VI包含在GigaLabVIEW.llb中。第一个是H5Screate_simple.vi它是对带有原型的HDF5DLL的直接调用。
int32 H5Screate_simple(int32 rank, const uint64 *dims, const uint64 *maxdims).
LabVIEW调用库节点原型是
long H5Screate_simple(long rank, double *dims, double *maxdims).
第二个是DU64_DBLToDU64.vi这是一个如何将双精度浮点数转换为两个32位整数的簇的示例然后转换回双精度以传递给HDF5例程。双精度提供了一种方便的方法来跟踪LabVIEW中的大文件指针整数因为其精度为52位。由于NTFS只有48位数据空间因此效果很好。整数值浮点数的加法、减法和乘法通常是精确运算。
请注意HWS和sfpFile生成相同的文件格式。只是API不同。
5.示例代码
GigaLabVIEW.llb包含本教程中提到的所有示例代码。如果愿意还可以下载HDF5DLL以防止HDF5示例查找不存在的库。将它们放在系统目录中。 这是LabVIEW的一个功能介绍更多的使用方法与开发案例欢迎登录官网了解更多信息。有需要LabVIEW项目合作开发请与我们联系。
厂家没有提供LabVIEW的例子。根据通讯协议的相关的说明编写了适合项目的程序。程序截图如下所示。 相关资料说明如下所示。
LabVIEW程序如下附件所示。
