一、光纖網(wǎng)簡(jiǎn)介
在半實(shí)物仿真系統等實(shí)時(shí)系統中，要求系統各部分之間的數據傳輸具有很高的實(shí)時(shí)性，而傳統的網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，如以太網(wǎng)、FDDI等在實(shí)時(shí)應用中存在以下缺點(diǎn)：（1）數據傳輸速率不高；（2）數據傳輸實(shí)時(shí)性差，傳輸延遲較大且延遲具有不可預測性；（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)光纖反射內存網(wǎng)（Reflective memory network簡(jiǎn)稱(chēng)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 )。與傳統的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相比，它除了具有嚴格的傳輸確定性和可預測性外，還具有數據傳輸速度高、通信協(xié)議簡(jiǎn)單、宿主機負載輕、軟硬件平臺適應性強等特點(diǎn)。
實(shí)時(shí)光纖反射內存網(wǎng)（簡(jiǎn)稱(chēng)實(shí)時(shí)光纖網(wǎng)）由插在計算機內的光纖接口板通過(guò)光纖線(xiàn)連接在一起，形成一個(gè)環(huán)網(wǎng)（如圖1），每個(gè)節點(diǎn)的光纖接口板的板載存儲器都有其他節點(diǎn)的共享數據拷貝，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
為提升計算能力，人們自然地想到研發(fā)性能更強的計算機，如天河系列等超級計算機應運而生，但超級計算機研制周期長(cháng)、成本大、應用**域受限。為此，提出了集群系統概念，計算機集群系統是通過(guò)網(wǎng)絡(luò )將PC機或工作站連接起來(lái)組成高性能計算系統。集群系統將一個(gè)任務(wù)并行在多臺計算機上執行，組成一個(gè)實(shí)時(shí)系統。
在實(shí)時(shí)系統中，系統**終結果的正確性不僅依賴(lài)于每一步計算得到的邏輯結果，而且依賴(lài)于得到結果的時(shí)刻，任務(wù)的完成時(shí)間是實(shí)時(shí)系統的決定性特征。根據實(shí)時(shí)性能的要求程度，實(shí)時(shí)系統可認為兩類(lèi)，即軟實(shí)時(shí)和硬實(shí)時(shí)系統。對于軟實(shí)時(shí)系統，要求事件相應是實(shí)時(shí)的，但并不是嚴格強制的。但是，對于硬實(shí)時(shí)系統來(lái)講，每個(gè)任務(wù)都有一個(gè)處理截止事件，任務(wù)必須在規定的時(shí)間內完成，否則會(huì )影響全局任務(wù)的完成，給系統帶來(lái)不希望的破壞或者造成不可恢復的災難性后果。目前許多實(shí)時(shí)系統都采用硬實(shí)時(shí)系統，因為具有更強的實(shí)時(shí)性能。實(shí)時(shí)系統的應用需要實(shí)時(shí)互聯(lián)，構建實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò )，完成數據在網(wǎng)絡(luò )節點(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、可預測三個(gè)特點(diǎn)，**重要的是通信的可預測性，可預測性是指實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò )中各個(gè)節點(diǎn)之間數據傳輸的時(shí)間是確定的。隨著(zhù)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò )應用**域的不斷擴展，目前已不僅僅局限于計算機集群系統的互聯(lián)，而是廣泛地應用在各種具有實(shí)時(shí)需求的互聯(lián)系統中，如半實(shí)物仿真、高速數據獲取等。
實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò )發(fā)展過(guò)程中，出現過(guò)兩種設計思路：基于單一總線(xiàn)的多CPU共享全局內存和基于網(wǎng)絡(luò )的分布式內存：
相比基于單一總線(xiàn)的多CPU共享全局內存系統，在基于網(wǎng)絡(luò )的分布式內存體系中每個(gè)節點(diǎn)只訪(fǎng)?*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、可預測這三大指標，但千兆以太網(wǎng)、光纖通道（Fiber
Channel，FC）協(xié)議等，在可預測性上很差，****是因為通過(guò)設備驅動(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(kāi)銷(xiāo)，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載波監聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)/沖突檢測機制、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。光纖反射內存網(wǎng)很好的解決了上述問(wèn)題。
反射內存網(wǎng)是基于網(wǎng)絡(luò )的分布式內存硬實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò )的一種設計思想，特點(diǎn)：1）反射內存網(wǎng)硬件實(shí)現分布式RAM之間數據的傳輸、共享，整個(gè)過(guò)程具有很低的實(shí)現延遲；2）反射內存網(wǎng)依靠硬件實(shí)現、不需要復雜的網(wǎng)絡(luò )協(xié)議控制，能夠在相同的傳輸帶寬下達到更高的有效速率；3）反射內存網(wǎng)對數據的各種處理是通過(guò)硬件電路實(shí)現，在固定的時(shí)鐘頻率下周期工作，沒(méi)有不確定的時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)，確保數據處理的可預測性。
三、光纖反射內存網(wǎng)與以太網(wǎng)比較
1）實(shí)時(shí)性
反射內存（RFM）是基于環(huán)狀/星狀的，高速復制的共享內存網(wǎng)絡(luò )。它支持不同總線(xiàn)結構的多計算機系統，并且可以使用不同操作系統來(lái)共享高速的、穩定速率的實(shí)時(shí)數據
基于反射內存構建的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò )是一種強實(shí)時(shí)高帶寬局域網(wǎng)技術(shù)，在互連的計算機間提供高效的數據傳輸。反射內存網(wǎng)在所有互連的節點(diǎn)中虛擬出一段全局共享的網(wǎng)絡(luò )內存，在分布系統中實(shí)現內存至內存的通信，因此應用程序沒(méi)有軟件開(kāi)銷(xiāo)。每臺結點(diǎn)機上插一塊反射內存卡，卡上帶有雙端口內存。每個(gè)節點(diǎn)機的各層應用軟件可以直接讀寫(xiě)反射內存卡上內存。當數據
反射內存網(wǎng)絡(luò )（RFM網(wǎng)絡(luò )）是基于環(huán)狀/星狀、高速復制的共享內存網(wǎng)絡(luò )。它支持不同總線(xiàn)結構的多計算機系統，并且可以使用不同的操作系統來(lái)共享高速的，穩定速率的實(shí)時(shí)數據。
反射內存可廣泛用于各種**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(chǎng)和制鋁廠(chǎng)）、高速測試和測量以及軍事系統。
與那些需要為附加的軟件開(kāi)發(fā)時(shí)間，測試，維護，文檔，以及額外的CPU要求提供開(kāi)銷(xiāo)的傳統的連接方法相比，RFM產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò )提供了性?xún)r(jià)比極為**越的高性能的選擇。
反射內存的**點(diǎn)：
■ 高速的、基于2.12G波特率的網(wǎng)絡(luò )，**大傳輸速率可達174Mbyte/s；
■ 簡(jiǎn)單易用；
■ 與操作系統和處理器無(wú)關(guān)；
■ 徹底省去軟件開(kāi)發(fā)開(kāi)銷(xiāo)和周期；
■ 可以實(shí)現實(shí)時(shí)連接的穩定的數據傳輸；
■ 可以與通用的計算機和總線(xiàn)連接；
■ 比標準通信和技術(shù)更為**越；
■ 極短的數據傳輸延遲；
■ 簡(jiǎn)單的軟件，較低的管理費用和較高的抗干擾能力；
■ 節點(diǎn)間距離可達10公里（單模）/300米（多模）。
反射內存實(shí)時(shí)網(wǎng)的特點(diǎn)
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