1,、引 言
八十年代后期,，隨著超大規(guī)模集成電路,、微型計算機系統(tǒng)及軟件技術(shù)的發(fā)展，在傳統(tǒng)測試平臺的基礎上又出現(xiàn)了虛擬儀器技術(shù),。這種虛擬儀器以微型計算機為統(tǒng)一的硬件平臺,，在其中配以具有測試和控制功能可實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的模塊化硬件接口卡，輔以具有測試儀器功能且形象逼真的軟件模塊,，通過系統(tǒng)管理軟件的統(tǒng)一指揮調(diào)度從而實現(xiàn)傳統(tǒng)測控儀器的功能,。
這種以軟件為核心的系統(tǒng)不必象傳統(tǒng)儀器那樣受到生產(chǎn)廠商所設計功能的限制，可以使用戶充分利用計算機*的運算,、顯示以及連接擴展能力來靈活地自己定義強大的儀器功能,，因此虛擬儀器技術(shù)在幾年之內(nèi)迅速發(fā)展，目前已經(jīng)在機械,、電子,、電力、交通,、航空航天、化工,、冶金等行業(yè)獲得了廣泛的應用,。
同傳統(tǒng)測試儀器相比，虛擬測試平臺具有以下優(yōu)點：
1）開放性：利用通用硬件平臺構(gòu)建虛擬儀器系統(tǒng)具有開放性,，便于系統(tǒng)的升級和更新,。
2）易用性：豐富的軟件資源和良好的人機交互圖文界面使得虛擬儀器系統(tǒng)非常易于使用。
3）性能價格比高：相同的性能條件下開發(fā)費用和維護升級價格相對比較便宜,。
2,、測試系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)管理
任何一個信息系統(tǒng)都需要涉及數(shù)據(jù)管理，虛擬儀器系統(tǒng)也不例外,。數(shù)據(jù)管理是信息系統(tǒng)的一個功能,，也是信息系統(tǒng)所包含的一項重要任務，它的作用在于組織數(shù)據(jù)和方便各類用戶使用數(shù)據(jù),。數(shù)據(jù)管理,，從數(shù)據(jù)本身來講，是指收集數(shù)據(jù),、組織數(shù)據(jù)和提供數(shù)據(jù)等幾個方面,，隨著網(wǎng)絡和多媒體技術(shù)的發(fā)展，它不僅包括了數(shù)據(jù)的產(chǎn)生,、收集,、存儲、刪除等活動,，又增加了數(shù)據(jù)傳輸,、訪問,、共享和安全等方面。
目前廣泛應用的虛擬儀器平臺的系統(tǒng)框囹如圖1所示,。然而分析圖1我們可以看到：在大部分現(xiàn)存的系統(tǒng)中,，所得到的數(shù)據(jù)和分析結(jié)果采用打印方式直接輸出然后歸檔保存，采用手工方式管理數(shù)據(jù),。部分系統(tǒng)將數(shù)據(jù)和結(jié)果保存入文件系統(tǒng),，采用文件方式管理數(shù)據(jù)。這二種管理方法從數(shù)據(jù)管理的角度來看都存在著缺陷和局限,。
手工方式對數(shù)據(jù)管理的缺陷是顯而易見的：大量的數(shù)據(jù),，速度慢，易出錯,，效率極低,。雖然文件系統(tǒng)管理方式比手工管理方式有了很大的改進，但是依然在以下幾個方面存在問題,。
（1）安全性差
文件系統(tǒng)沒有或缺乏安全機制,，無法識別用戶身份，不能禁止未授權(quán)用戶的使用,。因此不能有效的保護數(shù)據(jù)免遭惡意破壞或誤操作而造成的數(shù)據(jù)損失,，也無法保證重要數(shù)據(jù)不被泄露。
（2）數(shù)據(jù)冗余度大
由于數(shù)據(jù)是面向程序的,，一個數(shù)據(jù)文件只能為某一用戶的特定用途服務,，其他應用所需要的相同數(shù)據(jù)只能重復存儲，造成了大量的數(shù)據(jù)冗余,。數(shù)據(jù)冗余不僅會浪費存儲空間,，降低存儲器的利用率，而且還會帶來潛在的數(shù)據(jù)不一致,。這主要是由于文件系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的更新是每個應用程序各自進行的,，相同的數(shù)據(jù)間沒有一致的保護措施。
（3）缺乏數(shù)據(jù)獨立性
在文件系統(tǒng)中,，應用程序和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相互依賴,。數(shù)據(jù)文件是按照具體要求建立的，而應用程序的編制直接依賴于數(shù)據(jù)的存儲格式和存取方法,。當存儲介質(zhì)或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時,，相應的應用程序也必須進行修改，增加了程序編制和維護的工作量,。
這種虛擬儀器平臺以數(shù)據(jù)庫做為數(shù)據(jù)中心,，由數(shù)、據(jù)提交,、數(shù)據(jù)’使用,、數(shù)據(jù)安全管理等幾個部分組成,。其中數(shù)據(jù)提交部分包括由硬件采集電路采集而得到的大量數(shù)據(jù)和由用戶通過人機交互接口以及網(wǎng)絡輸入的少量數(shù)據(jù)信息。所提交數(shù)據(jù)的質(zhì)量由數(shù)據(jù)采集部分的預處理模塊以及使用者自己保證,。數(shù)據(jù)使用部分由統(tǒng)計,、檢索、報表生成,、打印,、顯示、決策控制以及遠程通訊幾個功能模塊組成,，各模塊使用數(shù)據(jù)的目的,、數(shù)量、方法,、占用時間由各模塊自行定義,，但使用權(quán)限由安全管理部分限定。數(shù)據(jù)安全管理部分由系統(tǒng)安全策略,、安全級別所決定,。通過安全管理模塊、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）以及操作系統(tǒng)來共同完成,?；跀?shù)據(jù)庫管理的虛擬儀器系統(tǒng)系統(tǒng)框圖如圖2所示。
這樣從數(shù)據(jù)管理的角度進行分析和設計的系統(tǒng),，可以有效的彌補前面所討論系統(tǒng)的設計缺陷，具有以下優(yōu)點：
1>安全性得到保證
操作系統(tǒng)和DBMS共同維護數(shù)據(jù)庫本身的安全,，確保數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)不會因誤操作或系統(tǒng)故障造成數(shù)據(jù)丟失,，系統(tǒng)破壞，更重要的是通過用戶管理模塊對用戶進行授權(quán)和控制訪問管理,，保護數(shù)據(jù)不被非授權(quán)用戶通過各種方式造成數(shù)據(jù)流失,、篡改和破壞。
2>由于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的引心,，使得數(shù)據(jù)管理工作更加,、便捷。
（1）減少了數(shù)據(jù)冗余
利用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)不再是面向具體應用,，而是面向整個系統(tǒng),。所有數(shù)據(jù)集中管理，統(tǒng)一進行組織,，存儲和定義,，避免了不必要的數(shù)據(jù)冗余。
（2>數(shù)據(jù)實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)化
系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)是通過數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)相互關聯(lián)的,，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是以一定的形式構(gòu)成的,，因此這種數(shù)據(jù)關聯(lián)不僅表示為屬性之間的,，而且也表現(xiàn)了實體之間內(nèi)在的。
（3）數(shù)據(jù)具有獨立性
在前面的數(shù)據(jù)管理方式中,，數(shù)據(jù)與應用程序之間相互依賴,。在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，應用程序不再同物理存儲器上具體文件相對應,，每個用戶所使用的數(shù)據(jù)具有其自身邏輯結(jié)構(gòu),。這種獨立性給數(shù)據(jù)庫的使用、調(diào)整,、優(yōu)化和進一步擴充帶來了方便,，提高了數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減輕了程序員的負擔,。
（4）有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)控制功能
數(shù)據(jù)庫作為多個用戶和應用程序的共享資源,，對數(shù)據(jù)的存取往往是并發(fā)的，從而大大提高了數(shù)據(jù)的使用效率,。
3）提高了系統(tǒng)的開發(fā)效率
在中央數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)模型及各部分功能模塊方案確定以后,，各部分功能模塊只針對中央數(shù)據(jù)庫，因此其開發(fā)調(diào)試工作可以獨立展開,，互不影響,。
4、構(gòu)建基于數(shù)據(jù)庫的虛擬測試平臺的方法
4.1需求分析
需求分析的任務是通過詳細調(diào)查需要處理的對象,，充分了解被測目標的工作概況,，明確用戶需求，然后在此基礎上確定功能,。其重點是調(diào)查,、收集與分析用戶在數(shù)據(jù)管理中的信息來源、處理要求,，安全性與完整性要求,。需求分析是設計系統(tǒng)的基礎，也是zui困難zui耗費時間的步驟,。需求分析是否做得充分與準確,，決定了系統(tǒng)實現(xiàn)的速度與質(zhì)量。
4.2數(shù)據(jù)模型設計
在需求分析階段所得到的還只是現(xiàn)實世界的具體需求,，通過將其進行綜合,，歸納和抽象，形成可供計算機使用處理的數(shù)據(jù)模型,。在數(shù)據(jù)模型設計階段,，需要考慮到具體的DBMS的數(shù)據(jù)支持，同時必須注意數(shù)據(jù)采集的硬件實現(xiàn)問題,，這包括硬件實現(xiàn)的可能性,、復雜度,、可靠性、價格等因素,。綜合以上因素對設計的數(shù)據(jù)模型進行優(yōu)化,。
4.3硬件系統(tǒng)設計
根據(jù)選定的數(shù)據(jù)模型確定硬件系統(tǒng)的設計方案，包括控制器,、主機箱,、總線類型、儀器模塊等部分的選擇和連接方式,。同時需要確定數(shù)據(jù)采集方案（包括預處理部分的硬件電路和算法>,、控制方案（包括控制電路、執(zhí)行機構(gòu),、相應的驅(qū)動程序,、控制算法>、決策方案（主要是算法設計）,。
4.4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設計
根據(jù)數(shù)據(jù)模型確定操作系統(tǒng),，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）的類型。同時設計檢索,、統(tǒng)計,、報表、安全管理,、故障恢復等相關功能模塊的方案,。
4.5系統(tǒng)平臺的實施階段
對以上所選定的各種方案進行綜合評估，如果滿足設計需求即可進行具體實施,。否則需要重新設計或修改調(diào)整某些部分,。
4.6系統(tǒng)的運行和維護
系統(tǒng)經(jīng)過調(diào)試、試運行后進入正式運行,，在這其間要不斷進行評價、調(diào)整,。
5,、結(jié)束語
現(xiàn)代化技術(shù)的進步以計算機技術(shù)的進步為代表。不斷革新的計算機技術(shù),，從各個方面影響,、引導著各行各業(yè)的技術(shù)革新。數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)管理技術(shù)作為計算機技術(shù)的一個重要分支,，自從1968年*個商品化的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)問世以來,，得到了迅速的發(fā)展，隨著計算機應用的不斷深入,，數(shù)據(jù)管理的重要性日益為人們所認識,。虛擬儀器技術(shù)得益于現(xiàn)代計算機技術(shù)的進步,，數(shù)據(jù)庫技術(shù)和數(shù)據(jù)管理概念的引入將為虛擬儀器技術(shù)的發(fā)展帶來新的活力和好處。期望本文能對虛擬儀器技術(shù)的開發(fā)應用有所裨益

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