信息与通信工程专业英语课文翻译.docx
《信息与通信工程专业英语课文翻译.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《信息与通信工程专业英语课文翻译.docx（25页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
信息与通信工程专业英语课文翻译
Corporationstandardizationoffice#QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8
信息与通信工程专业英语课文翻译
第一课现代数字设计及数字信号处理
课文A:
数字信号处理简介
1.什么是数字信号处理？
数字信号处理，或DSP，如其名称所示，是采用数字方式对信号进行处理。
在这种情况下一个信号可以代表各种不同的东西。
从历史的角度来讲，信号处理起源于电子工程，信号在这里意味着在电缆或电话线或者也有可能是在无线电波中传输的电子信号。
然而，更通用地说，一个信号是一个可代表任何东西--从股票价格到来自于远程传感卫星的数据的信息流。
术语“digital”来源于“digit”，意思是数字（代可以用你的手指计数），因此“digital”的字面意思是“数字的，用数字表示的”，其法语是“numerique”。
一个数字信号由一串数字流组成，通常（但并非一定）是二进制形式。
对数字信号的处理通过数字运算来完成。
数字信号处理是一个非常有用的技术，将会形成21世纪的新的科学技术。
数字信号处理已在通信、医学图像、雷达和声纳、高保真音乐产生、石油开采等很广泛的领域内引起了革命性的变革。
这些领域中的每一个都使得DSP技术得到深入发展，有该领域自己的算法、数学基础，以及特殊的技术。
DSP发展的广度和深度的结合使得任何个人都不可能掌握已发展出的所有的DSP技术。
DSP教育包括两个任务：
学习应用数字信号处理的通用原则及学习你所感兴趣的特定领域的数字信号处理技术。
2.模拟和数字信号
在很多情况下，所感兴趣的信号的初始形式是模拟电压或电流，例如由麦克风或其它转换器产生的信号。
在有些情况下，例如从一个CD播放机的可读系统中输出的信号，信号本身就是数字的。
在应用DSP技术之前，一个模拟信号必须转换成数字信号。
例如，一个模拟电压信号，可被一个称为模数转换器或ADC的电路变换成数字信号。
该转换器产生一系列二进制数字作为数字输出，其值代表每个采样时刻的输入模数转换设备的电压值。
3.信号处理
通常信号需要以各种方式处理。
例如，来自于传感器的信号可能被一些没用的电子“噪声”污染。
测心电图时放在病人胸部的电极能测量到当心脏及其它肌肉活动时微小的电压变化。
信号也常会被来自于电源的电磁干扰所影响。
采用滤波电路处理信号至少可以去掉不需要的信号部分。
如今，对信号滤波以增加信号的质量或抽取重要信息的任务越来越多地由DSP技术完成而不是采用模拟电路完成。
4.DSP的发展和应用
数字信号处理的发展起源于60年代大型数字计算机进行数字处理的应用，如使用快速傅立叶变换（FFT）可以快速计算信号的频谱。
这些技术在当时并没有被广泛应用，因为通常只有在大学或者其它的科研机构才有合适的计算机。
由于当时计算机很贵，DSP仅仅局限于少量的非常重要的应用。
先驱们的探索工作主要集中在4个关键领域：
雷达和声纳，用于保卫国家安全；石油开采，可以赚大量的钱；空间探索，其中的数据是不能重复产生的；及医学图像，可以救治生命。
20世纪80年代到90年代个人电脑的普及使得DSP产生了很多新的应用。
与以往由军方或政府的需求驱动不同，DSP突然间由商业市场的需求驱动了。
任何认为自己能在这个飞速发展的领域赚钱的人都会立即成为DSP供应商。
DSP通过在移动电话、CD播放器及语音邮件等产品中应用进入了公共应用领域。
这些技术革命是自上而下发生的。
在20世纪80年代早期，DSP是电子工程专业的研究生课程，10年后，DSP成为了本科生课表中的一部分。
今天，DSP是很多领域的科学家及工程师需要掌握的标准技能。
DSP可以与以前的电子技术的发展相类比。
在电子工程领域，几乎每个科学家和工程师都具有基本的电路设计背景。
否则，他们将在技术界落伍。
DSP的将来也会如此。
DSP已在科学及工程的许多领域掀起了变革。
其中的一些扩展应用如图1所示。
5.数字信号处理器（DSPs）
20世纪70年代后期及80年代前期微处理器的出现使得DSP技术在更广泛的范围内应用成为可能。
然而，通用的微处理芯片，如Intel的X86系列用于对数字敏感的DSP应用并不理想，在20世纪80年代，DSP变得越来越重要，这导致了很多主要的电子元件制造商（如德州仪器,ADI及摩托罗拉等）开始重视开发数字信号处理器芯片—一种专用的微处理器，具有专为数字信号处理需求操作而设计的系统结构。
（这里要注意的是，DSP的缩写可指数字信号处理，这个术语表示广泛应用的用于数字化地处理信号的技术，或者数字信号处理器，一种特殊的微处理芯片）。
与通用的微处理芯片一样，一个DSP是一个可编程设备，具有私有的指令码。
DSP芯片每秒可以执行上百万次的浮点数运算，像其它更广为人知的通用微处理器一样，更快更强大的DSP在不断地出现。
DSPs可以被嵌入到其它通常包括模拟和数字电路的复杂片上系统设备中。
空间：
空间图像增强；数据压缩；通过空间探索进行智能传感分析
医学：
诊断图像（CT，MRI，超声波及其它）；心电图分析；医学图像存储/恢复
商业：
多媒体展示的图像和声音压缩；电影特效；视频会议
DSP电话：
语音及数据压缩；去回声；信号复用滤波
军事：
雷达；声纳；军火指挥；安全通信
工业：
石油和采矿预测；过程监视/控制；非破坏性测试；CAD设计工具
科学：
地震记录及分析；数据采集；频谱分析；仿真和建模
虽然DSP技术所依赖的一些数学理论，如傅立叶变换及希尔伯特变换、数字滤波器设计及信号压缩等，可能相当复杂，而实际中实现这些数字运算的技术却非常简单，其包括的主要运算可由一个廉价的具有加减乘除功能的四则运算器实现。
DSP芯片的结构设计使得这些运算的速度快得不可思议，每秒钟可处理上亿次的采样值，从而具有实时性：
也就是说，当其处理一个信号时，使之像刚刚采样并输出一样具有实时性。
如一个扬声器或一个视频显示。
以前所提到的所有的DSP的应用实例，如硬盘驱动器和移动电话，都需要实时操作。
主要的电子元件制造商都在DSP技术领域大量投资。
因为他们发现在具有大规模市场的应用产品中，DSP芯片在全世界电子设备中占了很大的比例。
现在每年的销售额在10亿美元左右，并且看来会持续快速增长。
6.DSP的深度
如同你从每个应用中所注意到的一样，DSP是非常交叉的学科，依赖于许多相邻领域的技术工作。
如图2所示。
DSP与其它技术学科之间的边界不是非常精确或明确定义的，而是非常模糊或相互重叠的。
如果你想精通DSP，就需要同时学习相关的科学、工程及数学领域的知识。
7.DSP影响的领域
1）电信
DSP在很多领域对电信工业具有革命性的影响：
信号音调的产生和检测、频带搬移、滤波以去除电源噪声等。
这里将要讨论来自电话网的三个特例：
复用、压缩及回声控制。
（1）复用
世界上大约有10亿部电话。
只要按下很少的一些按钮，交换网允许其中的一部与任何别的电话在几秒之内连接。
这项工作的复杂性是人脑所不能想象的。
直到20世纪60年代，两个电话之间的连接还需要将模拟话音信号通过机械开关及放大器进行传送。
一个连接需要一对线。
相比较而言，DSP将音频信号转换成一串数字信号流。
由于比特流可以很容易地被混放在一起并且事后可以分开，因此，许多路话音可以在一条信道上传输。
该技术称为复用。
（2）压缩
当以8000个采样值/秒的速度对一个话音信号进行数字化时，大多数的数字信息是冗余的。
也就是说，由一个采样携带的信息与其相邻采样在很大程度上是重复的。
很多DSP算法用于将数字化的语音转换成需要较少的bits/sec的数据流，这称为数据压缩算法。
对应的解压缩算法用于将信息恢复成其原始形式。
这些算法根据压缩比及最后的话音质量来区分优劣。
通常来说，这些算法可以使数据率从64kb/sec减少到32kb/s而不会导致话音质量的损失。
（3）回声控制
回声是长距离电话连接中的一个严重的问题。
当你对一个电话讲话时，一个代表你声音的信号会被传输到所连接的接收端，而其中的一部分会以回声的形式返回。
如果连接只有几百米，收到回音的时间间隔仅有几毫秒。
人的耳朵习惯于收到这么短时间延迟的回声，连接听起来相当正常。
当距离增大时，回声会变得非常惹人注意并且让人无法忍受。
洲际通信的回声间隔可达几百毫秒，这是相当让人讨厌的。
数字信号处理技术通过测量返回信号，并产生一个相应的相反信号以抵消这些令人讨厌的回声来处理这类问题。
同样的技术还用于令使用话筒的人能边听边说而不会觉得有回音。
这也可用于通过产生数字相反噪音来减少环境噪音。
2）语音处理
人类的两个最基本的感观是视觉和听觉。
相应地，许多DSP是与图像及声音处理有关的。
人们可以听到音乐和话音。
DSP在这两个领域都曾带来革命性的变化。
（1）音乐
从音乐家的麦克风到高保真音响之间的距离是相当长的。
用数字信号代表数据是很重要的，目的是防止模拟话音存储及处理中常有的话音衰退现象。
这与任何一个人将磁带的声音质量与CD的声音质量进行对比的结果是一样的。
一个典型的场景是，一段音乐在录音棚中是通过不同的声道进行录制的。
有些情况下，这甚至包括分别录制各个乐器及歌唱者的声音。
这样做的目的是给声音工程师以极大的灵活性去制作最后的产品。
将单独声道的音乐合成为最终音乐的过程被称为合成。
DSP在音乐合成中可以提供多种重要功能，包括:
滤波、信号附加及截断、信号编辑等。
在音乐合成中DSP最有趣的一个应用是人工回放。
如果各个信道仅仅是简单地叠加在一起，最后听到的音乐是脆弱无力的，就如同音乐家在门外演奏一样。
这就是为什么听众被音乐的回声或回音深深影响着，而这些常在演播室中被最小化了。
DSP使得人工回声在混合过程中被加到音乐中以仿真不同的听觉环境。
具有几百毫秒的延迟的回声会让人觉得像是大教堂一样的环境，而加上10-20毫秒延迟的回声可以产生更加现代的听觉感受。
（2）话音产生
话音产生和识别用于人和机器之间的通信。
不是用手和眼睛，而是用嘴和耳朵。
当你的手和眼睛需要做别的如开车，进行外科手术或对敌人开枪等事情时，这项技术将给你带来极大的方便。
有两种计算机产生话音的方式：
数字录音或声道仿真。
（3）语音识别
对人类声音的自动识别要比话音产生难得多。
数字信号处理通常通过两步解决话音识别的问题：
特征抽取及特征匹配。
来自于音频信号的每个单词都被隔离开并与先前所输的单词相比较以确认与那个最接近。
通常，这种系统仅限于很少的几百个单词；仅能接受在单词间具有明显停顿的话音；对每个说话的人都需要重新学习。
8.图像处理
图像是具有特殊特点的信号。
首先，是在空间对参数的测量，而大多数信号是在时间上对参数的测量。
其次，图像包含了大量的信息。
例如，存储一秒钟的电视图像需要10M的空间。
这要比同样长度的话音信号大1000倍。
第三，最后对于图像质量的判断常通过人类的主观评估而非客观标准来判断。
这些特殊的特点使得图像处理成为DSP中非常独特的一个子集。
第二课嵌入式系统及应用
课文A：
嵌入式系统的特点
什么是嵌入式系统
嵌入式系统是计算机工程的一个全新分支。
它是对传统不可用户编程的专用计算机设备的一种发展，仅应用于某一专用领域（例如医疗设备），将计算机技术与机械工程设计结合了起来。
嵌入式系统是一个有专用用途的计算机，嵌入在设备的内部。
例如，微波炉中就含有一个嵌入式系统，它接收来自面板的输入，进而控制液晶显示器进行显示，控制加热元件的开关以煮熟食物。
嵌入式系统通常采用微控制器，这种微控制器是一个单一器件，但具有电脑的许多功能。
摩托罗拉公司和英特尔公司生产的微控制器最受专业人士欢迎。
嵌入式系统的市场正在逐步扩大，因为工程师们认识到许多其他工程项目也可受益于嵌入式系统技术。
现在，到处都有嵌入式系统的身影，从食品加工到汽车生产以及更多的领域。
生活在计算机时代意味着，在这十年内，在任何情况下，我们都将很难再找到一个机械设备没有或多或少以某种形式涉及到嵌入式系统。
嵌入式系统分不同的级别。
电脑玩具和厨房用具只是嵌入式系统的非常简单的表现形式。
许多更复杂的医疗设备具有更强大的功能，实际上其受益于使用了不止一个嵌入式系统。
虽然这意味着我们在日常生活中随手拿来用的一些设备通常会变得更便捷、更好用，但这也意味着这些嵌入式设备的维修将会是更困难、更昂贵的。
但同时这还意味着我们的许多时间被嵌入式设备解放出来，我们有更多的时间做我们所喜欢做的。
例如，我们都使用带有嵌入式系统的洗衣机。
我们买的汽车也越来越多的拥有嵌入式系统。
甚至是我们使用的制造工具也和嵌入式系统息息相关。
显而易见，非常多的公司致力于嵌入式系统的开发，或独立进行，或按需要联合机械制造厂家共同开发。
越来越多的工程公司申请使用嵌入式技术，从能设想到的所有方向来升级自己的产品。
如果没有嵌入式系统……
你走进你的车并用钥匙发动。
你需要用到贮物箱的一个3.5英寸软盘，把它插到仪表盘上的插槽里，拍打方向盘，直到操作系统很快在液晶仪表板显示出来。
用中心控制台的光标键选择电子点火程序，然后转动钥匙启动发动机。
在上班路上你想听一些音乐，那你就往播放机里输入CD程序，等待表明播放器的数字信号处理器已经准备就绪的绿灯闪烁，然后放入你的音乐CD。
拥有嵌入式系统......
你不需要传统的用户界面来决定运行哪些程序，汽车电子点火装置会随着车钥匙做出响应。
你不需要加载程序进你的设备，那些需要帮助运转工作的应该已经被加载完成了（尽管一些新型的移动电话可以下载其他的程序）
你不必浪费时间等待O/S的加载-如果需要加载，那么它也不会因为绑定而使加载缓慢。
你不需要从一个缓慢的磁盘驱动器来加载程序或数据–绝大部分需要的信息都在FastROM里。
嵌入式系统大致可定义为“一种不一定是计算机，但包含一个处理器的系统”。
但是不要只集中一个定义上，去思考绝大部分嵌入式系统的这些共同特点，至少从某种程度上看，那是十分有益的。
1）嵌入式系统，往往在价格和尺寸上差异较大。
许多嵌入式系统，如PDA或手机，都是高容量，低成本和低利润的。
这需要用到尽可能便宜的部件，而这通常意味着简单的处理器和小内存（RAM和NVRAM/flash）的使用。
这将导致嵌入式系统软件牺牲可维护性（如可移植性、透明度、模块化）来换取性能的最优化（如一个小的引导镜像区、一块小RAM空间、小周期循环需求）。
日益增加的前期软件开发成本和定期保养费用摊销在大批量销售上，并被日新月异的较便宜组件构成的硬件优化，节省了成本。
许多其它的嵌入式系统价格方面虽然不是主要考虑的因素，但要考虑到外形的限制或重量等因素，需要用最小的器件来满足要求。
需要再提的是，这些性能的优化是以牺牲系统的可维护性为代价的。
除了在可移植性、透明度、模块化方面权衡外，嵌入式系统还需要使用一种低层次的语言的优化，这种语言不是C语言，也不是从一个UML模型自动生成的C语言代码。
（比如说用汇编语言而不用C语言，或者是用C语言而不是从UML模型自动生成的代码）但是，这种手工调整通常只适用于在“90/10”准则确定下的小部分软件，这是主要的性能瓶颈。
2）嵌入式系统通常有电源的限制。
许多嵌入式系统的运行依靠电池，无论是持续供电还是在紧急情况下。
因此，功耗性能在复杂性和可维护性的成本方面是被许多嵌入式系统青睐的。
（许多嵌入式系统的低功耗性能往往是牺牲了复杂性和可维护性为代价的）
3）嵌入式系统往往是实时的。
从本质上看，大多数嵌入式系统在往数据流的反应（对流向和通过系统的数据实时做出反应的）方向建设。
实时限制又偏向可维护性方面的性能方向（使得系统偏向于性能表现而不是可维护性方面）（尤其是循环使用）。
嵌入式系统一般包括硬件实时约束和软件实时约束。
硬件实时约束要求事件在给定的时间内得到处理；软件实时约束用于限制事件平均响应时间。
实时操作系统使用先发制人的优先（优先级式）调度，以确保达到实时要求，但需要仔细考虑到执行上下文（线程）来划分的处理，设置执行上下文的相对优先次序，并在上下文中管理控制/数据流之间。
（执行文本的划分，执行文本的优先级设置以及执行文本之间的数据流管理和控制。
）
4）嵌入式系统经常使用自定义硬件。
嵌入式系统，往往由现成处理器和现成的外围设备相结合而成。
即使组件可能是标准的，但是自定义混合和匹配需要硬件和软件的高度凝聚–大多数嵌入式系统的软件都是设备驱动程序的操作系统软件（操作系统和设备驱动程序通常会占嵌入式系统软件非常大的比例）。
虽然这种低层次的软件经常是可购买，受许可，或者可免费使用的，但是嵌入式系统中的很大一部分操作系统是内部自定义开发的，要么是精确匹配使用中的硬件系统，要么是在自定义配置中粘合现成的软件。
通常，嵌入式系统的功能是分布在多个同类处理器和/或一个分层次的主/从处理器。
这就需要在处理器的处理任务分配以及处理器之间的程度、方式和沟通时间上多加考虑。
此外，许多嵌入式系统利用专门的可编程器件或特定用途集成电路技术，因此需要低层次的软件与自定义硬件进行交互。
5）嵌入式系统主要会从视图中隐藏（通常是不可视的或对用户透明的）
从本质上看，嵌入式系统通常与他们的“用户”有一个有限的界面（实际用户或另一个超级系统的组件）。
因此，大多数这种系统的开发是为了满足在建筑规格和高层次的设计开发的各种软件功能规格发展的需要，而不是适应用户的需求。
6）嵌入式系统通常具有单片功能。
大多数嵌入式系统是为了一个初始（主要）目的而建的。
它们可以被分解成几个部分，并且这些组成部分很可能可以有低跨凝聚力和交叉耦合。
也就是说，每个部分都可以成为一个单独的目的（独立服务于不同的目的），而且组件之间的相互作用可能只限于少数明确界定的问题。
然而，除非大部分或整体都正常工作，否则整个系统将无法运作。
一个系统需要所有组件运作正常来使得整个系统实现有用的功能性，这就是“单片系统”。
这作为部件功能作用的一个功能在系统功能的非线性方面与其他种类的软件相反，那些系统可能当软件完成50%的时候系统能够实现50%或更多的功能。
例如，建立一个太空探测器进行空间旅行或去其他行星将它们的信息发送回来。
尽管有许多低级别的空间探测器组件用于定位，登陆，自展传感和太阳能电池板以及通信。
每个低层次的响应（功能）都是涵盖范围广泛而功能（整体功能实现）不可缺少的组成部分。
如果有任何一个重要组件缺失，即使所有其他的组件都完全正常工作，空间探测器还是会出故障。
手机是另外一个例子，手机的所有子功能，如用户界面，蜂窝基站的选择，声码器，通信协议等都是实现用户和特定的远程节点间的双向音频信息传递这一整体目标实现（双向音频信息的涵盖范围广泛的目标转移中都是）的十分重要的方面。
这与其他软件制度不同，如Web服务或桌面工具里，这种低层次的响应，可能更独立的服务总系统的功能，而不是作为一个单片整体不可缺少的部分。
虽然一个嵌入式系统的软件组件组合成一个单片功能体，那些组件本身往往差别很大。
嵌入式系统经常联合起软件组件进行信号处理、运行低级别的设备驱动程序、实现I/O通信协议、引导和控制，以及建立用户接口等活动。
这些专门的组件都需要一个不同的开发技能器。
7）嵌入式系统往往是有限的开发工具。
（和一些有着一整套辅助开发工具的软件制度不同）虽然有一些软件制度有一大堆工具来协助软件开发，但是嵌入式系统软件的发展更有限（开发具有更多的局限性），而且经常只使用基本的编译工具。
这一部分是由于嵌入式系统通常使用自定义硬件，这可能没有工具支持，且嵌入式系统往往是实时的而且性能受限制，难以在调试器的控制下冻结整个执行链，也难以在嵌入目标和一个基于主机工作的工具之间进行控制和数据的转换，以及捕捉广泛的执行跟踪数据的记录。
由于适用于嵌入式系统软件开发的商业工具选择很有限，许多嵌入式系统项目建设自己的工具，用于调试和测试，至少是增加与内部工具的商业工具（或者至少会在商业工具的基础上改变其内部结构以满足自己的要求）。
8）嵌入式系统通常有严格的强度（可靠性、稳定性、鲁棒性）要求。
嵌入式系统通常用在恶劣的环境中和关键任务里使用，或用于医疗用途。
因此，嵌入式系统在可靠性上的要求，正确处理异常的能力，平均无故障工作时间上严格程度远甚于许多其他类型的软件。
这些又转化到严格的开发流程和测试要求。
反过来说，这也大大增加了发行一个软件版本所需的开销。
有些类型的嵌入式系统受到一些监管要求的影响，而这些要求旨在通过强制软件开发过程来降低故障率，或者至少指明哪些文件必须附有嵌入式系统产品。
此外，个别嵌入式系统很难甚至不可能升级固件，因此这种系统初始上市的时候必须要有正确的设计。
9）嵌入式系统往往寿命很长。
嵌入式系统通常可使用多年。
通常情况下，嵌入式系统的支持时间远远超过了原来的软件开发人员流失率。
这使得它具有完善的理由来阐述嵌入式系统软件，（这使得保存完善的关于解释嵌入式系统软件的记录变得至关重要，特别是因为源代码本身可能由于性能权衡使自身文件的质量受到影响。
第三课虚拟仪器
课文A：
关于虚拟仪器
美国国家仪器有限公司（NI）在虚拟仪器领域已处于世界领先地位，仅去年就销售了600多万台新测量仪器。
工程师使用虚拟仪器的时间已经超过25年，他们将灵活的软件和PC技术应用于测试、控制和设计领域，从而使精确的模拟和数字测量从直流发展到2.7GHz的交流。
这篇文章很好地介绍了虚拟仪器，并为后续研究提供资料。
什么是虚拟仪器？
通过虚拟仪器，基于用户需求的软件定义了通用测量和控制硬件功能。
虚拟仪器将主流商业技术，比如PC机，与灵活的软件和多种测量控制硬件相结合，使得工程师和科学家能根据用户的确切应用需求组成用户自定义系统（见图1）。
虚拟仪器能使工程师和科学家减少开发时间，设计更优质的产品，并降低产品的设计成本。
NI公司在25年前引进了虚拟仪器，改变了工程师和科学家们测量以及实现周围世界自动化的方式。
2004年，NI公司在90个国家售出了600多万虚拟仪器信道。
目前，虚拟仪器已经被广泛认可，在世界工业领域，从汽车到消费者电子仪器，再到石油和汽油已有数千个应用领域。
为什么我们需要虚拟仪器？
虚拟仪器之所以必要，是因为它提供了与今天的理念、产品要求相适应的快速检测仪器和过程的设计、开发和交付。
只有采用虚拟仪器，工程师和科学家们才能适应不断变化的需求，组成由用户定义的设备。
为了满足不断增长的需求，更快地创新理念和交付产品，科学家和工程师们求助于先进的电子设备、处理器和软件。
想想大多数现代手机都包含上一代的最新特征，包括录音、电话薄和文本消息功能。
新一代的版本则包含了相机、MP3播放器、蓝牙网络和英特网浏览功能。
由于软件在这些设备中起到了越来越重要的作用，使得先进电子设备功能不断增加成为可能。
工程师和科学家不用改变硬件就能在设备中增加新功能，因此无需进行大成本的硬件重开发便可改进理念和产品，并延长了产品寿命和使用，缩短了产品交付时间。
工程师和科学家们可通过软件改进设备功能，而不用为具体的工作进一步开发专门的电子设备。
然而，功能的增加也带来了价格的提高。
功能升级可能会引入了不可预见的交互和错误。
设备级的软件能快速开发、扩展系统功能，而设计与测试设备必须为这些功能提供验证工具。
满足上述需要的唯一方法是仍采用以软件为中心的测试和控制系统。
虚拟仪器使用高效的软件、模块化的I/O和商业平台，所以对保持与新概念和产品开发速度同步有独特的定位。
NI公司开发的软件平台LabVIEW是最初的虚拟仪器图形化开发环境，它使用标志或者图标加速开发，该软件形象地反映了功能，可以通过快速调用图块实现功能强化。
其次，虚拟仪器单元是模块化的I/O，设计成能以任何顺序和数量快速地进行合并来确保虚拟仪器能够监视控制开发中的任何问题。
工程师和科学家使用优秀的软件来驱动模块化I/O，能在并行操作中快速存取功能块。
再者，使用商业平台的虚拟仪器单元通常能加强精确同步，保证虚拟仪器利用最近的计算机能力和数据传输技术。
这些因素使得虚拟仪器成为一种影响处理器、总线等产业技术投资力度的
升级会员 