虚拟仪器用通用的模块化硬件完成输入与输出功能，用户可以根据实际需求使用软件方便地设计和修改系统。常见的虚拟仪器硬件系统包括单机插卡式数据采集系统，GPIB接口仪器系统，串口和并口仪器系统，VXI仪器系统以及其他总线接口设备。
虚拟仪器将计算机与模块化硬件相结合，用户根据实际需求用相应软件定义和设计仪器功能。软件代替了传统仪器的硬件，是虚拟仪器的核心，当使用者需要变更仪器的功能时，只需要用软件重新编写程序即可。概括起来，虚拟仪器主要有以下优势。
1）仪器功能由使用者设计。由于硬件仅完成信号输入输出功能，控制仪器、信号处理等功能由软件完成，因此仪器功能具有灵活性；
2）良好的人机交互界面。虚拟仪器的测量结果是在计算机屏幕上显示的，面板的形式和功能由使用者根据需要设计；
3）系统扩展性强、组建时间短。模块化的板卡支持相同的硬件平台，当需要增加功能时，只需增加软件或更换板卡。
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