一、光纖網(wǎng)簡介
在半實物仿真系統(tǒng)等實時系統(tǒng)中，要求系統(tǒng)各部分之間的數(shù)據(jù)傳輸具有很高的實時性，而傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，如以太網(wǎng)、FDDI等在實時應用中存在以下缺點：（1）數(shù)據(jù)傳輸速率不高；（2）數(shù)據(jù)傳輸實時性差，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)議來完成，通訊效率較低。
實時光纖反射內(nèi)存網(wǎng)（Reflective memory network簡稱實時光纖網(wǎng)）是一種基于高速光纖網(wǎng)絡(luò)共享存儲技術(shù)的實時網(wǎng)絡(luò)。與傳統(tǒng)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(shù)據(jù)傳輸速度高、通信協(xié)議簡單、宿主機負載輕、軟硬件平臺適應性強等特點。
實時光纖反射內(nèi)存網(wǎng)（簡稱實時光纖網(wǎng)）由插在計算機內(nèi)的光纖接口板通過光纖線連接在一起，形成一個環(huán)網(wǎng)（如圖1），每個節(jié)點的光纖接口板的板載存儲器都有其他節(jié)點的共享數(shù)據(jù)拷貝，在邏輯?*乃薪詰愎蠶磽豢櫬媧⑵鰨菀壞閾慈耄嗟閫備攏ü庵址絞絞迪至聳蕕母咚俅溆牘蠶懟?
二、實時網(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、成本大、應用**域受限。為此，提出了集群系統(tǒng)概念，計算機集群系統(tǒng)是通過網(wǎng)絡(luò)將PC機或工作站連接起來組成高性能計算系統(tǒng)。集群系統(tǒng)將一個任務并行在多臺計算機上執(zhí)行，組成一個實時系統(tǒng)。
在實時系統(tǒng)中，系統(tǒng)**終結(jié)果的正確性不僅依賴于每一步計算得到的邏輯結(jié)果，而且依賴于得到結(jié)果的時刻，任務的完成時間是實時系統(tǒng)的決定性特征。根據(jù)實時性能的要求程度，實時系統(tǒng)可認為兩類，即軟實時和硬實時系統(tǒng)。對于軟實時系統(tǒng)，要求事件相應是實時的，但并不是嚴格強制的。但是，對于硬實時系統(tǒng)來講，每個任務都有一個處理截止事件，任務必須在規(guī)定的時間內(nèi)完成，否則會影響全局任務的完成，給系統(tǒng)帶來不希望的破壞或者造成不可恢復的災難性后果。目前許多實時系統(tǒng)都采用硬實時系統(tǒng)，因為具有更強的實時性能。實時系統(tǒng)的應用需要實時互聯(lián)，構(gòu)建實時網(wǎng)絡(luò)，完成數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間的實時傳輸。
實時網(wǎng)絡(luò)必須具備高速、可靠、可預測三個特點，**重要的是通信的可預測性，可預測性是指實時網(wǎng)絡(luò)中各個節(jié)點之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間是確定的。隨著實時網(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(tǒng)的互聯(lián)，而是廣泛地應用在各種具有實時需求的互聯(lián)系統(tǒng)中，如半實物仿真、高速數(shù)據(jù)獲取等。
實時網(wǎng)絡(luò)發(fā)展過程中，出現(xiàn)過兩種設(shè)計思路：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)存體系中每個節(jié)點只訪?*約旱謀鏡嗇詿媯淮嬖諛詿嬲加諧逋唬捎謖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?
實時網(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，F(xiàn)C）協(xié)議等，在可預測性上很差，****是因為通過設(shè)備驅(qū)動和軟件網(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/沖突檢測機制、FC協(xié)議采用令**環(huán)仲裁等）進一步增加了傳輸時間的不確定性。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)存硬實時網(wǎng)絡(luò)的一種設(shè)計思想，特點：1）反射內(nèi)存網(wǎng)硬件實現(xiàn)分布式RAM之間數(shù)據(jù)的傳輸、共享，整個過程具有很低的實現(xiàn)延遲；2）反射內(nèi)存網(wǎng)依靠硬件實現(xiàn)、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(nèi)存網(wǎng)對數(shù)據(jù)的各種處理是通過硬件電路實現(xiàn)，在固定的時鐘頻率下周期工作，沒有不確定的時間開銷，確保數(shù)據(jù)處理的可預測性。
三、光纖反射內(nèi)存網(wǎng)與以太網(wǎng)比較
1）實時性
反射內(nèi)存（RFM）是基于環(huán)狀/星狀的，高速復制的共享內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)。它支持不同總線結(jié)構(gòu)的多計算機系統(tǒng)，并且可以使用不同操作系統(tǒng)來共享高速的、穩(wěn)定速率的實時數(shù)據(jù)
基于反射內(nèi)存構(gòu)建的實時網(wǎng)絡(luò)是一種強實時高帶寬局域網(wǎng)技術(shù)，在互連的計算機間提供高效的數(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)中實現(xiàn)內(nèi)存至內(nèi)存的通信，因此應用程序沒有軟件開銷。每臺結(jié)點機上插一塊反射內(nèi)存卡，卡上帶有雙端口內(nèi)存。每個節(jié)點機的各層應用軟件可以直接讀寫反射內(nèi)存卡上內(nèi)存。當數(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)的多計算機系統(tǒng)，并且可以使用不同的操作系統(tǒng)來共享高速的，穩(wěn)定速率的實時數(shù)據(jù)。
反射內(nèi)存可廣泛用于各種**域，例如實時的飛行仿真器、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)時間，測試，維護，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)提供了性價比極為**越的高性能的選擇。
反射內(nèi)存的**點：
■ 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；
■ 可以實現(xiàn)實時連接的穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸；
■ 可以與通用的計算機和總線連接；
■ 比標準通信和技術(shù)更為**越；
■ 極短的數(shù)據(jù)傳輸延遲；
■ 簡單的軟件，較低的管理費用和較高的抗干擾能力；
■ 節(jié)點間距離可達10公里（單模）/300米（多模）。
反射內(nèi)存實時網(wǎng)的特點
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