反射內(nèi)存卡原理與應(yīng)用

1、反射內(nèi)存卡原理與應(yīng)用 -彭學(xué)節(jié)產(chǎn)品簡介 “spider”網(wǎng)絡(luò)內(nèi)存是用于需要較高實時性要求應(yīng)用領(lǐng)域的實時網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，采用創(chuàng)新設(shè)計的總線公共存儲策略，它除了具有嚴(yán)格的傳輸確定性和可預(yù)測性外，還具有速度高、通信協(xié)議簡單、宿主機負(fù)載輕、軟硬件平臺適應(yīng)性強、可靠的傳輸糾錯能力、支持中斷信號的傳輸?shù)忍攸c。在PCI、PMC、CPCI及VME平臺間數(shù)據(jù)可自由進行交換，支持單模和多模，其中單?？芍С謧鬏斁嚯x達10KM，多模最遠傳輸距離為300M?？刹捎霉?jié)省成本的環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和高可靠的星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)?！皊pider”網(wǎng)絡(luò)內(nèi)存的概念計算機A計算機B計算機C計算機D128M全局共享spider網(wǎng)絡(luò)內(nèi)存計算機 n“sp

2、ider”網(wǎng)絡(luò)內(nèi)存網(wǎng)的原理 “spider”網(wǎng)絡(luò)內(nèi)存網(wǎng)主要是由網(wǎng)絡(luò)內(nèi)存卡通過光纖連接而成的，網(wǎng)絡(luò)上的每臺計算機插入一塊。網(wǎng)絡(luò)內(nèi)存卡形成各個節(jié)點，而每個節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)存卡上的存儲器中都有網(wǎng)絡(luò)內(nèi)存網(wǎng)上其它節(jié)點的共享數(shù)據(jù)拷貝。網(wǎng)絡(luò)內(nèi)存卡可以插在多種總線的主板上，如VME、PCI、CompactPCI、PMC接口等。每個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)存卡都占有一段內(nèi)存地址，網(wǎng)上任何計算機向本地網(wǎng)絡(luò)內(nèi)存卡寫數(shù)據(jù)時，該數(shù)據(jù)和相應(yīng)內(nèi)存地址被廣播到網(wǎng)上所有其他網(wǎng)絡(luò)內(nèi)存卡并存儲在相同的位置。 所以計算機將數(shù)據(jù)寫入其本地網(wǎng)絡(luò)內(nèi)存卡后的，極短時間內(nèi)，網(wǎng)上所有計算機都可以訪問這個新數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)內(nèi)存卡使用簡單的讀寫方式，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)存網(wǎng)上的數(shù)據(jù)傳輸是純

3、硬件操作，不需要考慮網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議，軟件上只需要幾行代碼就可完成對網(wǎng)絡(luò)內(nèi)存卡的讀、寫操作，因此它與以太網(wǎng)等其他傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相比具有更低的數(shù)據(jù)傳輸延遲、更快的傳輸速度，更簡單靈活的使用操作，可以滿足實時系統(tǒng)快速反應(yīng)周期的要求，而采用其他網(wǎng)絡(luò)就很難滿足這種要求。 以單口“spider”網(wǎng)絡(luò)內(nèi)存卡為例，首先它是一個PCI設(shè)備，提供給用戶128MB的讀寫空間。當(dāng)一節(jié)點有寫入操作時，自動通過光纖鏈路將數(shù)據(jù)同步到所有節(jié)點。這一系列傳輸寫入操作由硬件完成。兩個節(jié)點間更新的延時為100ns級。延時：Sdram時鐘：66MHZFIFO時鐘：106MHZ內(nèi)存管理采集計算機仿真計算機圖形工作站主控計算機Node 2No

4、de 1Node 3Node nNode 4每個計算機都有一個128MB的內(nèi)存卡，每個節(jié)點都能夠讀/寫全部的128MB的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)存空間,軟件內(nèi)存分配可以限制確定節(jié)點訪問內(nèi)存空間的指定區(qū)域。當(dāng)一個節(jié)點向網(wǎng)絡(luò)中寫入一個數(shù)據(jù)塊時，數(shù)據(jù)將跟隨中斷命令發(fā)向指定的節(jié)點，那些收到中斷的節(jié)點可以讀取接收的數(shù)據(jù)并發(fā)一個響應(yīng)中斷返回到發(fā)送節(jié)點。(p2p)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)存網(wǎng)拓樸結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)存網(wǎng)拓樸結(jié)構(gòu)： 一種為星型結(jié)構(gòu)；另一種為環(huán)型結(jié)構(gòu)（如下圖 ）。環(huán)型結(jié)構(gòu)的優(yōu)點為不需要光纖Hub、光纖使用量少、節(jié)省經(jīng)費；缺點是每個節(jié)點有延時，網(wǎng)絡(luò)中某一個節(jié)點設(shè)備故障或掉電都將影響整個網(wǎng)絡(luò)的正常工作。星型結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是需要一個專門的光纖Hub、

5、消除了單點失效、實現(xiàn)了故障隔離，與環(huán)型結(jié)構(gòu)相比具有更小的延時；缺點是網(wǎng)絡(luò)中的Hub一旦發(fā)生故障，整個網(wǎng)絡(luò)將會癱瘓，另外光纖使用量多。環(huán)形拓?fù)湫切瓮負(fù)溆喽认到y(tǒng)中，使用雙口“spider”網(wǎng)絡(luò)內(nèi)存。雙環(huán)結(jié)構(gòu)。任一節(jié)點失效不影響其它節(jié)點正常通訊。環(huán)形拓?fù)渑c雙環(huán)拓?fù)浔容^應(yīng)用領(lǐng)域l 模擬仿真領(lǐng)域應(yīng)用：模擬仿真領(lǐng)域應(yīng)用：在飛行器（導(dǎo)彈、飛機等）、傳感器（雷達、紅外、微波等）以及自動控制部件（飛控、慣導(dǎo)等）的分布式仿真實驗中，用于系統(tǒng)節(jié)點間數(shù)據(jù)的高帶寬、高速、實時的互連。 在飛行仿真系統(tǒng)中，為了盡量縮短整套系統(tǒng)的響應(yīng)延時，避免網(wǎng)絡(luò)通信的不可預(yù)測性，提高飛行仿真系統(tǒng)的逼真度，現(xiàn)在有許多飛行仿真系統(tǒng)中都采用了先

6、進的實時網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。由實時網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)建起來的實時系統(tǒng)是一種能夠在確定的時間內(nèi)執(zhí)行計算或處理功能并對外部的異步事件做出響應(yīng)的計算機系統(tǒng)。實時網(wǎng)絡(luò)最重要的特點就是其通信的確定性和可預(yù)測性，就是說實時網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點間數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間是確定的，即可預(yù)測的。網(wǎng)絡(luò)內(nèi)存網(wǎng)就是一種高速.實時、確定性的實時網(wǎng)絡(luò)，可以較好地解決飛行仿真實時系統(tǒng)中數(shù) 據(jù)傳輸?shù)膶崟r性問題，提高網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸速率及糾錯能力。 目前在我國某研究所自行研制的某新型戰(zhàn)機的飛行仿真模擬系統(tǒng)中已經(jīng)得到應(yīng)用。l工業(yè)控制領(lǐng)域應(yīng)用：工業(yè)控制領(lǐng)域應(yīng)用：1.用于自動生產(chǎn)線的控制單元間的底層鏈路，確保周期數(shù)據(jù)的高速、實時的采集和傳輸2.高速過程控制（軋鋼廠和制鋁

7、廠） 3.高速測試和測量 l航空航天領(lǐng)域應(yīng)用：航空航天領(lǐng)域應(yīng)用： 用于機載設(shè)備間的航電總線系統(tǒng)，具有數(shù)據(jù)傳輸吞吐量大、命令傳輸實時、錯誤自動糾正、雙冗余高可靠性等特點。也可用于機載設(shè)備內(nèi)的多冗余內(nèi)總線，如：飛控計算機，余度任務(wù)計算機等。l軌道交通領(lǐng)域應(yīng)用：軌道交通領(lǐng)域應(yīng)用： 用于高速列車調(diào)度數(shù)據(jù)和行駛監(jiān)控數(shù)據(jù)的高速、實時傳輸。也用于高速列車內(nèi)控制設(shè)備間的總線系統(tǒng)。性能指標(biāo)：性能指標(biāo)：傳輸速率 10Gbaud、2.5Gbaud、2.12 Gbaud拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 環(huán)型或星型節(jié)點數(shù) 256傳輸延遲 400ns或160ns冗余 中斷傳輸 7或3操作系統(tǒng) MS-DOS、VxWorks、Linux、Windo

8、ws2000/XP、SGI IRIX、Solaris 技術(shù)特點：技術(shù)特點：l 獨立于操作系統(tǒng)和處理機 ；不需要開發(fā)額外通訊軟件，利于提高系統(tǒng)的可靠性； l 傳輸速率優(yōu)勢明顯；l 網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲小，適合于多節(jié)點大量數(shù)據(jù)的實時傳輸；l 節(jié)點數(shù)可達256個；l 完全國內(nèi)自主研發(fā)，自主產(chǎn)權(quán)，如果所建立的系統(tǒng)需要擴展，能夠得到有效的保證；l 系統(tǒng)集成簡單，系統(tǒng)擴展空間大。優(yōu)點總結(jié)：優(yōu)點總結(jié)：l 高速的、基于nGbaud的網(wǎng)絡(luò)；l 簡單易用；l 可擴充性強，可無縫升級到多余度模式；l 與操作系統(tǒng)和處理器無關(guān)；l 徹底省去軟件開發(fā)開銷和周期；l 可以實現(xiàn)實時連接的穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸；l 可以與通用的計算機和總線連接；l 比標(biāo)準(zhǔn)通信和技術(shù)更為優(yōu)越；l 極短的數(shù)據(jù)傳輸延遲；l 較低的管理費用和較高的抗干擾能力；l 節(jié)點間距離可達10公里（單模）300米（多模） 開發(fā)支持l提供VXWORKS ，IRIX ，SOLARIS , LINUX， WINDOWS 2000, XP AND SERVER 2003等系統(tǒng)驅(qū)