Hardwareunterstützung Spectrum bietet SDK für Programmiersprache Julia

Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Die im Jahr 2012 entwickelte Programmiersprache Julia bietet vergleichbare Geschwindigkeit und Funktionalität wie die Programmierung in C. Jetzt bietet Spectrum für seine Test- und Messhardware ein Software Development Kit (SDK).

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Hard- und Software: Für seine Messhardware hat Spectrum ein SDK für die Programmiersprache Julia entwickelt.
Hard- und Software: Für seine Messhardware hat Spectrum ein SDK für die Programmiersprache Julia entwickelt.
(Bild: Spectrum Instrumentation)

Schnelle Datenverarbeitung: Die Programmiersprache Julia wird überall dort eingesetzt, wo Mitarbeiter große Datenmengen mithilfe des maschinellen Lernens und wissenschaftlichen Rechnens verarbeiten. Beispielsweise enthalten die Software-Bibliotheken von Julia optimiertes Source-C sowie Fortran-Codes für lineare Algebra, Zufallszahlengenerierung, Signalverarbeitung und sogar String Processing.

Darüber hinaus bietet Julia Parallelität: Das gewünschte Skript wird direkt von der Befehlszeile mit einer bestimmten Anzahl von Kernen aufgerufen und dadurch parallelisiert gestartet. Darüber hinaus ist es möglich, Aufgaben direkt an verschiedene Threads zu senden oder Schleifen (Loops) parallel auszuführen. Das Ergebnis ist eine Sprache, die ähnliche Geschwindigkeiten wie C bietet und gleichzeitig eine Codierung ermöglicht, die mit Python oder Matlab vergleichbar ist. Unternehmen auf der ganzen Welt setzen Julia in einer Vielzahl von Anwendungen ein.

Julia in Kombination mit Spectrum-Hardware

Dabei ergänzen sich Julia und Spectrum Instrumentation: Mit der Hardware von Spectrum-Produkte lassen sich schnelle elektronische Signale erzeugen oder erfassen. Das ist beispielsweise in KI-Anwendungen oder in der Robotik notwendig. Das Unternehmen bietet ein umfangreiches Sortiment an Digitizern, um damit analoge oder digitale Signale im Frequenzbereich von DC bis GHz zu erfassen. Zusätzlich gibt es ein umfangreiches Angebot an hochauflösenden Arbitrary-Waveform-Generatoren (AWGs).

Mit ihnen lassen sich Steuersignale erzeugen, Wellenformen wiedergeben und Signale simulieren. Verfügbar sind die AWGs in verschiedenen Formfaktoren, darunter sehr kompakte PCIe-Karten, die in fast jedem PC verwendet werden können oder LXI-Boxen, die über Ethernet mit einem Netzwerk oder PC verbunden werden sowie PXIe-Karten für die Standardinstallation in automatisierten Testsystemen.

Die Kombination von Spectrum-Produkten und Julia hilft, das Processing zu beschleunigen und die Latenz zu verringern. Mit den Produkten von Spectrum lassen sich Messdaten schnell übertragen und das mit einer Vielzahl verschiedener Erfassungs- und Generierungsmodi (wie Single, Multi, Gated und FIFO). Das ist für Anwendungen entscheidend, in denen Entscheidungen schnell berechnet werden müssen. Deshalb kommt die Hardware von Spectrum in autonomen Fahrzeugen, Robotern, Drohnen, Imaging, medizinischen Geräten und Steuerungssystemen zum Einsatz. Aufgrund des universellen Designs können sie auch mit fast jedem Sensor (Beschleunigungsmesser, Wandler, Fotodioden, Detektoren oder MEMS) verwendet werden, die üblicherweise in diesen anspruchsvollen Anwendungen zum Einsatz kommen.

Temperatur und Windgeschwindigkeit in der Atmosphäre

Ein Beispiel: Dr. Josef Höffner vom Leibniz-Institut für Atmosphärenphysik in Deutschland entwickelt Hochleistungs-Lidar-Systeme (Light Detection and Ranging), um Temperatur und Windgeschwindigkeit in der Atmosphäre zu messen.

Als Nutzer von Julia sagt er: „Wir erfassen komplexe Daten und steuern diese mit 30 Hochgeschwindigkeitssignalen, wofür drei Karten von Spectrum über Wochen rund um die Uhr im geschlossenen Regelkreis arbeiten. Unser Laser erzeugt 500 Impulse pro Sekunde und wir müssen in Echtzeit berechnen, was als nächstes passieren soll, um dann die Steuerung anzupassen. Ohne eine extrem schnelle Berechnung geht es also nicht. Das bedeutet schnelle Elektronik, schnelle Auswertung und dann schnelle Steuerung der Hardware. Wir haben festgestellt, dass Julia eine einzigartige Kombination aus Geschwindigkeit und dynamischer Programmierung bietet, die unsere Softwareentwicklung stark vereinfacht.“

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