一,、光纖網(wǎng)簡介 

在半實(shí)物仿真系統(tǒng)等實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，要求系統(tǒng)各部分之間的數(shù)據(jù)傳輸具有很高的實(shí)時(shí)性,，而傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù),，如以太網(wǎng)、FDDI等在實(shí)時(shí)應(yīng)用中存在以下缺點(diǎn)：（1）數(shù)據(jù)傳輸速率不高,；（2）數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性差,，傳輸延遲較大且延遲具有不可預(yù)測性；（3）網(wǎng)絡(luò)通信需要借助多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議來完成,，通訊效率較低。 

實(shí)時(shí)光纖反射內(nèi)存網(wǎng)（Reflective memory network簡稱實(shí)時(shí)光纖網(wǎng)）是一種基于高速光纖網(wǎng)絡(luò)共享存儲技術(shù)的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò),。與傳統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相比,，它除了具有嚴(yán)格的傳輸確定性和可預(yù)測性外,，還具有數(shù)據(jù)傳輸速度高、通信協(xié)議簡單,、宿主機(jī)負(fù)載輕,、軟硬件平臺適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。 

實(shí)時(shí)光纖反射內(nèi)存網(wǎng)（簡稱實(shí)時(shí)光纖網(wǎng)）由插在計(jì)算機(jī)內(nèi)的光纖接口板通過光纖線連接在一起,，形成一個(gè)環(huán)網(wǎng)（如圖1）,，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的光纖接口板的板載存儲器都有其他節(jié)點(diǎn)的共享數(shù)據(jù)拷貝，在邏輯上全網(wǎng)的所有節(jié)點(diǎn)共享同一塊存儲器,，數(shù)據(jù)一點(diǎn)寫入,，多點(diǎn)同時(shí)更新，通過這種方式實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的高速傳輸與共享,。 

二,、實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)需求 

為提升計(jì)算能力，人們自然地想到研發(fā)性能更強(qiáng)的計(jì)算機(jī),，如天河系列等計(jì)算機(jī)應(yīng)運(yùn)而生,，但計(jì)算機(jī)研制周期長、成本大,、應(yīng)用領(lǐng)域受限,。為此，提出了集群系統(tǒng)概念,，計(jì)算機(jī)集群系統(tǒng)是通過網(wǎng)絡(luò)將PC機(jī)或工作站連接起來組成高性能計(jì)算系統(tǒng),。集群系統(tǒng)將一個(gè)任務(wù)并行在多臺計(jì)算機(jī)上執(zhí)行，組成一個(gè)實(shí)時(shí)系統(tǒng),。 

在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中,，系統(tǒng)終結(jié)果的正確性不僅依賴于每一步計(jì)算得到的邏輯結(jié)果，而且依賴于得到結(jié)果的時(shí)刻,，任務(wù)的完成時(shí)間是實(shí)時(shí)系統(tǒng)的決定性特征,。根據(jù)實(shí)時(shí)性能的要求程度，實(shí)時(shí)系統(tǒng)可認(rèn)為兩類,，即軟實(shí)時(shí)和硬實(shí)時(shí)系統(tǒng),。對于軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)，要求事件相應(yīng)是實(shí)時(shí)的,，但并不是嚴(yán)格強(qiáng)制的,。但是，對于硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)來講,，每個(gè)任務(wù)都有一個(gè)處理截止事件,，任務(wù)必須在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成，否則會影響全局任務(wù)的完成,，給系統(tǒng)帶來不希望的破壞或者造成不可恢復(fù)的災(zāi)難性后果,。目前許多實(shí)時(shí)系統(tǒng)都采用硬實(shí)時(shí)系統(tǒng),，因?yàn)榫哂懈鼜?qiáng)的實(shí)時(shí)性能。實(shí)時(shí)系統(tǒng)的應(yīng)用需要實(shí)時(shí)互聯(lián),，構(gòu)建實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò),，完成數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的實(shí)時(shí)傳輸。 

實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)必須具備高速,、可靠,、可預(yù)測三個(gè)特點(diǎn)，重要的是通信的可預(yù)測性,，可預(yù)測性是指實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間是確定的,。隨著實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，目前已不僅僅局限于計(jì)算機(jī)集群系統(tǒng)的互聯(lián),，而是廣泛地應(yīng)用在各種具有實(shí)時(shí)需求的互聯(lián)系統(tǒng)中,，如半實(shí)物仿真、高速數(shù)據(jù)獲取等,。 

實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展過程中,，出現(xiàn)過兩種設(shè)計(jì)思路：基于單一總線的多CPU共享全局內(nèi)存和基于網(wǎng)絡(luò)的分布式內(nèi)存： 

相比基于單一總線的多CPU共享全局內(nèi)存系統(tǒng)，在基于網(wǎng)絡(luò)的分布式內(nèi)存體系中每個(gè)節(jié)點(diǎn)只訪問自己的本地內(nèi)存,，不存在內(nèi)存占有沖突,，由于這種方式能夠避免大量的總線仲裁控制時(shí)間而成為實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)的主要設(shè)計(jì)方式。 

實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)要保證高速,、可靠,、可預(yù)測這三大指標(biāo)，但千兆以太網(wǎng),、光纖通道（Fiber Channel,，FC）協(xié)議等，在可預(yù)測性上很差,，首先是因?yàn)橥ㄟ^設(shè)備驅(qū)動(dòng)和軟件網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的工作模式增加了額外的不確定開銷,，其次是同樣存在共享沖突和碰撞的問題（如千兆以太網(wǎng)GBE中采用CSMA/CD載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測機(jī)制、FC協(xié)議采用令牌環(huán)仲裁等）進(jìn)一步增加了傳輸時(shí)間的不確定性,。光纖反射內(nèi)存網(wǎng)很好的解決了上述問題,。 

反射內(nèi)存網(wǎng)是基于網(wǎng)絡(luò)的分布式內(nèi)存硬實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)的一種設(shè)計(jì)思想，特點(diǎn)：1）反射內(nèi)存網(wǎng)硬件實(shí)現(xiàn)分布式RAM之間數(shù)據(jù)的傳輸,、共享,，整個(gè)過程具有很低的實(shí)現(xiàn)延遲；2）反射內(nèi)存網(wǎng)依靠硬件實(shí)現(xiàn),、不需要復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議控制,，能夠在相同的傳輸帶寬下達(dá)到更高的有效速率；3）反射內(nèi)存網(wǎng)對數(shù)據(jù)的各種處理是通過硬件電路實(shí)現(xiàn),，在固定的時(shí)鐘頻率下周期工作,，沒有不確定的時(shí)間開銷,，確保數(shù)據(jù)處理的可預(yù)測性。 

三,、光纖反射內(nèi)存網(wǎng)與以太網(wǎng)比較 

1）實(shí)時(shí)性 

反射內(nèi)存（RFM）是基于環(huán)狀/星狀的，高速復(fù)制的共享內(nèi)存網(wǎng)絡(luò),。它支持不同總線結(jié)構(gòu)的多計(jì)算機(jī)系統(tǒng),，并且可以使用不同操作系統(tǒng)來共享高速的、穩(wěn)定速率的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù) 

基于反射內(nèi)存構(gòu)建的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)是一種強(qiáng)實(shí)時(shí)高帶寬局域網(wǎng)技術(shù),，在互連的計(jì)算機(jī)間提供高效的數(shù)據(jù)傳輸,。反射內(nèi)存網(wǎng)在所有互連的節(jié)點(diǎn)中虛擬出一段全局共享的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)存，在分布系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)內(nèi)存至內(nèi)存的通信,，因此應(yīng)用程序沒有軟件開銷,。每臺結(jié)點(diǎn)機(jī)上插一塊反射內(nèi)存卡，卡上帶有雙端口內(nèi)存,。每個(gè)節(jié)點(diǎn)機(jī)的各層應(yīng)用軟件可以直接讀寫反射內(nèi)存卡上內(nèi)存,。當(dāng)數(shù)據(jù)

反射內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)（RFM網(wǎng)絡(luò)）是基于環(huán)狀/星狀、高速復(fù)制的共享內(nèi)存網(wǎng)絡(luò),。它支持不同總線結(jié)構(gòu)的多計(jì)算機(jī)系統(tǒng),，并且可以使用不同的操作系統(tǒng)來共享高速的，穩(wěn)定速率的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),。

反射內(nèi)存可廣泛用于各種領(lǐng)域,，例如實(shí)時(shí)的飛行仿真器、核電站仿真器,、電訊,、高速過程控制（軋鋼廠和制鋁廠）、高速測試和測量以及軍事系統(tǒng),。

與那些需要為附加的軟件開發(fā)時(shí)間,，測試，維護(hù),，文檔,，以及額外的CPU要求提供開銷的傳統(tǒng)的連接方法相比，RFM產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)提供了性價(jià)比極為優(yōu)越的高性能的選擇,。

　　反射內(nèi)存的優(yōu)點(diǎn)：

■ 高速的,、基于2.12G波特率的網(wǎng)絡(luò)，大傳輸速率可達(dá)174Mbyte/s,；

■ 簡單易用,；　　

■ 與操作系統(tǒng)和處理器無關(guān)；　　

■ 徹底省去軟件開發(fā)開銷和周期,；　

■ 可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)連接的穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸,；　　

■ 可以與通用的計(jì)算機(jī)和總線連接,；　

■ 比標(biāo)準(zhǔn)通信和技術(shù)更為優(yōu)越；　　

■ 極短的數(shù)據(jù)傳輸延遲,；　　

■ 簡單的軟件,，較低的管理費(fèi)用和較高的抗干擾能力；　

■ 節(jié)點(diǎn)間距離可達(dá)10公里（單模）/300米（多模）,。
　　反射內(nèi)存實(shí)時(shí)網(wǎng)的特點(diǎn)

PCI5565 PCI-5565 PMC5565 VMIC5565 反射內(nèi)存 反射內(nèi)存卡 GE反射內(nèi)存 
反射內(nèi)存可用于所有使用以太網(wǎng),、光纖通道或其他串行網(wǎng)絡(luò)將計(jì)算機(jī)或可編程邏輯控制器連接在一起的應(yīng)用場合，但并非適用于所有應(yīng)用場合,。反射內(nèi)存與以實(shí)時(shí)交互作用為首要關(guān)注因素的系統(tǒng)關(guān)系為緊密,。在需要低延遲與高度通信的系統(tǒng)中，雖然反射內(nèi)存板價(jià)格高于性能較低的硬件,，但卻能在性能方面,，通過極高的易用性帶來豐厚回報(bào)。

沒有任何高性能局域網(wǎng)能像反射內(nèi)存這樣易于安裝和操作,。理想的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該允許所有計(jì)算機(jī)同時(shí)訪問彼此的內(nèi)存,。反射內(nèi)存通過在幾微妙內(nèi)賦予網(wǎng)絡(luò)上每臺計(jì)算機(jī)其他計(jì)算機(jī)內(nèi)存有效副本的方式接近了這個(gè)構(gòu)想，多可連接多達(dá)256臺計(jì)算機(jī),。由于內(nèi)存的全局屬性,，可能會有多臺計(jì)算機(jī)同時(shí)進(jìn)行訪問。所有CPU寫入該公共內(nèi)存空間的訪問都將被復(fù)制到網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)上,。反射內(nèi)存透明地監(jiān)測,、復(fù)制這個(gè)數(shù)據(jù)，這樣應(yīng)用便能在無軟件開銷懲罰的情況下共享該數(shù)據(jù),。操作系統(tǒng)與獨(dú)立處理器現(xiàn)在,，反射內(nèi)存硬件可用于VME、PCI/PCI-X,、PMC,、PCI Express和其他各種格式。

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