張淵博+彭漢國(guó)+雷波

摘 要：針對(duì)US3仿真系統(tǒng)的特殊功能和要求，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了二層的星型以太網(wǎng)物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并依據(jù)US3系統(tǒng)內(nèi)程序開(kāi)發(fā)的固定結(jié)構(gòu)和模式，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)、可靠的網(wǎng)絡(luò)通信軟件，最后有針對(duì)性的分析了關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；US3系統(tǒng)；關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP302 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Design and Implement of Network Communications System of US3 Simulation System

ZHANG Yuanbo，PENG Hanguo，LEI Bo

（Navy College of Submarine，Simulation Training Center，Dalian 116085，China）

Abstract：Based on special function and demand of US3 simulation system，a two-tier star Ethernet physical topology was presented for network system.Based on stationary struction and mode for program developing on US3 system，a real-time and reliable network communications software was developed and designed.Finally，the targeted key technology was analysised.

Keywords：network structure；US3 system；key technology

1 引言（Introduction）

實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的多功能訓(xùn)練系統(tǒng)，實(shí)時(shí)仿真是指系統(tǒng)在實(shí)時(shí)條件下接收動(dòng)態(tài)輸入，并能實(shí)時(shí)產(chǎn)生一個(gè)動(dòng)態(tài)的輸出[1]，系統(tǒng)擁有強(qiáng)大的運(yùn)算能力和數(shù)據(jù)吞吐能力，對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信提出了極高的要求。針對(duì)實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)的特殊功能及要求，網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架?chē)?yán)格遵循可靠適用的原則，采用標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議和模塊化的程序設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)可靠、實(shí)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)通信軟件。

2 需求分析（Demand analysis）

2.1 功能要求

實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)具有獨(dú)立訓(xùn)練（包括崗位訓(xùn)練和科目訓(xùn)練）和協(xié)同訓(xùn)練的功能，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各項(xiàng)功能的基本組成部分，概括起來(lái)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的主要功能包括：

（1）為仿真系統(tǒng)各仿真子系統(tǒng)（包括熱工水力仿真系統(tǒng)、軸系仿真系統(tǒng)、綜合控制仿真系統(tǒng)、電力仿真系統(tǒng)、電力推進(jìn)與應(yīng)急動(dòng)力仿真系統(tǒng)等）之間提供通信手段。

（2）為仿真主計(jì)算機(jī)與終端計(jì)算機(jī)（包括工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、接口計(jì)算機(jī)、軟臺(tái)屏計(jì)算機(jī)、監(jiān)控計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)計(jì)算機(jī)）之間提供通信手段。

2.2 設(shè)計(jì)要求

為確保滿(mǎn)足系統(tǒng)仿真的實(shí)時(shí)性需要和可擴(kuò)展性的需要，網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足以下設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：

（1）通信傳輸時(shí)延<10ms。在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，用戶(hù)對(duì)數(shù)據(jù)通信的響應(yīng)時(shí)間最為敏感，因此網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)滿(mǎn)足高速度和低延遲的要求。

（2）可靠性和安全性。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全可靠性直接關(guān)系到實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)性能的發(fā)揮，因此系統(tǒng)應(yīng)選用成熟可靠的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，并考慮適當(dāng)?shù)脑O(shè)備冗余備份。

（3）開(kāi)放性和標(biāo)準(zhǔn)化。由于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)涉及不同的軟硬件平臺(tái)，為確保網(wǎng)絡(luò)的成功互連，網(wǎng)絡(luò)通信軟件必須滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和通用化要求。通信軟件應(yīng)盡量采用通用的、開(kāi)放的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議和通信方式，包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議以及網(wǎng)絡(luò)綜合化布線標(biāo)準(zhǔn)等，通信程序必須模塊化，以便控制系統(tǒng)的復(fù)雜度，提高系統(tǒng)的可靠性，靈活性和可擴(kuò)展能力。

（4）可管理性。方便的網(wǎng)絡(luò)管理可以有效地提高系統(tǒng)的使用效率，以及有效地維護(hù)和監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，還可以根據(jù)應(yīng)用特點(diǎn)優(yōu)化系統(tǒng)資源的分配，確保網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的正常和高效使用。

（5）可擴(kuò)充性。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)能隨著技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用要求的不斷提高，可以方便地進(jìn)行擴(kuò)充和升級(jí)，以便保護(hù)系統(tǒng)的投資。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)（System design）

3.1 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是聯(lián)系仿真系統(tǒng)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的紐帶，是將各計(jì)算機(jī)集成為系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及網(wǎng)絡(luò)采用的基本通信協(xié)議等。

3.1.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

一般地，網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際組網(wǎng)方法有兩種即單層設(shè)計(jì)和多層設(shè)計(jì)，典型地為三層設(shè)計(jì)。雖然多層設(shè)計(jì)的傳輸延遲略大一些，但多層設(shè)計(jì)較之單層設(shè)計(jì)有諸多方面的優(yōu)點(diǎn)[2]：

（1）多層設(shè)計(jì)配置靈活，管理方便，可優(yōu)化局部的層次訪問(wèn)。

（2）多層設(shè)計(jì)可提供多層的流量控制功能。流量控制功能使高速端口的信息在低速端口上不發(fā)生丟包。

（3）多層設(shè)計(jì)可以使網(wǎng)絡(luò)同時(shí)打開(kāi)多個(gè)端口，從而避免由于遇到小的阻塞而關(guān)閉端口，低層端口的信息過(guò)載只關(guān)閉一個(gè)本層的上行端口而不會(huì)關(guān)閉上層的上行端口。

（4）多層設(shè)計(jì)也能提供多層的緩沖功能。信息緩沖功能可以控制高速數(shù)據(jù)的快速猝發(fā)而不丟失數(shù)據(jù)分組，提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，多層設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)傳送的信息量要遠(yuǎn)高于單層設(shè)計(jì)[3]。

鑒于以上考慮，仿真系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用如圖1所示的二層設(shè)計(jì)的星型以太網(wǎng)物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用交換式快速以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.3u組網(wǎng)。仿真系統(tǒng)采用100Base-TX快速交換式以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)按兩個(gè)層次組網(wǎng)，中心層連接仿真主機(jī)、教控臺(tái)、網(wǎng)管工作站、接口計(jì)算機(jī)以及下層交換機(jī)，下層交換機(jī)主要連接工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、監(jiān)控計(jì)算機(jī)、軟臺(tái)屏計(jì)算機(jī)等。

圖1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱Dendprint

Fig.1 Network topology

3.1.2 網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議

模擬系統(tǒng)物理層采用快速交換式以太網(wǎng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.3u，鏈路層支持IEEE 802.1d透明網(wǎng)橋協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，網(wǎng)絡(luò)層采用TCP/IP通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，確保異種機(jī)（IRIX系統(tǒng)和WINDOWS系統(tǒng)）之間的互連和有效通信。

3.2 網(wǎng)絡(luò)通信軟件

3.2.1 網(wǎng)絡(luò)通信軟件類(lèi)型

本系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信軟件可分為兩種類(lèi)型，一種是仿真系統(tǒng)各仿真子系統(tǒng)之間的通信，即IRIX和IRIX之間的通信，另一種是仿真主計(jì)算機(jī)與終端計(jì)算機(jī)之間的通信，即IRIX和WINDOWS之間的通信。

IRIX-IRIX間的通信是仿真服務(wù)器上的仿真平臺(tái)（US3）與仿真服務(wù)器上各仿真子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)通信。US3將仿真的計(jì)算結(jié)果等傳送給各仿真子系統(tǒng)，供各子系統(tǒng)調(diào)用，各仿真子系統(tǒng)發(fā)送指令信息給US3來(lái)控制仿真任務(wù)的進(jìn)程。IRIX和IRIX之間的通信實(shí)現(xiàn)方式采用共享數(shù)據(jù)技術(shù)，交互的數(shù)據(jù)全部存放在仿真主機(jī)共享數(shù)據(jù)區(qū)，供仿真平臺(tái)和各仿真子系統(tǒng)進(jìn)行訪問(wèn)，該功能已由研發(fā)機(jī)構(gòu)GSE公司實(shí)現(xiàn)。

IRIX和Windows之間的通信是指仿真主計(jì)算機(jī)與終端計(jì)算機(jī)間的數(shù)據(jù)通信。仿真主計(jì)算機(jī)從終端計(jì)算機(jī)獲得模擬硬臺(tái)屏的設(shè)備狀態(tài)參數(shù)，終端計(jì)算機(jī)則從仿真主計(jì)算機(jī)獲得終端計(jì)算機(jī)顯示的變量參數(shù)、教控臺(tái)指令等，通信程序通過(guò)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換機(jī)制（DDE）方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換[4]，交換媒介為通信點(diǎn)表文件。它們兩者間的通信是仿真通信系統(tǒng)的主體部分，是開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的主要工作內(nèi)容，這部分的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格遵循優(yōu)化可靠的準(zhǔn)則。

3.2.2 US3仿真平臺(tái)下的程序開(kāi)發(fā)

通信軟件的功能是實(shí)現(xiàn)仿真主機(jī)與終端計(jì)算機(jī)之間的通訊，通信軟件一方面需要實(shí)時(shí)的接收設(shè)備狀態(tài)的參數(shù)，同時(shí)將接收的數(shù)據(jù)寫(xiě)入到共享數(shù)據(jù)區(qū)，另一方面通信軟件還需要將共享數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)發(fā)送到終端計(jì)算機(jī)。由于通信軟件是在US3系統(tǒng)內(nèi)開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)的，因此通訊軟件的程序開(kāi)發(fā)必須嚴(yán)格遵循US3系統(tǒng)所固有的程序開(kāi)發(fā)模式和程序結(jié)構(gòu)。

（1）共享數(shù)據(jù)區(qū)。共享數(shù)據(jù)區(qū)是進(jìn)程通信中最快的方式，而且傳遞的信息量非常大，共享數(shù)據(jù)區(qū)是系統(tǒng)內(nèi)一塊特定的內(nèi)存區(qū)域，系統(tǒng)通過(guò)建立允許各個(gè)進(jìn)程之間的共享數(shù)據(jù)區(qū)的映射關(guān)系進(jìn)行數(shù)據(jù)變量的共享和存儲(chǔ)。在共享數(shù)據(jù)區(qū)中的數(shù)據(jù)分為系統(tǒng)級(jí)和用戶(hù)級(jí)兩個(gè)級(jí)別，系統(tǒng)內(nèi)的所有用戶(hù)都可以不受限制的任意調(diào)取和使用共享數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)系統(tǒng)級(jí)的數(shù)據(jù)，但是針對(duì)用戶(hù)級(jí)的數(shù)據(jù)的調(diào)取和使用只能局限于定義該變量的用戶(hù)，在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信程序開(kāi)發(fā)之前必須先將程序所需要使用變量添加到共享數(shù)據(jù)中。

（2）開(kāi)發(fā)語(yǔ)言。US3系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言為c語(yǔ)言，在US3系統(tǒng)內(nèi)的c語(yǔ)言程序遵循一個(gè)特定的程序結(jié)構(gòu)和編譯/執(zhí)行方式，該程序與通常結(jié)構(gòu)的c語(yǔ)言程序有著很大的不同，它的主程序不是通過(guò)傳統(tǒng)的main（）來(lái)指定的，而是指添加到模塊說(shuō)明文件中的模塊名稱(chēng)。正是因?yàn)槠涑绦蚪Y(jié)構(gòu)所具有的特殊性，要求我們?cè)陂_(kāi)始編寫(xiě)程序的時(shí)候必須編寫(xiě)一段特別的說(shuō)明，在說(shuō)明中指出：使用programs說(shuō)明本程序提供給其他程序調(diào)用以及模塊說(shuō)明文件使用的名稱(chēng)，使用globals說(shuō)明在本程序中所需要調(diào)用的共享數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)變量，使用modules說(shuō)明在本程序中所需要調(diào)用的其他的程序模塊的名稱(chēng)，并且必須引用一個(gè)與本程序名稱(chēng)相同的函數(shù)庫(kù)文件。例如：

/*programs network */ 程序模塊的名稱(chēng)

/*globals network1 */ 需要調(diào)用的公共變量

/*modules network2 */ 需要調(diào)用的程序模塊的名稱(chēng)

#include “network.h”

void network（）

{

…

}

（3）程序描述列表。程序描述列表是US3系統(tǒng)內(nèi)的程序信息庫(kù)，在信息庫(kù)內(nèi)包含有每一個(gè)程序模塊的相關(guān)信息，US3系統(tǒng)可以通過(guò)該信息庫(kù)來(lái)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)在所有程序模塊，所有需要在US3系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)行的程序模塊都必須添加到程

序描述列表中，任何描述列表以外的程序都是無(wú)法被正常調(diào)用和運(yùn)行的。

4 關(guān)鍵技術(shù)（Key technologies）

（1）仿真系統(tǒng)是由多臺(tái)運(yùn)行IRIX操作系統(tǒng)的RISC計(jì)算機(jī)和若干運(yùn)行Windows的基于Intel芯片的PC組成的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，這樣一個(gè)由多平臺(tái)和多系統(tǒng)計(jì)算機(jī)組成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，必須采用標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通訊。

（2）部分終端計(jì)算機(jī)中使用了INTOUCH軟件開(kāi)發(fā)，INTOUCH軟件規(guī)定了軟臺(tái)屏界面與相應(yīng)通訊模塊的通訊方式是動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換機(jī)制（DDE），中間連接媒介為通訊點(diǎn)表文件，相應(yīng)通訊模塊的編制必須考慮使用DDE技術(shù)。

5 結(jié)論（Conclusion）

伴隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，大型仿真支撐平臺(tái)在日后的工業(yè)生產(chǎn)和教學(xué)科研領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，針對(duì)大型計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)多平臺(tái)和多系統(tǒng)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)仿真系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化的設(shè)計(jì)特征，是滿(mǎn)足仿真訓(xùn)練系統(tǒng)功能和性能的需要的必然要求。

參考文獻(xiàn)（References）

[1] 游景玉.實(shí)時(shí)仿真技術(shù)及其應(yīng)用[M].珠海：珠海出版社，1999.

[2] 張秀山，等.通用分布式仿真I/O體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其應(yīng)用[J].計(jì)

算機(jī)應(yīng)用，2005，4（4）：926.

[3] 冉隆科.千兆比特以太網(wǎng)的發(fā)展機(jī)遇[J].今日電子，1998，2（2）：

6-8.

[4] 馬正午，周德興.過(guò)程可視化組態(tài)軟件InTouch應(yīng)用技術(shù)[M].

北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

作者簡(jiǎn)介：

張淵博（1980-），男，工程師.研究領(lǐng)域：仿真系統(tǒng)教學(xué)與

研究.

彭漢國(guó)（1965-），男，高級(jí)工程師.研究領(lǐng)域：電子裝備保

障，仿真系統(tǒng)開(kāi)發(fā).

雷 波（1977-），男，工程師.研究領(lǐng)域：仿真系統(tǒng)教學(xué)與

研究.endprint

Fig.1 Network topology

3.1.2 網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議

模擬系統(tǒng)物理層采用快速交換式以太網(wǎng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.3u，鏈路層支持IEEE 802.1d透明網(wǎng)橋協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，網(wǎng)絡(luò)層采用TCP/IP通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，確保異種機(jī)（IRIX系統(tǒng)和WINDOWS系統(tǒng)）之間的互連和有效通信。

3.2 網(wǎng)絡(luò)通信軟件

3.2.1 網(wǎng)絡(luò)通信軟件類(lèi)型

本系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信軟件可分為兩種類(lèi)型，一種是仿真系統(tǒng)各仿真子系統(tǒng)之間的通信，即IRIX和IRIX之間的通信，另一種是仿真主計(jì)算機(jī)與終端計(jì)算機(jī)之間的通信，即IRIX和WINDOWS之間的通信。

IRIX-IRIX間的通信是仿真服務(wù)器上的仿真平臺(tái)（US3）與仿真服務(wù)器上各仿真子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)通信。US3將仿真的計(jì)算結(jié)果等傳送給各仿真子系統(tǒng)，供各子系統(tǒng)調(diào)用，各仿真子系統(tǒng)發(fā)送指令信息給US3來(lái)控制仿真任務(wù)的進(jìn)程。IRIX和IRIX之間的通信實(shí)現(xiàn)方式采用共享數(shù)據(jù)技術(shù)，交互的數(shù)據(jù)全部存放在仿真主機(jī)共享數(shù)據(jù)區(qū)，供仿真平臺(tái)和各仿真子系統(tǒng)進(jìn)行訪問(wèn)，該功能已由研發(fā)機(jī)構(gòu)GSE公司實(shí)現(xiàn)。

IRIX和Windows之間的通信是指仿真主計(jì)算機(jī)與終端計(jì)算機(jī)間的數(shù)據(jù)通信。仿真主計(jì)算機(jī)從終端計(jì)算機(jī)獲得模擬硬臺(tái)屏的設(shè)備狀態(tài)參數(shù)，終端計(jì)算機(jī)則從仿真主計(jì)算機(jī)獲得終端計(jì)算機(jī)顯示的變量參數(shù)、教控臺(tái)指令等，通信程序通過(guò)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換機(jī)制（DDE）方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換[4]，交換媒介為通信點(diǎn)表文件。它們兩者間的通信是仿真通信系統(tǒng)的主體部分，是開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的主要工作內(nèi)容，這部分的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格遵循優(yōu)化可靠的準(zhǔn)則。

3.2.2 US3仿真平臺(tái)下的程序開(kāi)發(fā)

通信軟件的功能是實(shí)現(xiàn)仿真主機(jī)與終端計(jì)算機(jī)之間的通訊，通信軟件一方面需要實(shí)時(shí)的接收設(shè)備狀態(tài)的參數(shù)，同時(shí)將接收的數(shù)據(jù)寫(xiě)入到共享數(shù)據(jù)區(qū)，另一方面通信軟件還需要將共享數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)發(fā)送到終端計(jì)算機(jī)。由于通信軟件是在US3系統(tǒng)內(nèi)開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)的，因此通訊軟件的程序開(kāi)發(fā)必須嚴(yán)格遵循US3系統(tǒng)所固有的程序開(kāi)發(fā)模式和程序結(jié)構(gòu)。

（1）共享數(shù)據(jù)區(qū)。共享數(shù)據(jù)區(qū)是進(jìn)程通信中最快的方式，而且傳遞的信息量非常大，共享數(shù)據(jù)區(qū)是系統(tǒng)內(nèi)一塊特定的內(nèi)存區(qū)域，系統(tǒng)通過(guò)建立允許各個(gè)進(jìn)程之間的共享數(shù)據(jù)區(qū)的映射關(guān)系進(jìn)行數(shù)據(jù)變量的共享和存儲(chǔ)。在共享數(shù)據(jù)區(qū)中的數(shù)據(jù)分為系統(tǒng)級(jí)和用戶(hù)級(jí)兩個(gè)級(jí)別，系統(tǒng)內(nèi)的所有用戶(hù)都可以不受限制的任意調(diào)取和使用共享數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)系統(tǒng)級(jí)的數(shù)據(jù)，但是針對(duì)用戶(hù)級(jí)的數(shù)據(jù)的調(diào)取和使用只能局限于定義該變量的用戶(hù)，在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信程序開(kāi)發(fā)之前必須先將程序所需要使用變量添加到共享數(shù)據(jù)中。

（2）開(kāi)發(fā)語(yǔ)言。US3系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言為c語(yǔ)言，在US3系統(tǒng)內(nèi)的c語(yǔ)言程序遵循一個(gè)特定的程序結(jié)構(gòu)和編譯/執(zhí)行方式，該程序與通常結(jié)構(gòu)的c語(yǔ)言程序有著很大的不同，它的主程序不是通過(guò)傳統(tǒng)的main（）來(lái)指定的，而是指添加到模塊說(shuō)明文件中的模塊名稱(chēng)。正是因?yàn)槠涑绦蚪Y(jié)構(gòu)所具有的特殊性，要求我們?cè)陂_(kāi)始編寫(xiě)程序的時(shí)候必須編寫(xiě)一段特別的說(shuō)明，在說(shuō)明中指出：使用programs說(shuō)明本程序提供給其他程序調(diào)用以及模塊說(shuō)明文件使用的名稱(chēng)，使用globals說(shuō)明在本程序中所需要調(diào)用的共享數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)變量，使用modules說(shuō)明在本程序中所需要調(diào)用的其他的程序模塊的名稱(chēng)，并且必須引用一個(gè)與本程序名稱(chēng)相同的函數(shù)庫(kù)文件。例如：

/*programs network */ 程序模塊的名稱(chēng)

/*globals network1 */ 需要調(diào)用的公共變量

/*modules network2 */ 需要調(diào)用的程序模塊的名稱(chēng)

#include “network.h”

void network（）

{

…

}

（3）程序描述列表。程序描述列表是US3系統(tǒng)內(nèi)的程序信息庫(kù)，在信息庫(kù)內(nèi)包含有每一個(gè)程序模塊的相關(guān)信息，US3系統(tǒng)可以通過(guò)該信息庫(kù)來(lái)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)在所有程序模塊，所有需要在US3系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)行的程序模塊都必須添加到程

序描述列表中，任何描述列表以外的程序都是無(wú)法被正常調(diào)用和運(yùn)行的。

4 關(guān)鍵技術(shù)（Key technologies）

（1）仿真系統(tǒng)是由多臺(tái)運(yùn)行IRIX操作系統(tǒng)的RISC計(jì)算機(jī)和若干運(yùn)行Windows的基于Intel芯片的PC組成的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，這樣一個(gè)由多平臺(tái)和多系統(tǒng)計(jì)算機(jī)組成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，必須采用標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通訊。

（2）部分終端計(jì)算機(jī)中使用了INTOUCH軟件開(kāi)發(fā)，INTOUCH軟件規(guī)定了軟臺(tái)屏界面與相應(yīng)通訊模塊的通訊方式是動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換機(jī)制（DDE），中間連接媒介為通訊點(diǎn)表文件，相應(yīng)通訊模塊的編制必須考慮使用DDE技術(shù)。

5 結(jié)論（Conclusion）

伴隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，大型仿真支撐平臺(tái)在日后的工業(yè)生產(chǎn)和教學(xué)科研領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，針對(duì)大型計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)多平臺(tái)和多系統(tǒng)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)仿真系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化的設(shè)計(jì)特征，是滿(mǎn)足仿真訓(xùn)練系統(tǒng)功能和性能的需要的必然要求。

參考文獻(xiàn)（References）

[1] 游景玉.實(shí)時(shí)仿真技術(shù)及其應(yīng)用[M].珠海：珠海出版社，1999.

[2] 張秀山，等.通用分布式仿真I/O體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其應(yīng)用[J].計(jì)

算機(jī)應(yīng)用，2005，4（4）：926.

[3] 冉隆科.千兆比特以太網(wǎng)的發(fā)展機(jī)遇[J].今日電子，1998，2（2）：

6-8.

[4] 馬正午，周德興.過(guò)程可視化組態(tài)軟件InTouch應(yīng)用技術(shù)[M].

北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

作者簡(jiǎn)介：

張淵博（1980-），男，工程師.研究領(lǐng)域：仿真系統(tǒng)教學(xué)與

研究.

彭漢國(guó)（1965-），男，高級(jí)工程師.研究領(lǐng)域：電子裝備保

障，仿真系統(tǒng)開(kāi)發(fā).

雷 波（1977-），男，工程師.研究領(lǐng)域：仿真系統(tǒng)教學(xué)與

研究.endprint

Fig.1 Network topology

3.1.2 網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議

模擬系統(tǒng)物理層采用快速交換式以太網(wǎng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.3u，鏈路層支持IEEE 802.1d透明網(wǎng)橋協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，網(wǎng)絡(luò)層采用TCP/IP通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，確保異種機(jī)（IRIX系統(tǒng)和WINDOWS系統(tǒng)）之間的互連和有效通信。

3.2 網(wǎng)絡(luò)通信軟件

3.2.1 網(wǎng)絡(luò)通信軟件類(lèi)型

本系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信軟件可分為兩種類(lèi)型，一種是仿真系統(tǒng)各仿真子系統(tǒng)之間的通信，即IRIX和IRIX之間的通信，另一種是仿真主計(jì)算機(jī)與終端計(jì)算機(jī)之間的通信，即IRIX和WINDOWS之間的通信。

IRIX-IRIX間的通信是仿真服務(wù)器上的仿真平臺(tái)（US3）與仿真服務(wù)器上各仿真子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)通信。US3將仿真的計(jì)算結(jié)果等傳送給各仿真子系統(tǒng)，供各子系統(tǒng)調(diào)用，各仿真子系統(tǒng)發(fā)送指令信息給US3來(lái)控制仿真任務(wù)的進(jìn)程。IRIX和IRIX之間的通信實(shí)現(xiàn)方式采用共享數(shù)據(jù)技術(shù)，交互的數(shù)據(jù)全部存放在仿真主機(jī)共享數(shù)據(jù)區(qū)，供仿真平臺(tái)和各仿真子系統(tǒng)進(jìn)行訪問(wèn)，該功能已由研發(fā)機(jī)構(gòu)GSE公司實(shí)現(xiàn)。

IRIX和Windows之間的通信是指仿真主計(jì)算機(jī)與終端計(jì)算機(jī)間的數(shù)據(jù)通信。仿真主計(jì)算機(jī)從終端計(jì)算機(jī)獲得模擬硬臺(tái)屏的設(shè)備狀態(tài)參數(shù)，終端計(jì)算機(jī)則從仿真主計(jì)算機(jī)獲得終端計(jì)算機(jī)顯示的變量參數(shù)、教控臺(tái)指令等，通信程序通過(guò)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換機(jī)制（DDE）方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換[4]，交換媒介為通信點(diǎn)表文件。它們兩者間的通信是仿真通信系統(tǒng)的主體部分，是開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的主要工作內(nèi)容，這部分的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格遵循優(yōu)化可靠的準(zhǔn)則。

3.2.2 US3仿真平臺(tái)下的程序開(kāi)發(fā)

通信軟件的功能是實(shí)現(xiàn)仿真主機(jī)與終端計(jì)算機(jī)之間的通訊，通信軟件一方面需要實(shí)時(shí)的接收設(shè)備狀態(tài)的參數(shù)，同時(shí)將接收的數(shù)據(jù)寫(xiě)入到共享數(shù)據(jù)區(qū)，另一方面通信軟件還需要將共享數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)發(fā)送到終端計(jì)算機(jī)。由于通信軟件是在US3系統(tǒng)內(nèi)開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)的，因此通訊軟件的程序開(kāi)發(fā)必須嚴(yán)格遵循US3系統(tǒng)所固有的程序開(kāi)發(fā)模式和程序結(jié)構(gòu)。

（1）共享數(shù)據(jù)區(qū)。共享數(shù)據(jù)區(qū)是進(jìn)程通信中最快的方式，而且傳遞的信息量非常大，共享數(shù)據(jù)區(qū)是系統(tǒng)內(nèi)一塊特定的內(nèi)存區(qū)域，系統(tǒng)通過(guò)建立允許各個(gè)進(jìn)程之間的共享數(shù)據(jù)區(qū)的映射關(guān)系進(jìn)行數(shù)據(jù)變量的共享和存儲(chǔ)。在共享數(shù)據(jù)區(qū)中的數(shù)據(jù)分為系統(tǒng)級(jí)和用戶(hù)級(jí)兩個(gè)級(jí)別，系統(tǒng)內(nèi)的所有用戶(hù)都可以不受限制的任意調(diào)取和使用共享數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)系統(tǒng)級(jí)的數(shù)據(jù)，但是針對(duì)用戶(hù)級(jí)的數(shù)據(jù)的調(diào)取和使用只能局限于定義該變量的用戶(hù)，在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信程序開(kāi)發(fā)之前必須先將程序所需要使用變量添加到共享數(shù)據(jù)中。

（2）開(kāi)發(fā)語(yǔ)言。US3系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言為c語(yǔ)言，在US3系統(tǒng)內(nèi)的c語(yǔ)言程序遵循一個(gè)特定的程序結(jié)構(gòu)和編譯/執(zhí)行方式，該程序與通常結(jié)構(gòu)的c語(yǔ)言程序有著很大的不同，它的主程序不是通過(guò)傳統(tǒng)的main（）來(lái)指定的，而是指添加到模塊說(shuō)明文件中的模塊名稱(chēng)。正是因?yàn)槠涑绦蚪Y(jié)構(gòu)所具有的特殊性，要求我們?cè)陂_(kāi)始編寫(xiě)程序的時(shí)候必須編寫(xiě)一段特別的說(shuō)明，在說(shuō)明中指出：使用programs說(shuō)明本程序提供給其他程序調(diào)用以及模塊說(shuō)明文件使用的名稱(chēng)，使用globals說(shuō)明在本程序中所需要調(diào)用的共享數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)變量，使用modules說(shuō)明在本程序中所需要調(diào)用的其他的程序模塊的名稱(chēng)，并且必須引用一個(gè)與本程序名稱(chēng)相同的函數(shù)庫(kù)文件。例如：

/*programs network */ 程序模塊的名稱(chēng)

/*globals network1 */ 需要調(diào)用的公共變量

/*modules network2 */ 需要調(diào)用的程序模塊的名稱(chēng)

#include “network.h”

void network（）

{

…

}

（3）程序描述列表。程序描述列表是US3系統(tǒng)內(nèi)的程序信息庫(kù)，在信息庫(kù)內(nèi)包含有每一個(gè)程序模塊的相關(guān)信息，US3系統(tǒng)可以通過(guò)該信息庫(kù)來(lái)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)在所有程序模塊，所有需要在US3系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)行的程序模塊都必須添加到程

序描述列表中，任何描述列表以外的程序都是無(wú)法被正常調(diào)用和運(yùn)行的。

4 關(guān)鍵技術(shù)（Key technologies）

（1）仿真系統(tǒng)是由多臺(tái)運(yùn)行IRIX操作系統(tǒng)的RISC計(jì)算機(jī)和若干運(yùn)行Windows的基于Intel芯片的PC組成的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，這樣一個(gè)由多平臺(tái)和多系統(tǒng)計(jì)算機(jī)組成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，必須采用標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通訊。

（2）部分終端計(jì)算機(jī)中使用了INTOUCH軟件開(kāi)發(fā)，INTOUCH軟件規(guī)定了軟臺(tái)屏界面與相應(yīng)通訊模塊的通訊方式是動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換機(jī)制（DDE），中間連接媒介為通訊點(diǎn)表文件，相應(yīng)通訊模塊的編制必須考慮使用DDE技術(shù)。

5 結(jié)論（Conclusion）

伴隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，大型仿真支撐平臺(tái)在日后的工業(yè)生產(chǎn)和教學(xué)科研領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，針對(duì)大型計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)多平臺(tái)和多系統(tǒng)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)仿真系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化的設(shè)計(jì)特征，是滿(mǎn)足仿真訓(xùn)練系統(tǒng)功能和性能的需要的必然要求。

參考文獻(xiàn)（References）

[1] 游景玉.實(shí)時(shí)仿真技術(shù)及其應(yīng)用[M].珠海：珠海出版社，1999.

[2] 張秀山，等.通用分布式仿真I/O體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其應(yīng)用[J].計(jì)

算機(jī)應(yīng)用，2005，4（4）：926.

[3] 冉隆科.千兆比特以太網(wǎng)的發(fā)展機(jī)遇[J].今日電子，1998，2（2）：

6-8.

[4] 馬正午，周德興.過(guò)程可視化組態(tài)軟件InTouch應(yīng)用技術(shù)[M].

北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

作者簡(jiǎn)介：

張淵博（1980-），男，工程師.研究領(lǐng)域：仿真系統(tǒng)教學(xué)與

研究.

彭漢國(guó)（1965-），男，高級(jí)工程師.研究領(lǐng)域：電子裝備保

障，仿真系統(tǒng)開(kāi)發(fā).

雷 波（1977-），男，工程師.研究領(lǐng)域：仿真系統(tǒng)教學(xué)與

研究.endprint