反射內(nèi)存網(wǎng)的原理 

反射內(nèi)存網(wǎng)  (RMN，Reflective  Memory  Network) 是一種高速的實時網(wǎng)絡(luò)，它允許采用不同的 

總線結(jié)構(gòu)和不同的操作系統(tǒng)的計算機(jī)以確定的速率分享實時的數(shù)據(jù)。反射內(nèi)存網(wǎng)不僅具有嚴(yán)格的傳 

輸確定性和可預(yù)測性，而且具有高速、主機(jī)負(fù)載輕、軟硬件兼容性強(qiáng)、易于使用、可靠的傳輸糾錯 

能力、支持中斷信號傳輸?shù)忍攸c。現(xiàn)在有很多該類型的實時網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品。如 Systran 公司的 SCRAMNet、 

VMIC 公司的 RTNet 和早期 DEC 的 MemoryChannel 都是流行一時的反射內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品。由于現(xiàn)有的許 

多飛行仿真系統(tǒng)中采用的大多是 VMIC 公司的產(chǎn)品，所以本文主要以 VMIC 公司的反射內(nèi)存板為主進(jìn) 

行研究討論。 

反射內(nèi)存網(wǎng)主要是由反射內(nèi)存板通過光纖等傳輸介質(zhì)連接而成的，網(wǎng)上的每臺計算機(jī)插入一塊 

反射內(nèi)存板形成各個節(jié)點，而每個節(jié)點的反射內(nèi)存板上的存儲器中都有反射內(nèi)存網(wǎng)上其它節(jié)點的共 

享數(shù)據(jù)拷貝。反射內(nèi)存板可以插在多種總線的主板上，如 VME、PCI、CompactPCI 等。每個反射內(nèi)存 

板都占有一段內(nèi)存地址，網(wǎng)上任何計算機(jī)向本地反射內(nèi)存板寫數(shù)據(jù)時，該數(shù)據(jù)和相應(yīng)內(nèi)存地址被廣 

播到網(wǎng)上所有其他反射內(nèi)存板并存儲在相同的位置。所以計算機(jī)將數(shù)據(jù)寫入其本地反射內(nèi)存板后的 

極短時間內(nèi)，網(wǎng)上所有計算機(jī)都可以訪問這個新數(shù)據(jù)。反射內(nèi)存板使用簡單的讀寫方式，反射內(nèi)存 

網(wǎng)上的數(shù)據(jù)傳輸是純硬件操作，不需要考慮網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議，軟件上只需要幾行代碼就可完成對反

射內(nèi)存板的讀、寫操作，因此它與以太網(wǎng)等其他傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相比具有更低的數(shù)據(jù)傳輸延遲、更快的傳

輸速度，更簡單靈活的使用操作，可以滿足實時系統(tǒng)快速反應(yīng)周期的要求，而采用其他網(wǎng)絡(luò)就很難

滿足這種要求。

反射內(nèi)存網(wǎng)的物理拓樸結(jié)構(gòu)主要有兩種：一種為星型結(jié)構(gòu)（如圖 1）；另一種為環(huán)型結(jié)構(gòu)（如圖

2）。環(huán)型結(jié)構(gòu)的優(yōu)點為不需要光纖  Hub、光纖使用量少、節(jié)省經(jīng)費；缺點是每個節(jié)點有延時，網(wǎng)絡(luò)

中某一個節(jié)點設(shè)備故障或掉電都將影響整個網(wǎng)絡(luò)的正常工作。星型結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是需要一個專門的光

纖 Hub、消除了單點失效、實現(xiàn)了故障隔離，與環(huán)型結(jié)構(gòu)相比具有更小的延時；缺點是網(wǎng)絡(luò)中的 Hub 

一旦發(fā)生故障，整個網(wǎng)絡(luò)將會癱瘓，另外光纖使用量多，所需經(jīng)費較多。

為了便于研究討論，下面就以某新型飛機(jī)仿真模擬系統(tǒng)其中一個子系統(tǒng)的高速反射內(nèi)存網(wǎng)的構(gòu)

建為例，對反射內(nèi)存網(wǎng)實時通信技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用研究。該系統(tǒng)中由若干個 VMICPCI－5588、VMICVME－

5588 的反射內(nèi)存板建成一個環(huán)型反射內(nèi)存網(wǎng)，大量的數(shù)據(jù)通過反射內(nèi)存網(wǎng)進(jìn)行實時更新、傳輸。

VMICPCI－5588 和 VMICVME－5588 是 VMC 公司的反射內(nèi)存網(wǎng)的主品，提供了 ST 的光纖接口，

光纖傳輸帶寬為 1.2Gbaud，實際網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸率為 29.5MBps，支持 256 個節(jié)點，兩節(jié)點間距離

***長支持 1000 英尺（304.8 米），板上存儲器大小為１MB（***多可達(dá)到 16MB）。該仿真模擬系統(tǒng)除了

航電系統(tǒng)計算機(jī)支持 VME 總線外，其他計算機(jī)都支持 PCI 總線，把反射內(nèi)存板插入相應(yīng)的計算機(jī)后，

可通過光纖把它們連成一個完整的整體。整個環(huán)型反射內(nèi)存網(wǎng)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖 2 所示。

構(gòu)建一個環(huán)型反射內(nèi)存網(wǎng)主要是設(shè)置反射內(nèi)存板和光纖連接。在反射內(nèi)存板中有許多跳線可以

設(shè)置，一般只須使用缺省設(shè)置即可。需要設(shè)置的主要有以下兩個：在 E１跳線中設(shè)置板卡的 ID 號，

不同節(jié)點的反射內(nèi)存板要有不同的 ID 號，特別是當(dāng)某節(jié)點的反射內(nèi)存板出現(xiàn)故障需更換時，新反射

內(nèi)存板上的  ID 號設(shè)置必須與舊反射內(nèi)存板*，否則將無法正常使用；E3  的跳線中設(shè)置是否為冗

余傳輸，冗余傳輸可以防止傳輸出錯，保證傳輸?shù)目煽啃浴?/span>VMICPCI－5588  反射內(nèi)存板插入機(jī)器的

任意一個 PCI 槽即可，作為典型的 PCI 產(chǎn)品，系統(tǒng)可以自動識別，其驅(qū)動程序根據(jù)提示一步步安裝

即可。VMICVME－5588  反射內(nèi)存板的安裝可根據(jù)說明進(jìn)行安裝。進(jìn)行環(huán)型連接時，光纖須按收發(fā)順

序接好。由于 VMICXXX－5588 系列不支持星型連接，所以如果需要進(jìn)行星型連接的話，可采用 VMICXXX 

－5565  等其它系列的反射內(nèi)存網(wǎng)產(chǎn)品。當(dāng)進(jìn)行星型連接時，除了要設(shè)置  ID 號外，只要將光纖連接

到光纖 Hub 上即可。在進(jìn)行星型連接時，還要注意一點，就是光纖Hub 的波特率必須與反射內(nèi)存板

匹配，否則將無法進(jìn)行通信。

在分布式交互仿真日益發(fā)展的今天，要求把不同用途的仿真平臺集成在一起。那么兩個采用不

同反射內(nèi)存網(wǎng)拓樸結(jié)構(gòu)的仿真系統(tǒng)如何進(jìn)行集聯(lián)呢？由于環(huán)型連接采用的反射內(nèi)存板與星型連接的

反射內(nèi)存板是不同的，所以它們之間的分布交互式連接是不能直接用光纖簡單進(jìn)行連接的，而是需

要一座"橋梁"在中間幫助它們進(jìn)行"溝通"。這座"橋梁"的作用可通過一臺計算機(jī)來實現(xiàn)。假設(shè)

環(huán)型連接采用的是 VMICXXX－5588 系列的反射內(nèi)存板，而星型連接采用的是 VMICXXX－5565 系列的

        新的主流半實物實時仿真系統(tǒng)都是基于5565系列反射內(nèi)存網(wǎng)。PCI-5565PIORC,PMC-5565PIORC,PCIE-5565，VME5565這一系列板卡支持多種硬件平臺和多種操作系統(tǒng)，經(jīng)過多年的驗證，5565PIORC系列反射內(nèi)存卡提供了更高的集成度和更高的可靠性。
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        反射內(nèi)存卡-實時仿真技術(shù)網(wǎng)）的成立正是為了推動國內(nèi)反射內(nèi)存產(chǎn)品的研究、發(fā)展與應(yīng)用。主要研究反射內(nèi)存技術(shù)，高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，接口內(nèi)存讀寫機(jī)制，實時操作系統(tǒng)中的應(yīng)用。包括經(jīng)典分布式仿真系統(tǒng)，過程控制，數(shù)據(jù)采集，半實物仿真和抗干擾遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖褂冒咐?/span>

 反射內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)是一種特殊類型的共享內(nèi)存系統(tǒng)，旨在使多個獨立計算機(jī)共享通用數(shù)據(jù)集。反射內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)可在每個子系統(tǒng)中保存整個共享內(nèi)存的獨立備份。每個子系統(tǒng)均享有充分且不受限制的訪問權(quán)限，還能以*的本地內(nèi)存寫入速度修改本地數(shù)據(jù)集。當(dāng)數(shù)據(jù)寫入本地反射內(nèi)存?zhèn)浞荩咚龠壿嬐綄⑵鋫鬏斨镰h(huán)狀網(wǎng)絡(luò)的下一個節(jié)點。每個后續(xù)節(jié)點同時將這個新數(shù)據(jù)寫入本地備份，然后將其發(fā)送至環(huán)網(wǎng)的下一個節(jié)點。當(dāng)信息回到初始節(jié)點時便會被從網(wǎng)絡(luò)中移除，然后，根據(jù)特定硬件與節(jié)點數(shù)目，網(wǎng)絡(luò)上的所有計算機(jī)幾個微妙之內(nèi)便會在同一地址擁有相同數(shù)據(jù)。本地處理器無需接入網(wǎng)絡(luò)便能在任意時間讀取這些數(shù)據(jù)。通過這種方式，每臺計算機(jī)便可始終擁有共享內(nèi)存集的本地備份。在本例的四個節(jié)點中，所有計算機(jī)只需2.1 μs便可接收到寫入反射內(nèi)存中的數(shù)據(jù)。

假設(shè)線纜長度較短、數(shù)據(jù)包規(guī)格大且無網(wǎng)絡(luò)流量，這種延遲計算便可能成立。線纜長度與網(wǎng)絡(luò)流量能夠增加延遲，但只要網(wǎng)絡(luò)帶寬沒有超限，延遲就不會出現(xiàn)明顯增加。反射內(nèi)存板（節(jié)點）包括本地內(nèi)存、嵌入式接口以及可為主機(jī)與反射內(nèi)存提供訪問通道的仲裁邏輯。反射內(nèi)存板可物理安裝或連接至各種計算機(jī)總線中，包括VME, PCI/PCI-X, CompactPCI, PCI Express或其他能夠集成PMC槽的標(biāo)準(zhǔn)/系統(tǒng)。這就使得熱門工作站可通過反射內(nèi)存與單板計算機(jī)實現(xiàn)連接，無需考慮互用性。