1.3.4 设计并发友好的应用程序

1.3.4 设计并发友好的应用程序

 

使用传统的命令风格编写多线程应用程序时,我们要面对两个问题:

■很难让现有的顺序代码变成并行的代码,因为要显式使用线程,必须修改大部分的基本代码。

■使用共享状态和锁定是困难的。必须仔细考虑如何使用锁来避免争用条件和死锁,留下足够的空间并行执行。

函数式编程给了我们答案:

■使用声明编式程风格时,可以在现有的代码中引入并行。替换很少几个基元,就能把命令与并行方式执行的命令组合起来。

■由于具有不可变性,不可能引入争用条件,可以编写无需锁定的代码;只要看到哪部分程序是独立的,就可以立刻把它修改成并行运行的任务。

这两个方面能够影响我们如何设计应用程序,以及更易于编写并行运行的代码,充分利用多核的机器。但是,写不可变代码,并不开然获得并化行,还有棘手的工作要做,只是函数式编程能够将花在并行化上的额外努力降至最低。

还没有完,当开始用函数方式进行思考,还会发现在设计中有其他改变……

内容概要:本文详细介绍了基于FPGA的144输出通道可切换电压源系统的设计与实现,涵盖系统总体架构、FPGA硬件设计、上位机软件设计以及系统集成方案。系统由上位机控制软件(PC端)、FPGA控制核心和高压输出模块(144通道)三部分组成。FPGA硬件设计部分详细描述了Verilog代码实现,包括PWM生成模块、UART通信模块和温度监控模块。硬件设计说明中提及了FPGA选型、PWM生成方式、通信接口、高压输出模块和保护电路的设计要点。上位机软件采用Python编写,实现了设备连接、命令发送、序列控制等功能,并提供了一个图形用户界面(GUI)用于方便的操作和配置。 适合人群:具备一定硬件设计和编程基础的电子工程师、FPGA开发者及科研人员。 使用场景及目标:①适用于需要精确控制多通道电压输出的实验环境或工业应用场景;②帮助用户理解和掌握FPGA在复杂控制系统中的应用,包括PWM控制、UART通信及多通道信号处理;③为研究人员提供一个可扩展的平台,用于测试和验证不同的电压源控制算法和策略。 阅读建议:由于涉及硬件和软件两方面的内容,建议读者先熟悉FPGA基础知识和Verilog语言,同时具备一定的Python编程经验。在阅读过程中,应结合硬件电路图和代码注释,逐步理解系统的各个组成部分及其相互关系。此外,实际动手搭建和调试该系统将有助于加深对整个设计的理解。
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