一、光纖網(wǎng)簡介
在半實(shí)物仿真系統(tǒng)等實(shí)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(shí)時性，而傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，如以太網(wǎng)、FDDI等在實(shí)時應(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)時性差，傳輸延遲較大且延遲具有不可預(yù)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(shí)時光纖反射內(nèi)存網(wǎng)（Reflective memory network簡稱實(shí)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(shí)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(yán)格的傳輸確定性和可預(yù)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(jī)負(fù)載輕、軟硬件平臺適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。
實(shí)時光纖反射內(nèi)存網(wǎng)（簡稱實(shí)時光纖網(wǎng)）由插在計算機(jī)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(diǎn)的光纖接口板的板載存儲器都有其他節(jié)點(diǎn)的共享數(shù)據(jù)拷貝，在邏輯上全網(wǎng)的所有節(jié)點(diǎn)共享同一塊存儲器，數(shù)據(jù)一點(diǎn)寫入，多點(diǎn)同時更新，通過這種方式實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的高速傳輸與共享。
二、實(shí)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(qiáng)的計算機(jī)，如天河系列等超級計算機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，但超級計算機(jī)研制周期長、成本大、應(yīng)用領(lǐng)域受限。為此，提出了集群系統(tǒng)概念，計算機(jī)集群系統(tǒng)是通過網(wǎng)絡(luò)將PC機(jī)或工作站連接起來組成計算系統(tǒng)。集群系統(tǒng)將一個任務(wù)并行在多臺計算機(jī)上執(zhí)行，組成一個實(shí)時系統(tǒng)。
在實(shí)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(wù)的完成時間是實(shí)時系統(tǒng)的決定性特征。根據(jù)實(shí)時性能的要求程度，實(shí)時系統(tǒng)可認(rèn)為兩類，即軟實(shí)時和硬實(shí)時系統(tǒng)。對于軟實(shí)時系統(tǒng)，要求事件相應(yīng)是實(shí)時的，但并不是嚴(yán)格強(qiáng)制的。但是，對于硬實(shí)時系統(tǒng)來講，每個任務(wù)都有一個處理截止事件，任務(wù)在規(guī)定的時間內(nèi)完成，否則會影響全局任務(wù)的完成，給系統(tǒng)帶來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)時系統(tǒng)都采用硬實(shí)時系統(tǒng)，因為具有更強(qiáng)的實(shí)時性能。實(shí)時系統(tǒng)的應(yīng)用需要實(shí)時互聯(lián)，構(gòu)建實(shí)時網(wǎng)絡(luò)，完成數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的實(shí)時傳輸。
實(shí)時網(wǎng)絡(luò)具備高速、可靠、可預(yù)測三個特點(diǎn)，重要的是通信的可預(yù)測性，可預(yù)測性是指實(shí)時網(wǎng)絡(luò)中各個節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間是確定的。隨著實(shí)時網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，目前已不僅僅局限于計算機(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(diǎn)只訪問自己的本地內(nèi)存，不存在內(nèi)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(shí)時網(wǎng)絡(luò)的主要設(shè)計方式。
實(shí)時網(wǎng)絡(luò)要高速、可靠、可預(yù)測這三大指標(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(jī)制、FC協(xié)議采用令牌環(huán)仲裁等）進(jìn)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(shí)時網(wǎng)絡(luò)的一種設(shè)計思想，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，整個過程具有很低的實(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)對數(shù)據(jù)的各種處理是通過硬件電路實(shí)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(yù)測性。
三、光纖反射內(nèi)存網(wǎng)與以太網(wǎng)比較
1）實(shí)時性
反射內(nèi)存（RFM）是基于環(huán)狀/星狀的，高速復(fù)制的共享內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)。它支持不同總線結(jié)構(gòu)的多計算機(jī)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(shí)時數(shù)據(jù)
基于反射內(nèi)存構(gòu)建的實(shí)時網(wǎng)絡(luò)是一種強(qiáng)實(shí)時高帶寬局域網(wǎng)技術(shù)，在互連的計算機(jī)間提供的數(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。

板載128Mbyte內(nèi)存或256M內(nèi)存
　　2. 網(wǎng)絡(luò)傳輸高速，實(shí)時，確定
　　3. 高速光纖網(wǎng)絡(luò)波特率可達(dá)2.125G
　　4. 低延遲率：節(jié)點(diǎn)間百納秒級延遲
　　5. 數(shù)據(jù)可以在256個立系統(tǒng)（節(jié)點(diǎn)）間共享
　　6. 與操作系統(tǒng)，處理器和總線方式無關(guān)
　　7. 傳輸距離：多模高300米，單模可達(dá)10公里
　　8. 網(wǎng)絡(luò)中斷能力–點(diǎn)到點(diǎn)或廣播中斷
　　9. 在PCI, PMC, CPCI及VME平臺間數(shù)據(jù)可自由進(jìn)行交換
　　10. 支持PCI64位66M傳輸，支持3.3或5V總線電平。
　　11. 錯誤檢測功能
　　12. 冗余傳輸模式
　　13. 數(shù)據(jù)包長度為4到64BYTES
　　14. 兩個立的DMA通道
　　15. 支持DMA和PIO模式傳輸
　　16. 節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)傳輸過程無需CPU參與，易于使用
　　17. 支持WindowsNT,Windows 2000,VxWorks和Linux等OS
　　這樣做的問題是 不同計算機(jī)的字節(jié)排序可能會不同，不同的機(jī)器間通訊時，需要作字節(jié)排序的轉(zhuǎn)換工作，在 GE FUNAC 的反射內(nèi)存中，這一轉(zhuǎn)換由反射內(nèi)存板自動完成，不需要軟件開銷。
　　l 確定的數(shù)據(jù)傳輸時間
　　當(dāng)數(shù)據(jù)被寫入本地的反射內(nèi)存卡的內(nèi)存中時，就被同時傳輸?shù)狡渌噙B的計算機(jī)上，沒有軟件延遲，硬件延遲固定且極小。5565 系列反射內(nèi)存卡在節(jié)點(diǎn)間傳輸數(shù)據(jù)時只需 400 納秒。這種確定的時間延遲為設(shè)計實(shí)時應(yīng)用提供了有效的
　　l 經(jīng)濟(jì)、
許多系統(tǒng)設(shè)計人員往往希望在較短的時間內(nèi)，花費(fèi)盡量少的開銷實(shí)現(xiàn)一個集群系統(tǒng)，而大部分時間和開銷有花費(fèi)在系統(tǒng)互連的軟件和硬件上。在這種情況下，反射內(nèi)存卡是一種非常好的選擇。，反射內(nèi)存卡的數(shù)據(jù)傳輸速率是非常吸引人的，而且不需要象以太網(wǎng)樣需要多層協(xié)議。其次，反射內(nèi)存卡使用簡單，不需要開發(fā)額外的通訊軟件，這有利于提高系統(tǒng)的可靠性，另外，也節(jié)省了軟件的開發(fā)費(fèi)用。