[發(fā)明專利]基于多線程運(yùn)行、動(dòng)態(tài)全局變量處理的仿真曲線顯示方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110612081.0
• 申請(qǐng)日: 2021-06-02
• 公開（公告）號(hào): CN113360280A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郝康康;付翔;呂文軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安中銳創(chuàng)聯(lián)科技有限公司
• 主分類號(hào): G06F9/50
• 分類號(hào): G06F9/50;G06F9/52;G06F30/20
• 代理公司: 西安科果果知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61233
• 代理人: 李英俊

本發(fā)明公開了基于多線程運(yùn)行、動(dòng)態(tài)全局變量處理的仿真曲線顯示方法，在仿真程序中，分別創(chuàng)建負(fù)責(zé)顯示圖像或曲線的主線程、用于數(shù)據(jù)處理的子線程；主線程和子線程并行執(zhí)行異步同時(shí)：仿真運(yùn)行開始后，子線程按照仿真要求進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算，獲取鎖并將運(yùn)算得到的數(shù)據(jù)結(jié)果寫入動(dòng)態(tài)全局變量，然后釋放鎖；主線程啟動(dòng)定時(shí)器并定時(shí)刷新顯示界面，當(dāng)刷新界面時(shí)先獲取鎖，然后將動(dòng)態(tài)全局變量的數(shù)據(jù)拷貝至臨時(shí)變量，再清空全局變量數(shù)據(jù)并釋放鎖，動(dòng)態(tài)全局變量等待被寫入；主線程使用臨時(shí)變量中的數(shù)據(jù)對(duì)顯示界面刷新。本發(fā)明采用“多線程+動(dòng)態(tài)全局變量”的方式對(duì)曲線顯示進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，能夠在提高仿真效率的同時(shí)減少內(nèi)存使用，兼顧時(shí)間效率與空間效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于多線程運(yùn)行、動(dòng)態(tài)全局變量處理的仿真曲線顯示方法。

背景技術(shù)

隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的日益深入和生產(chǎn)過程自動(dòng)化程度的不斷提供，越來越多的監(jiān)控和仿真系統(tǒng)提出了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)圖形顯示的需求，視算(Visual Computing)的一個(gè)重要部分--數(shù)據(jù)可視化(DataVisualization)，例如在系統(tǒng)仿真領(lǐng)域，需要對(duì)仿真產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線繪制，來分析各個(gè)模型仿真過程的狀態(tài)變化。

目前支持曲線繪制，圖形顯示的計(jì)算機(jī)語言很多，例如VB，C#，JAVA，QT等。Qt是一個(gè)1991年由Qt Company開發(fā)的跨平臺(tái)C++圖形用戶界面應(yīng)用程序開發(fā)框架。它既可以開發(fā)GUI程序，也可用于開發(fā)非GUI程序，比如控制臺(tái)工具和服務(wù)器。Qt是面向?qū)ο蟮目蚣埽褂锰厥獾拇a生成擴(kuò)展(稱為元對(duì)象編譯器(Meta Object Compiler,moc))以及一些宏，Qt很容易擴(kuò)展，并且允許真正地組件編程。QT底層使用C/C++編寫，可以很好的調(diào)用C/C++相關(guān)的接口同時(shí)支持跨平臺(tái)。

在計(jì)算機(jī)仿真過程中，需要對(duì)計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理以便工程分析和觀察，通常包括曲線圖、柱狀圖、散點(diǎn)圖、云圖、等不同種類的圖形繪制。目前QT實(shí)現(xiàn)曲線動(dòng)態(tài)顯示的主要技術(shù)是信號(hào)槽機(jī)制，使用信號(hào)槽方式可以解決數(shù)據(jù)量小，性能要求不是很高的場(chǎng)景；但是對(duì)于數(shù)據(jù)量大，性能要求比較高的場(chǎng)景，這種方式比較耗時(shí)。為解決這一問題，傳統(tǒng)的解決方案是引入“多線程”機(jī)制，將“仿真計(jì)算”和“圖形實(shí)時(shí)繪制”兩部分分別按照不同的線程進(jìn)行處理，以提高運(yùn)行效率。然而，對(duì)于數(shù)據(jù)量更大、性能要求更高的場(chǎng)景，這種處理方式顯然無法滿足要求。

目前實(shí)現(xiàn)曲線動(dòng)態(tài)顯示的主要技術(shù)是信號(hào)槽機(jī)制。效率要求高的一般采用“多線程+信號(hào)槽”。使用“多線程+信號(hào)槽”方式可以解決數(shù)據(jù)量小，性能要求不是很高的場(chǎng)景。對(duì)于數(shù)據(jù)量很大，且性能要求比較高的場(chǎng)景，這種方式的處理效率就明顯不足。因?yàn)楹笈_(tái)每仿真完成一次就調(diào)用信號(hào)和槽刷新界面，這樣頻繁的刷新界面比較耗時(shí)。例如：當(dāng)仿真時(shí)長(zhǎng)100s，通訊步長(zhǎng)0.01秒，每通訊一次界面就要刷新一次，整個(gè)運(yùn)行完要刷新界面10000次，僅僅采用“多線程”的處理方式明顯不足以保證較高的運(yùn)行效率。

發(fā)明內(nèi)容

為進(jìn)一步提高運(yùn)算效率，本發(fā)明提出基于多線程運(yùn)行、動(dòng)態(tài)全局變量處理的仿真曲線顯示方法，采用“多線程+動(dòng)態(tài)全局變量”的方式對(duì)曲線顯示進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，能夠在提高仿真效率的同時(shí)減少內(nèi)存使用，兼顧時(shí)間效率與空間效率。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

基于多線程運(yùn)行、動(dòng)態(tài)全局變量處理的仿真曲線顯示方法，包括以下操作：

在仿真程序中，分別創(chuàng)建負(fù)責(zé)顯示圖像或曲線的主線程、用于數(shù)據(jù)處理的子線程；主線程和子線程并行執(zhí)行異步同時(shí)：

仿真運(yùn)行開始后，子線程按照仿真要求進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算，獲取鎖并將運(yùn)算得到的數(shù)據(jù)結(jié)果寫入動(dòng)態(tài)全局變量，然后釋放鎖；

主線程啟動(dòng)定時(shí)器并定時(shí)刷新顯示界面，當(dāng)刷新界面時(shí)先獲取鎖，然后將動(dòng)態(tài)全局變量的數(shù)據(jù)拷貝至臨時(shí)變量，再清空全局變量數(shù)據(jù)并釋放鎖，動(dòng)態(tài)全局變量等待被寫入；主線程使用臨時(shí)變量中的數(shù)據(jù)對(duì)顯示界面刷新；

當(dāng)動(dòng)態(tài)全局變量中沒有數(shù)據(jù)、全局變量和臨時(shí)變量中的數(shù)據(jù)都刷新完，仿真運(yùn)行結(jié)束。