一、光纖網(wǎng)簡(jiǎn)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(cè)性；（3）網(wǎng)絡(luò)通信需要借助多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議來(lái)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(jiǎn)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(chǔ)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(cè)性外，還具有數(shù)據(jù)傳輸速度高、通信協(xié)議簡(jiǎn)單、宿主機(jī)負(fù)載輕、軟硬件平臺(tái)適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。
實(shí)時(shí)光纖反射內(nèi)存網(wǎng)（簡(jiǎn)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(guò)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(chǔ)器都有其他節(jié)點(diǎn)的共享數(shù)據(jù)拷貝，在邏輯?*乃薪詰愎蠶磽豢櫬媧⑵鰨菀壞閾慈�，多甸�備攏ü庵址絞絞迪至聳蕕母咚俅溆牘蠶懟?
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)，如天河系列等超級(jí)計(jì)算機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，但超級(jí)計(jì)算機(jī)研制周期長(zhǎng)、成本大、應(yīng)用**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(guò)網(wǎng)絡(luò)將PC機(jī)或工作站連接起來(lái)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(tái)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(duì)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(duì)于硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)來(lái)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(huì)影響全局任務(wù)的完成，給系統(tǒng)帶來(lái)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(cè)三個(gè)特點(diǎn)，**重要的是通信的可預(yù)測(cè)性，可預(yù)測(cè)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**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(guò)程中，出現(xiàn)過(guò)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?*約旱謀鏡嗇詿媯淮嬖諛詿嬲加諧逋�，由又q庵址絞僥芄槐苊獯罅康淖芟咧儼每刂剖奔潿晌凳蓖緄鬧饕杓品絞健?
實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)要保證高速、可靠、可預(yù)測(cè)這三大指標(biāo)，但千兆以太網(wǎng)、光纖通道（Fiber
Channel，F(xiàn)C）協(xié)議等，在可預(yù)測(cè)性上很差，****是因?yàn)橥ㄟ^(guò)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(wèn)題（如千兆以太網(wǎng)GBE中采用CSMA/CD載波監(jiān)聽多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè)機(jī)制、FC協(xié)議采用令**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(wèn)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(guò)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(duì)數(shù)據(jù)的各種處理是通過(guò)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(cè)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?gòu)?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(lái)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(tái)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?gòu)?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(lái)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**域，例如實(shí)時(shí)的飛行仿真器、核電站仿真器、電訊、高速過(guò)程控制（軋鋼廠和制鋁廠）、高速測(cè)試和測(cè)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(cè)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**越的高性能的選擇。
反射內(nèi)存的**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(jiǎn)單易用；
■ 與操作系統(tǒng)和處理器無(wú)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**越；
■ 極短的數(shù)據(jù)傳輸延遲；
■ 簡(jiǎn)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)
[誠(chéng)信檔案]
