introducción a qeues

7/21/2019 Introducción a Qeues

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Introducción a Queues



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Contenido

Requerimientos ..................................................................................................... 4

Software ...................................................................................................... 4

Ejercicio 1. Comunicación entre ciclos paralelos ....................................................... 5

Ejercicio 2. Overflow y Underflow ....................................................................... 11

Referencias ........................................................................................................ 18



Requerimientos

Software

NI LabVIEW 13.0 o superior



Ejercicio 1. Comunicación entre ciclos paralelos

Objetivo

Aprovechar el uso de queues para comunicar dos ciclos paralelos

Introducción

NI LabVIEW cuenta con la capacidad de trabajar con procesos de forma paralela,

permitiendo el desarrollo de aplicaciones más complejas y robustas. Para poder implementar

este tipo de técnicas, solo basta con utilizar dos estructuras cíclicas de forma separada en el

mismo programa, como se muestra en la Figura 1.

Figura 1. Programación de ciclos en paralelo.

El código programado en NI LabVIEW se ejecutará dependiendo sea el flujo de datos,

pero al estar trabajando con ciclos en paralelo, se dificulta poder establecer conexión entre 2

o más ciclos en paralelo. Por lo que se utilizan los Queues, los cuales son capaces de

almacenar varios valores de cualquier tipo de datos. Siguen el principio FIFO (First In First

Out), lo cual nos indica que el primer elemento que se ingrese, será el primer elemento en

salir, sin importar el número de elementos almacenados. El comportamiento FIFO se muestra

en la Figura 2.

Figura 2. Comportamiento FIFO



Desarrollo

1. Abra NI LabVIEW , y en la parte superior seleccione el menú de Help y posteriormentela opción de Find Examples como se muestra en la Figura 3.

Figura 3. Abrir el buscador de ejemplos de LabVIEW

2. En la ventana del buscador de ejemplos de LabVIEW , seleccionar la pestaña de Search,y posteriormente escribir la palabra Queue en el campo de búsqueda, dar clic enSearch. Deberán de mostrarse varios ejemplos, como en la Figura 4.

Figura 4. Ejemplos de concepto Queue en LabVIEW



3. Abrir el ejemplo llamado Simple Queue.vi dando doble clic en el nombre, el panelfrontal del VI deberá de mostrarse como en la Figura 5.

Figura 5. Panel frontal de Simple Queue.vi

4. Para entender el funcionamiento del VI, abrir el diagrama de bloques con el comandoCtrl+E. El diagrama de bloques de deberá mostrar como en la Figura 6.

Figura 6. Diagrama de bloques Simple Queue.vi



5. En la Figura 6 encontramos dos ciclos en el código, que estarán ejecutándose de formaparalela. El primer ciclo, ubicado en la parte superior, será encargado de generarnúmeros al azar e irlos desplegando en la gráfica llamada Data 1 como se muestra enla Figura 7.

Figura 7. Generación y Graficación de valores aleatorios

6. Podemos ver en la Figura 8 que en nuestro diagrama de bloques comenzamosinicializando dos Queues con la función de Obtain Queue. El primer queue generadoserá el de la condición de stop, posteriormente veremos su aplicación. El segundo

queue generado será el de data, el cual posteriormente almacenará los númerosgenerados de forma aleatoria.

Figura 8. Inicialización de Queues.

Es importante mencionar, que para poder generar un queue nuevo, es necesarioindicar que tipo de variables va a almacenar, esto lo realizaremos con una constante,cuyo valor no será relevante. El queue de stop almacenará valores booleanos, por loque se inicializa con una constante booleana. El queue de datos almacenará valoresenteros, y se inicializa con una constante entera.



7. Como mencionamos previamente, el primer ciclo será encargado de generar valoresaleatorios, además de desplegar el valor aleatorio en la gráfica de Data 1, loalmacenará en el queue de data con la función de Enqueue Element, como se muestraen la Figura 9.

Figura 9. Almacenar valores en queues.

Es importante mencionar que en el mismo ciclo, se almacenará el valor leído del botónde Stop en el Queue de la condición de paro.

8. En el segundo ciclo de nuestro diagrama de bloques, se extraerán los elementosguardados en los queues con la función de Dequeue Element como se muestra en laFigura 10.

Figura 10. Extrayendo elementos de queues.

Es importante mencionar, que además de leer el queue de datos y de desplegarlo en lagráfica llamada Data 2, también se estará leyendo el queue de la condición de paro, elcual, como podemos ver en la Figura 9, almacena la lectura del botón de stop. Por loque si el usuario oprime el botón de stop, detendrá la ejecución de los dos ciclosparalelos del programa.

9. Por último, es recomendable liberar los recursos de memoria utilizados por los queuescon la función de Release Queue. En la Figura 11 observamos el uso de esta funciónpara cada queue. El vi de Simple Error Handler indicará al usuario si es que se generó

algún error en el programa en una pantalla de Windows.

Figura 11. Liberar recursos de memoria y manejo de errores.



10. Después de haber entendido la función de cada elemento de nuestro diagrama debloques, procederemos a regresar al panel frontal con el comando de Ctrl+E y a correrel programa.

11. Al ver la ejecución del programa podemos notar como las gráficas Data 1 y Data 2 segeneran casi al mismo tiempo y con los mismos valores, aún cuando se están

generando los valores aleatorios solo en el primer ciclo, como se muestra en la Figura12.

Figura 12. Panel frontal en funcionamiento

Con la demostración de este ejemplo en LabVIEW, concluimos la explicación del

funcionamiento básico de Queues.

FIN DEL EJERCICIO



Ejercicio 2. Overflow y Underflow

Objetivo

Comprender conceptos de Overflow y Underflow en el uso de Queues

Introducción

Al estar trabajando con Queues, es importante conocer que se puede trabajar en tres

distintos modos:

Overflow : Se agregan elementos al queue más rápido de lo que se extraen, por

lo que si no se modifica la situación, nunca se podrá vaciar el queue y se

corre el riesgo de saturar la memoria asignada.

En flujo: Se agregan elementos al queue a la misma velocidad con la que se

extraen, por lo que el queue se comporta como un canal.

Underflow : Se extraen elementos más rápido de lo que se agregan, por lo que una

vez vaciado el queue, la velocidad de extracción no podrá ser mayor a

la de ingreso.



Desarrollo

1. Abra NI LabVIEW , y en la parte superior seleccione el menú de Help y posteriormentela opción de Find Examples como se muestra en la Figura 13.

Figura 13. Abrir el buscador de ejemplos de LabVIEW

2. En la ventana del buscador de ejemplos de LabVIEW , seleccionar la pestaña de Search,y posteriormente escribir la palabra Queue en el campo de búsqueda, dar clic enSearch. Deberán de mostrarse varios ejemplos, como en la Figura 14.

Figura 14. Ejemplos de concepto Queue en LabVIEW



3. Abrir el ejemplo llamado Queue Overflow and Underflow.vi dando doble clic en elnombre, el panel frontal del VI deberá de mostrarse como en la Figura 15.

Figura 15. Panel frontal de Queue Overflow and Underflow.vi

4. Para entender el funcionamiento del VI, abriremos su diagrama de bloques con elcomando de Ctrl+E. El diagrama de bloques deberá mostrarse como en la Figura 16.

Figura 16. Diagrama de bloques de Queue Overflow and Underflow.vi



5. En la Figura 17, observamos que al principio del programa inicializaremos un queuepara valores numéricos y que podrá almacenar hasta 50 elementos con la función deObtain Queue.

Figura 17. Inicialización de Queue.

6. Posteriormente en nuestro diagrama de bloques, encontramos el ciclo de Enqueue, elcual, al igual que el ejercicio 1, generará valores aleatorios y los desplegará en unagráfica. Además los ingresará en el queue como se muestra en la Figura 18. El ciclo deDequeue extraerá los valores y los desplegará en la segunda gráfica.

Figura 18. Ciclos para ingresar y extraer elementos del Queue

Es importante mencionar, que este VI tiene la capacidad de modificar las velocidadesde ingreso y extracción de elementos del Queue. Teniendo dos velocidades quepueden ser configurables durante la ejecución del programa.



7. En la Figura 19, encontramos que al final de nuestro diagrama de bloques tenemos

otro ciclo, el cual, con la función de Get Queue Status nos entregará el número deelementos contenidos en el queue.

Figura 19. Estado del Queue.

Además en la Figura 19 observamos que al finalizar el ciclo de queue status, seliberarán los recursos en memoria que ocupaba el queue, y posteriormente se hará elmismo manejo de errores que en el Ejercicio 1.

8. Para ver el programa en funcionamiento, regresaremos al panel frontal y correremosel programa.

9. Con los controles de velocidad podemos manipular nuestro queue para que opere encualquiera de los 3 modos mencionados previamente.

10. Si dejamos los controles por default, como se muestra en la Figura 20, el queuefuncionará en flujo, ya que la velocidad de ingreso de elementos es la misma que la deextracción, en éste caso ningún elemento se queda en el buffer interno, ya que desde

que se inició el programa, las dos velocidades son iguales.

Figura 20. Queue operando en flujo.



11. Si modificamos la velocidad de ingreso de elementos, variando el valor del campo deenqueue speed a Fast, podemos ver que el queue opera en modo de overflow , yvisualizar la cantidad de elementos que se van almacenando en el queue en el primerindicador.

Figura 21. Queue en modo de overflow

12. Modificar la velocidad de extracción de elementos, cambiando el valor del campo deDequeue Speed por Fast. El queue volverá a operar en flujo, ya que tendrá la mismavelocidad de extracción de elementos como de ingreso de elementos. Solo que adiferencia de la vez pasada, ahora se quedará un número constante de elementos enel queue como se muestra en la Figura 22.

Figura 22. Queue operando en flujo



13. Para poder finalizar este ejercicio, nos falta ver el queue en condiciones deunderflow , para lo cual modificaremos la velocidad de ingreso de elementos,cambiando el valor del campo llamado Enqueue Speed por Slow . Podemos observar,que los elementos almacenados en el queue, van disminuyendo, y al llegar a cero, lavelocidad de extracción de elementos se iguala a la de ingreso de elementos.

Figura 23. Queue en modo underflow

FIN DEL EJERCICIO



Referencias

1. NI LabVIEW

http://www.ni.com/labview/esa/




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