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(gè)獨(dú)立計(jì)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(gè)子系統(tǒng)中保存整個(gè)共享內(nèi)存的獨(dú)立備份。每個(gè)子系統(tǒng)均享有充分且不受限制的訪問(wèn)權(quán)限，還能以極高的本地內(nèi)存寫入速度修改本地?cái)?shù)據(jù)集。當(dāng)數(shù)據(jù)寫入本地反射內(nèi)存?zhèn)浞?，高速邏輯同步將其傳輸至環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，如圖所示。每個(gè)后續(xù)節(jié)點(diǎn)同時(shí)將這個(gè)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(gè)節(jié)點(diǎn)。當(dāng)信息回到初始節(jié)點(diǎn)時(shí)便會(huì)被從網(wǎng)絡(luò)中移除，然后，根據(jù)特定硬件與節(jié)點(diǎn)數(shù)目，網(wǎng)絡(luò)上的所有計(jì)算機(jī)幾個(gè)微妙之內(nèi)便會(huì)在同一地址擁有相同數(shù)據(jù)。本地處理器無(wú)需接入網(wǎng)絡(luò)便能在任意時(shí)間讀取這些數(shù)據(jù)。通過(guò)這種方式，每臺(tái)計(jì)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(gè)節(jié)點(diǎn)中，所有計(jì)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(zhǎng)度較短、數(shù)據(jù)包規(guī)格*且無(wú)網(wǎng)絡(luò)流量，這種延遲計(jì)算便可能成立。線纜長(zhǎng)度與網(wǎng)絡(luò)流量能夠增加延遲，但只要網(wǎng)絡(luò)帶寬沒(méi)有超限，延遲就不會(huì)出現(xiàn)明顯增加。反射內(nèi)存板（節(jié)點(diǎn)）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(wèn)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(jì)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)/專用系統(tǒng)。這就使得熱門工作站可通過(guò)反射內(nèi)存與單板計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)連接，無(wú)需考慮互用性。

光纖反射內(nèi)存網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

1）高實(shí)時(shí)性低開(kāi)銷網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

目前主流公開(kāi)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，如以太網(wǎng)所使用的TCP/IP協(xié)議雖然功能完備、運(yùn)行穩(wěn)定，但其傳輸機(jī)制和服務(wù)方式都比較復(fù)雜冗余，實(shí)時(shí)性較差，不適合于多實(shí)時(shí)性有較高要求的領(lǐng)域。

光纖反射內(nèi)存網(wǎng)通訊協(xié)議要在保證高實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性前提下，降低協(xié)議的復(fù)雜度。在保證網(wǎng)絡(luò)基本服務(wù)和傳輸穩(wěn)定性的前提下，盡量提高系統(tǒng)的傳輸性能、實(shí)時(shí)性及相應(yīng)速度。同時(shí)要有完整的錯(cuò)誤處理機(jī)制，在錯(cuò)誤發(fā)生的情況下保證錯(cuò)誤不蔓延，有良好的自愈能力。

2）邊收邊轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模式實(shí)現(xiàn)低延時(shí)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)

在協(xié)議控制器設(shè)計(jì)上采用RFMMA(ReflectiveMemory Multiple Access)基于反射內(nèi)存的多模式存取技術(shù)，支持?jǐn)?shù)據(jù)、IO、命令、中斷等多種數(shù)據(jù)傳輸模式。

在協(xié)議實(shí)現(xiàn)上，即協(xié)議控制器的設(shè)計(jì)上，要采取低延時(shí)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)策略，將轉(zhuǎn)發(fā)延遲控制在1us以內(nèi)，這個(gè)對(duì)協(xié)議控制器實(shí)現(xiàn)提出了很高的挑戰(zhàn)。主要采用此一下方法：1）采用邊收邊轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)傳輸模式，不采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)模式，減小數(shù)據(jù)在單個(gè)節(jié)點(diǎn)上的轉(zhuǎn)發(fā)延遲，提高系統(tǒng)實(shí)時(shí)性。2）在協(xié)議設(shè)計(jì)時(shí)，優(yōu)化設(shè)計(jì)，壓縮信息頭的長(zhǎng)度，并將重要信息都放在信息頭前面，以方便轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)進(jìn)行快速判斷。3）設(shè)計(jì)了完備的數(shù)據(jù)幀回收機(jī)制，通過(guò)節(jié)點(diǎn)ID、傳輸計(jì)數(shù)器等方式保證了廢數(shù)據(jù)幀的可靠回收。同時(shí)，采用CRC校驗(yàn)碼校驗(yàn)數(shù)據(jù)的正確性。

一般的網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)是都采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的方式，轉(zhuǎn)發(fā)延遲過(guò)大，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的延時(shí)加大，實(shí)時(shí)性降低。采用即時(shí)收/轉(zhuǎn)（邊收邊轉(zhuǎn)發(fā)）模式，在接收數(shù)據(jù)的同時(shí)完成處理和轉(zhuǎn)發(fā)，代替常用的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)模式，只需4個(gè)時(shí)鐘周期便可完成判斷&轉(zhuǎn)發(fā)，典型數(shù)據(jù)幀是（長(zhǎng)度256Byte）轉(zhuǎn)發(fā)延遲比存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)縮短了30倍以上。實(shí)測(cè)延時(shí)小于0.6us。

3）光纖HUB的換網(wǎng)動(dòng)態(tài)重構(gòu)及數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)技術(shù)

利用高速開(kāi)關(guān)陣列及FPGA集成的高速收發(fā)器，構(gòu)建一個(gè)開(kāi)關(guān)陣列，通過(guò)開(kāi)關(guān)陣列的切換，形成內(nèi)外雙環(huán)的數(shù)據(jù)傳輸通路，是光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)在邏輯上形成一個(gè)環(huán)形傳輸方式，并通過(guò)FPGA收發(fā)器實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的監(jiān)控及故障節(jié)點(diǎn)的自診斷自隔離。

4）高速電路設(shè)計(jì)及仿真驗(yàn)證技術(shù)

光纖反射內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)波特率2.5Gbps，電信號(hào)的這個(gè)數(shù)據(jù)通訊速率下傳輸，屬于高速電路設(shè)計(jì)。為保證數(shù)據(jù)可靠傳輸、保證系統(tǒng)的電磁兼容性、信號(hào)完整性，對(duì)電路板PCB設(shè)計(jì)提出了較高的要求。為保證設(shè)計(jì)質(zhì)量，采用了Cadence公司的SigXplorer軟件進(jìn)行電路仿真，對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行多輪迭代來(lái)改進(jìn)設(shè)計(jì)。