分布式實(shí)時(shí)飛行仿真中的聯(lián)接技術(shù)

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1、Vol.23No.3第23卷第3期飛行力學(xué)2005年9月FLIGHTDYNAMICSSep.2005分布式實(shí)時(shí)飛行仿真中的聯(lián)接技術(shù)王曉東，唐碩(西北工業(yè)大學(xué)航天學(xué)院，陜西西安710072)摘要:分布式仿真系統(tǒng)可采用的聯(lián)接方式主要有物理共享內(nèi)存總線、消息傳遞網(wǎng)絡(luò)和復(fù)制共享內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)三種。物理共享內(nèi)存總線和消息傳遞網(wǎng)絡(luò)在分布式實(shí)時(shí)仿真中存在技術(shù)上的不足，但它們之間具有一定的互補(bǔ)性，復(fù)制共享內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)將它們兩者的優(yōu)點(diǎn)有機(jī)地結(jié)合起來，成為一種適用于實(shí)時(shí)系統(tǒng)分布式仿真的理想方式，文章對(duì)這些技術(shù)分別進(jìn)行了闡述。最后，針對(duì)分布式飛

2、行仿真的特殊要求，介紹了復(fù)制共享內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)的具體應(yīng)用。關(guān)鍵詞:分布式飛行仿真;復(fù)制共享內(nèi)存網(wǎng)絡(luò);反射內(nèi)存網(wǎng)絡(luò);廣播內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)中圖分類號(hào):TP391.9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1002-0853(2005)03-0093-04引言1分布式實(shí)時(shí)系統(tǒng)的聯(lián)接方式人在回路和硬件在回路的飛行仿真和訓(xùn)練系統(tǒng)分布式實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)的子系統(tǒng)間要通過實(shí)時(shí)通都屬于典型的實(shí)時(shí)系統(tǒng)。實(shí)時(shí)系統(tǒng)是指能夠在指定信設(shè)備聯(lián)接在一起，子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)傳輸要滿足以的或者確定的時(shí)間間隔內(nèi)(往往是毫秒甚至微秒級(jí))下要求:(1)傳輸時(shí)間延遲要求，即低數(shù)據(jù)等待時(shí)間，完成

3、特定功能并對(duì)外部或內(nèi)部做出同步或異步響應(yīng)使應(yīng)用到應(yīng)用(Application-to-Application)的時(shí)間的系統(tǒng)，系統(tǒng)的正確性不僅依賴于計(jì)算的邏輯結(jié)果，最短;(2)數(shù)據(jù)傳輸高可預(yù)見性要求，一個(gè)應(yīng)用程序而且依賴于結(jié)果產(chǎn)生的時(shí)間順序。隨著飛行仿真技所需的數(shù)據(jù)必須在指定的或可預(yù)見的時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)時(shí)獲術(shù)的發(fā)展，仿真系統(tǒng)的功能日益復(fù)雜。尤其對(duì)于實(shí)時(shí)得，并且在系統(tǒng)運(yùn)行的整個(gè)期間都必須做到這一點(diǎn);系統(tǒng)仿真來說，單機(jī)仿真平臺(tái)已經(jīng)很難滿足系統(tǒng)高(3)1/O處理透明性要求，實(shí)時(shí)系統(tǒng)是CPU敏感的，負(fù)荷計(jì)算量的要求，大多數(shù)的實(shí)時(shí)飛行

4、仿真應(yīng)用都要求CPU盡量用于執(zhí)行應(yīng)用模塊而不要過度分擔(dān)需要采用分布式仿真技術(shù)，以充分利用各功能模塊1/O處理的任務(wù)，這意味著與1/O相關(guān)的處理需要可以并行處理的好處。放在主機(jī)CPU以外獨(dú)立進(jìn)行。分布式仿真采用一致的結(jié)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)和算法，通過1.1物理共享內(nèi)存總線技術(shù)網(wǎng)絡(luò)將分散在不同地理位置的不同類型的仿真應(yīng)用和真實(shí)世界互聯(lián)，支持異地分布的真實(shí)的、虛擬的和物理共享內(nèi)存總線技術(shù)的主要特征是采用高速異構(gòu)的平臺(tái)級(jí)仿真應(yīng)用之間的數(shù)據(jù)交換和互操作，并行內(nèi)存總線，所有聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)都通過該總線訪建立一種人可以參與交互的綜合仿真環(huán)境。

5、然而，異問一個(gè)公共的內(nèi)存模塊，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。地分布的特點(diǎn)也給分布式系統(tǒng)自身帶來了挑戰(zhàn)性的物理共享內(nèi)存總線除了能夠提供高速的數(shù)據(jù)通難題，怎樣來相互聯(lián)接這些分布的各仿真子系統(tǒng)，使信外，還具有如下一些優(yōu)點(diǎn):數(shù)據(jù)通信所需的軟件開得子系統(tǒng)之間的通訊不影響或者盡可能少地影響系銷小、軟件開發(fā)的難度和成本低、系統(tǒng)重配置和差錯(cuò)統(tǒng)整體的性能，成為系統(tǒng)制約實(shí)時(shí)性能的一個(gè)瓶頸。恢復(fù)快捷易行等。但物理共享內(nèi)存總線架構(gòu)也存在業(yè)界已經(jīng)嘗試了多種互聯(lián)的方式，這些方式各有其著致命的缺點(diǎn)，制約了它的應(yīng)用，如:內(nèi)存總線存在優(yōu)缺點(diǎn)，但是直到出現(xiàn)復(fù)制共享

6、內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之后，使用權(quán)爭(zhēng)奪問題，在大通信量傳輸時(shí)嚴(yán)重影響到數(shù)才使一般基于PC平臺(tái)的分布式實(shí)時(shí)仿真應(yīng)用從根據(jù)交換速度;計(jì)算機(jī)之間的物理距離受限制，可聯(lián)接本上成為可能[Eel的計(jì)算機(jī)數(shù)量很有限，并且只能使用單一硬件廠商收稿日期:2004-05-21;修訂日期:2005-06-17作者簡(jiǎn)介:王曉東(1972-)男，河南南陽(yáng)人，講師，博士研究生，主要從事虛擬樣機(jī)和分布式仿真研究;唐碩(1963-)男.四川達(dá)縣人，教授/博導(dǎo)，主要從事飛行器設(shè)計(jì)、虛擬樣機(jī)和飛行仿真研究.飛行力學(xué)第23卷的產(chǎn)品。用物理共享內(nèi)存總線那樣方便地

7、設(shè)計(jì)軟件，無(wú)需額外的軟件開銷，而且數(shù)據(jù)是通過更靈活配置的網(wǎng)絡(luò)1.2消息傳遞網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行傳輸?shù)?。在?fù)制共享內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)被非常迅消息傳遞網(wǎng)絡(luò)即一般意義上的局域網(wǎng)，最常見速而直接地傳遞，傳送的計(jì)算機(jī)僅僅做了一個(gè)高級(jí)的是以太網(wǎng)。在局域網(wǎng)中，所有的計(jì)算機(jī)通過通信鏈語(yǔ)言的賦值語(yǔ)句:A=B，變量A位于傳送計(jì)算機(jī)內(nèi)路傳遞消息包。存卡的某內(nèi)存地址上，該反射內(nèi)存卡以硬件方式自局域網(wǎng)克服了許多物理共享內(nèi)存總線架構(gòu)的局動(dòng)在網(wǎng)絡(luò)上傳輸數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)的地址，這個(gè)過程僅需限性，具有可以支持不同廠商硬件系統(tǒng)的集成、大量要幾個(gè)微秒，網(wǎng)絡(luò)上全部其它

8、結(jié)點(diǎn)在它們共享的內(nèi)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的互聯(lián)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的遠(yuǎn)距離聯(lián)接等特存區(qū)域就有了變量A的相同值，并且接收到數(shù)據(jù)的點(diǎn)，并且成本比較低廉，這些特點(diǎn)是很多分布式仿真內(nèi)存卡將變量A的值B寫人與該計(jì)算機(jī)共享內(nèi)存應(yīng)用所必需的。然而，局域網(wǎng)同樣也具有自身的局限同樣的地址單元?？刂菩盘?hào)在復(fù)制共享內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)上性，是實(shí)時(shí)仿真所不能容忍的，其中包括:數(shù)據(jù)通信的傳輸與數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋C(jī)制是一樣的，中斷信號(hào)可以