VMIPCI5565反射內存卡優(yōu)勢

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)絡技術，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)絡通信需要借助多種網(wǎng)絡協(xié)議來完成，通訊效率較低。

實時光纖反射內存網(wǎng)（Reflective memory network簡稱實時光纖網(wǎng)）是一種基于高速光纖網(wǎng)絡共享存儲技術的實時網(wǎng)絡。與傳統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)技術相比，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。

實時光纖反射內存網(wǎng)（簡稱實時光纖網(wǎng)）由插在計算機內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，在邏輯上全網(wǎng)的所有節(jié)點共享同一塊存儲器，數(shù)據(jù)一點寫入，多點同時更新，通過這種方式實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的高速傳輸與共享。

二、實時網(wǎng)絡需求

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、應用領域受限。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)最終結果的正確性不僅依賴于每一步計算得到的邏輯結果，而且依賴于得到結果的時刻，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)，構建實時網(wǎng)絡，完成數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡節(jié)點間的實時傳輸。

實時網(wǎng)絡必須具備高速、可靠、可預測三個特點，最重要的是通信的可預測性，可預測性是指實時網(wǎng)絡中各個節(jié)點之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間是確定的。隨著實時網(wǎng)絡應用領域的不斷擴展，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)絡發(fā)展過程中，出現(xiàn)過兩種設計思路：基于單一總線的多CPU共享全局內存和基于網(wǎng)絡的分布式內存：

相比基于單一總線的多CPU共享全局內存系統(tǒng)，在基于網(wǎng)絡的分布式內存體系中每個節(jié)點只訪問自己的本地內存，不存在內存占有沖突，由于這種方式能夠避免大量的總線仲裁控制時間而成為實時網(wǎng)絡的主要設計方式。

實時網(wǎng)絡要保證高速、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，首先是因為通過設備驅動和軟件網(wǎng)絡協(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)議采用令牌環(huán)仲裁等）進一步增加了傳輸時間的不確定性。光纖反射內存網(wǎng)很好的解決了上述問題。

反射內存網(wǎng)是基于網(wǎng)絡的分布式內存硬實時網(wǎng)絡的一種設計思想，特點：1）反射內存網(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）反射內存網(wǎng)依靠硬件實現(xiàn)、不需要復雜的網(wǎng)絡協(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(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、光纖反射內存網(wǎng)與以太網(wǎng)比較

1）實時性

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。它支持不同總線結構的多計算機系統(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)

基于反射內存構建的實時網(wǎng)絡是一種強實時高帶寬局域網(wǎng)技術，在互連的計算機間提供高效的數(shù)據(jù)傳輸。反射內存網(wǎng)在所有互連的節(jié)點中虛擬出一段全局共享的網(wǎng)絡內存，在分布系統(tǒng)中實現(xiàn)內存至內存的通信，因此應用程序沒有軟件開銷。每臺結點機上插一塊反射內存卡，卡上帶有雙端口內存。每個節(jié)點機的各層應用軟件可以直接讀寫反射內存卡上內存。當數(shù)據(jù)

隨著科技的不斷進步，在許多領域，為了盡量縮短整套系統(tǒng)的響應延時，避免網(wǎng)絡通信的不可預測性，提高系統(tǒng)的逼真度，很多網(wǎng)絡都采用了先進的實時網(wǎng)絡技術。近年來，關于構建實時網(wǎng)絡的核心部件反射內存卡一直受到國外技術的束縛，對于眾多科研、試驗項目產生了較大影響。根據(jù)近年來各大院所機構的實際需求，努力開發(fā)，成功研制出第一塊真正國產反射內存產品—“spider”反射內存。

如何保證系統(tǒng)節(jié)點間的高速實時互連？如何實現(xiàn)多余度系統(tǒng)從電源到控制器的全面冗余？全新的"spider"反射內存皆能做到。獨家創(chuàng)新設計的總線公共存儲策略，多達1Ｇ內存；性能優(yōu)異的2.5Ｇ光纖鏈路；極低的200ns延遲；尤其可靠的冗余IP核，各項先進技術，將總線控制提升到全新高度。“spider”反射內存一經(jīng)問市，隨即投入相關院所的科研項目中，取得了院所領導及員工的一致好評。在保證技術穩(wěn)定的前提下，本公司繼續(xù)進行產品開發(fā)。特別針對個別領域的特型板卡、定制功能推出多款系列產品來滿足客戶需求。

產品技術特點如下：

?  可靠的冗余IP核設計，實現(xiàn)多余度系統(tǒng)從電源到控制器，接口的全面冗余；

?  傳輸速率優(yōu)勢明顯，極短的數(shù)據(jù)傳輸延遲，可以實現(xiàn)實時連接的穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸；

?  網(wǎng)絡傳輸延遲小，適合于多節(jié)點大量數(shù)據(jù)的實時傳輸，節(jié)點數(shù)可達128個；

?  完全國內自主研發(fā)，自主產權，如果所建立的系統(tǒng)需要擴展，能夠得到有效的保證；

?  系統(tǒng)集成簡單，系統(tǒng)擴展空間大，可擴充性強，可無縫升級到多余度模式；

?  高速的、基于2.5G波特率的總線；

?  與操作系統(tǒng)和處理器無關，可以與通用的計算機和總線連接；

?  徹底省去軟件開發(fā)開銷和周期；

?  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）