半实物仿真

Reflective Memory 与其它网络技术比较
Reflective Memory产品是网络解决方案之一，就象 Ethernet,Fast Ethernet或其它网个优势： -提供低数据传输滞后（750ns)的实时通讯； - 易于使用，节点间的距离长（节点间最大距离可达 10KM）； -高性能,提供自动节点旁路选择（ High noise immunity ） 功能。
主机平台支撑：
Windows SunOS 5.7+ HP/UX 10.x+ IBM AIX 4.1+
7.2.2实时网络技术
实时通信网络是用于需要较高实时性要求 的应用领域的专用网络通信技术，一般采 用基于高速网络的共享存储器技术实现。 它除了具有严格的传输确定性和可预测性 外，还具有速度高、通信协议简单、宿主 机负载轻、软硬件平台适应性强、可靠的 传输纠错能力、支持中断信号的传输等特 点。
7.1.4半实物仿真系统的基本组成
专用或通用仿真计算机 系统总控台 实物设备：转台、负载模拟器等 仿真网络
总控台
转台
7.2半实物仿真的支撑技术
7.2.1实时仿真计算机 7.2.2实时网络技术 7.2.3仿真框架技术 7.2.4接口技术
7.2.1实时仿真计算机
Reflective Memory 是能够读、写的存储器； 网络上的每个节点有一个所有数据的本地拷贝； 写入的数据被存储到本地RAM，并且播送到其他节点上； 当访问本地节点时，完成读数据的过程； 网络保证实时的、确定的数据传输； 可以减少软件开发时间和费用
允许长距离连接；
Reflective Memory与其它网络速度比较
RM 100BaseTX
10BaseT
100M 10M
2125M(2.1G)
Reflective Memory与其它网络综合比较
Type
Speed
Theoretical Sustained Data Rate
Maximum Distance Node-to-Node
信息包大小从4 bytes 到 64 bytes ； 数据传输速率为47Mbyte/s(4 byte packets) to
174Mbyte/sec(64bytes)； 2G光纤传输速度； 支持PMC、PCI、VME总线； 易于使用;
64M OR 128M SDRAM Reflective Memory
Appears here at t + 1.5 µs
RRMM22
Appears here at t + 750 ns
Node0 Tx Rx
Node5 Tx Rx
Bldg 1
Rx Tx Node1
Rx Node2 Tx Bldg 2
Tx Rx Node3
Rx Tx Node4
Bldg 3
RM工作过程： 1）RM卡实际上象一个双口的存储器； 2）本地主机把数据写到它的RM地址空间（本地存储器的一个口）； 3）RM卡通过另一个口把新的数据发送到用光纤连接的环型网上； 4）在网络上的下一个RM卡接收新的数据，并且在400ns内刷新本地存
√
1 Qbus,SELbus,UNIbus,Multibus
I, VME,EISA,ISA,RHOST,Sbus,P
CI/CPCI MS-DOS,Windows3.1/95,Wind
ows NT,SUN OS,Solaris,System V,HP UX,HP
RT,SGI IRIX,DEC UNIX,OPEN VMS,Power MaxOS,VxWorks,LynxOS,MP
100 米
144 8Mbyte DRAM（SIMM）
4.5us
√
1 PCI,CPCI,VME
MS-DOS, Windows95, Windows NT, SUN OS,Solaris, HP UX, SGI IRIX, DEC UNIX,AIX,VxW orks/Torndo
实时网络（举例）
VMIC反射内存实时网络 被GE Fanuc收购 环型光纤网络 当前最新产品系列VMIC 5565
DEC IBM
Reflective Memory 高速网络产品
HP Dell
Compaq
Sun
Concurrent/ Harris
GE Fanuc, A-B,
Square D, Siemens,
etc.
PCI bus
CompactPCI®
PMC
VMEbus Multibus
Reflective Memory
1.0G 100 M/s
100 m
Unlimited Star,Hub
Yes No Twisted Pair
Maximum Number of Nodes
Topology Error Handling Deterministic
Cabling
Reflective Memory
2.1G 174 M/s
10 Km 256
Ring Yes YYeess Fiber
1000BaseX Gigabit Ethernet
实时仿真计算机（举例）
ADRTS全数字仿真计算机是美国ADI公司 在上世纪90年代研制出来的产品，它是目前 连续动力学系统仿真领城里较理想的计算 机，其数字仿真技术，包括硬件、软件、 应用等方面都处于领先地位。
其主要应用领域：
嵌入式控制领域如汽车控制系统、引擎制 造（如通用、尼桑等），航天领域如NASA 等各个大型的国家实验室或研究机构。
ARBITRATION LOGIC
TX FIFO
HALF-FULL FLAG
FULL FLAG
LOCAL BUS
The 5588 Family
VMIPCI-5588,VMIVME-5588, VMIVME-
5588DMA,VMICPCI-5588
•高 性 能 ，最 大 到 16M的 存 储 器； •光 纤 通 讯 ；
储器。
How Data Insertion Works
ND 0 ND 2 ND 1 ND 0
NODE 3
INPUT LOGIC
ND 0 ND 2 ND 1 ND 3 ND 0 MEMORY
NODE 3 DATA OR PARITY ERRORS BIT BUCKET
RX FIFO
INTERFACE AND
带宽 传输速率 拓扑结构 通信介质
传输距离
节点数 存储器容量 存储器类型
传输延迟
错误检测/ 纠正
中断传输 支持总线
操作系统
150Mbit/s 16.7MB/s 环（Ring） 同轴电缆，标准光纤， 长距离光纤 标准 300m 长距离 3500m
256 8Mbyte DRAM（SIMM） 0.8us（4bytes） 1.5us（16bytes）
7.1.2半实物仿真的特点
①只能是实时仿真，即仿真模型的时间标尺和自然 时间标尺相同。
②需要解决控制器与仿真计算机之间的接口问题。 例如，在进行飞行器控制系统的半实物仿真时， 在仿真计算机上解算得出的飞机姿态角、飞行高 度、飞行速度等飞行动力学参数会被飞行控制器 的传感器所感受，因而必须有信号接口或变换装 置。这些装置是三自由度飞行仿真转台、动压－ 静压仿真器、负载力仿真器等。
容易使用、 可扩充性好 ；
不论计算机是什么样的处理器、操作系统和总线 结构，如果提供相关接口就可以实现数据共享。
Written here at t
=0
Reflective Memory的确定性
And here at
t + 2.25 µs
RM4 RM4
RM1
Fiber-Optic Ring
RM3 RM3
• 支 持 VMEbus, PCI bus, PMC bus, and CompactPCI bus系 统 ；
•节点间的距离最大可达10Km;
•数据吞吐量为29.5 Mbyte/s；
•网络链接速度为1.2 Gbaud.
VMIPCI-5587
The speed of the 5588
新的功能包括：
•高容量的DRAM； •监控模式； •分离模式； •Upstream ID •逆流ID •Initiator Node List
第七章 半实物仿真
主要内容
7.1半实物仿真的概念 7.2半实物仿真的支撑技术 7.3半实物仿真的工程实例
7.1.1半实物仿真的概念
半实物仿真 ，又称为硬件在回路仿真(hardwarein-loop simulation )，是将实物 (控制器)与在计算 机上实现的控制对象的仿真模型联接在一起进行 试验的技术。在这种试验中，控制器的动态特性、 静态特性和非线性因素等都能真实地反映出来， 因此它是一种更接近实际的仿真试验技术。这种 仿真技术可用于修改控制器设计（即在控制器尚 未安装到真实系统中之前，通过半实物仿真来验 证控制器的设计性能，若系统性能指标不满足设 计要求，则可调整控制器的参数，或修改控制器 的设计），同时也广泛用于产品的修改定型、产 品改型和出厂检验等方面。
X-32,Logicmaster 90
Reflective Memory
2Gbit/s 68MB/s 环（Ring） 扁平电缆，双绞线， 多膜光纤，单膜光纤 多膜光纤 304.8m 单膜光纤 10000m
256 16M/64Mbyte SRAM/DRAM（SIMM）
0.8us
√
3 VME,PCI,PMC,CPCI,GEFunc,
系统仿真技术的发展在很大程度上取决于计算 机技术的发展，计算机技术的水平高低直接影响 到通用计算机仿真和专用计算机仿真的性能。随 着仿真系统越来越复杂，用户要求有更良好的仿 真环境。实时、高速、多通道、半实物仿真、数 学仿真、组合仿真、仿真工作站等等，都是系统 仿真工作者急待解决的问题。
我们把可以用于时间要求苛刻、含硬件在回 路的仿真的计算机称作仿真计算机，或实时仿真 计算机。
实时网络具有高速、低延迟、可靠性高等 优势，可以大大提高半实物仿真系统的实 时性能。
当前主流实时网络：
VMIC Reflective Memory网络（GE公司) SBS Broadcast Memory网络(GE公司) SCRAMnet+ (Systran公司)
性能指标
SCRAMNet+
ADRTS的硬件体系结构
VMEbus
User Interface Processor
Compute Engine Processor
Intelligent/ nonintelligent I/O
Target Compute Engine
Host TCP/IP
Physical Hardware
ADRTS采用主辅机结构，通过用户接口处理器 UIP（User Interface Processor）和主机相互通讯， 自身有计算引擎处理器单元CE（Compute Engine Processor）来完成仿真和其他科学计算。
?vmicreflectivememory网络ge公司?sbsbroadcastmemory网络ge公司?scramnetsystran公司性能指标scramnetreflectivememorybroadcastmemory带宽150mbits2gbits1gbits传输速率167mbs68mbs40mbs拓扑结构环ring环ring星hub通信介质同轴电缆标准光纤长距离光纤扁平电缆双绞线多膜光纤单膜光纤多膜光纤传输距离标准300m长距离3500m多膜光纤3048m单膜光纤10000m100米节点数256256144存储器容量8mbyte16m64mbyte8mbyte存储器类型dramsimmsramdramsimmdramsimm传输延迟08us4bytes15us16bytes08us45us错误检测纠正中断传输131支持总线qbusselbusunibusmultibusivmeeisaisarhostsbuspcicpcivmepcipmccpcigefuncplcmultibusiselbusqbussbusturbochannelpcicpcivme操作系统msdoswindows3195windowsntsunossolarissystemvhpuxhprtsgiirixdecunixopenvmspowermaxosvxworkslynxosmpx32logicmaster90msdoswindowsntsunossolarissystemvhpuxhprtsgiirixdecunixopenvmsvxworksmsdoswindows95windowsntsunossolarishpuxsgiirixdecunixaixvxworkstorndo实时网络举例?vmic反射内存实时网络?被gefanuc收购?环型光纤网络?当前最新产品系列vmic5565reflectivememory高速网络产品suncompaqdellhpdecibmgefanucabsquaredsiemensetc
③半实物仿真的实验结果比数学仿真更接近实际。
7.1.3应用半实物仿真的主要原因
由于计算机仿真是基于数学模型的仿真方法， 虽然成本较低，但仿真的效果取决于所建模型的 质量。由于实物仿真系统很复杂，所以数学建模 的难度较大。有的系统甚至无法准确地建立数学 模型。而使用实物进行实验则受硬件设备及环境 等因素的影响，成本过高，并且不容易模拟一些 极限工况，所以应用也受到一定限制，而把实物 系统放置在计算机仿真环节中进行仿真研究就可 以解决上述问题，并能很好地综合以上两种方法 的优点，——半实物仿真。
PLC,MultibusI,SELbus,Qbus, Sbus,TU RBOchannel
MS-DOS, Windows NT, SUN OS,Solaris,System V, HP UX,HP RT, SGI IRIX,DEC UNIX,OPEN
VMS, VxWorks
Broadcast Memory 1Gbit/s 40MB/s 星（HUB） 多膜光纤
The 5565 Series
比5588 family具有更强的性能； 利用低成本高密度的SDRAM； 支持最新的PCI标准； 专用于状态逻辑机器； 动态信息包大小，具有更高的吞吐
量
5565 Series
Reflective Memory
VMIPCI-5565,VMIPMC-5565,VMIVME-5565