实时通讯网络的实时性能测试与分析

发布时间:2013.08.23 新闻来源:反射内存-实时仿真技术网 浏览次数:

摘要:对1种应用较为广泛的实时通讯网络进行了性能测试和分析,提出了相应的测试方案与测试方法;通过对反射内存网络的基本读写测试、反射内存网络节点间数据传输测试和反射内存.广播内存网络问节点传输测试三部分,得出了相应情况下的利用反射内存进行实时数据通信的信息,对节点问数据读写速度有了大体的了解,同时经过相应测试对比也验证了关于其网络结构和工作原理的分析,为实际应用提供了相应参考。
关键词:实时通讯网络;性能测试;分析;反射内存;PCI-5565PIORCPMC5565

1 引言 实时通讯网络适用于实施性要求较高的应用领域,一般采用基于高速网络的共享存储器技术实现。除具有严格的传输确定性和可预测性外,实施通讯网络还具有速度高、通信协议简单、宿主机负载轻、软硬件平台适应性强、传输纠错能力可靠以及支持中断等特点。因此已经被广泛应用于各种高性能通讯网络构建中,如实时飞行仿真系统、核电站仿真、电子通讯、高速过程控制(轧钢和制铝)、高速测试和测量仪及军事系统等。目前,市场上的实时通讯网络产品以反射内
存为主,具有实时性好、结构简单、抗干扰性能优越等一系列优点。而在实际应用过程中,因具体网络组建结构及节点组成不同,实际的通讯实时性能也会有较大的出入。经过对其硬件工作原理的研究,对以其为主体的实时通讯网络进行了不同情况下的实时性能测试及分析,以求探寻一定的应用规律,为实际应用提供参考

2 测试网络组成及结构

测试网络以实验室所组建的实时仿真网络为基础,其主体为反射内存(RFM)通讯网络,利用反射内存卡标配的网络集线器(VMIACC-5595)实现星形配置。同时附加了一部分广播内存(SBS)网络,以1个同时安装了反射内存卡和广播内存卡的网络接口节点与反射内存网络连接,通过实时中断传送的方式实现网络问通讯数据的流动,如图1所示。

图1:反射内存卡测试网络结构

3 测试方案

3.1测试内容

测试的内容包括了反射内存的基本读写测试、反射内存网络节点问数据传输测试和反射内存一广播内存网络问节点传输测试三部分。分述如下:

(1)基本读写测试,包括反射内存的基本读写的读写测试。

(2)网络节点问测试,主要是测试不同模式下(向地址写字节(POKE)/读取字节(PEEK)模式和直接内存存取(DMA)模式)的反射内存节点间数据传输速度及性能。

(3)根据实际应用进行了网络问节点测试,即测试反射内存和广播内存连通时不同网络节点之间的数据传输性能。

3.2测试方法

基本读写测试:为测试反射内存的极限读写性能,使其直接工作于DMA模式,直接测试单次读写相应数据量的时间。测试数据值为一完整正弦波,单精度浮点型数据,每次测量200次,取平均值为最终结果。反射内存网络节点问测试:采用循环读写方式,由测试计算机节点(A)向反射内存网络写一定量数据,结束后向另一节点(B)发送中断信号,曰节点接到信号后读取数据并重新写回网络再以中断方式通知A节点。经过特定次数的读写操作后,计算平均读写操作时间作为结果。测试数据为周期点数,为完整正弦波、单精度浮点型数据。反射内存.广播内存网络间节点测试:首先以同样方式测试反射内存网络和广播内存网络节点间数据传送时间,记为△和△z。再测试从反射内存节点A反射内存节点B一广播内存节点A一广播内存节点的读写传输时间,记为,广播内存与反射内存之间的过渡过程时间为At=At一At.一At:。作为结果,以结合实际应用需求进行评判。整个测试软件程序由C代码编写,通过调用相应的动态链接程序库(DLL)来实现对硬件的操作。测试计时模块采用了基于计算中央处理器(CPU)频率的精确计时技术实现高精度的计时J。

4 测试结果及分析

4.1基本读写测试结果(表1)

表1反射内存基本读写操作时间测试结果

Tab.1Reflective memory test results of basic reading and writing time

表1得出的数据为反射内存在DMA模式下的测试结果,可见其数据读写的最高速率已经接近1000MBytes/s。DMA的工作流程是先分配数据块内存(DMAsize),统一传输数据块,最后注销内存。因为预先分配内存和事后注销内存均需占用时间,DMA模式适合大量数据的传输,而数据量较小时反而会使传输效率降低。经试验中测试,当数据量为30左右时(单精度浮点型数据)普通读写模式(read/write)与DMA模式效率相当,这与对分别测试的速率进行曲线拟合的结果相符。

4.2反射内存网络节点间测试结果对反射内存网络节点间测试结果如表2所示,发送数据端反射内存自检节点号为2,响应端为128。

然而结合对反射内存网络集线器(VMIACC5595)内部结构的分析,发现总体8个插槽节点形成了相互关联的双环形数据流,如图2所示(SFP代表函数参数)。显然,当数据发送端和响应端对应的节点插槽位置不同时,受数据流向以及对应的路径长度不同影响,数据传送耗时也应有所差异。
结合相应分析,改变了数据发送端计算机的节点在集线器VMICACC5595上的插槽位置2—1(响应节点位于插槽0),进行了第二次测试,得出结果如表3所示:

表 2 反射内存节点间数据传输时间测试结果

 

图2VMICCACC5595内部结构简化图
Fig.2 VMICCACC5595 simplified diagram of the internal structure

可见,因插槽位置不同产生的数据传输耗时差异已经达到10s级。所以,当数据量比较大时,数据源与目的地在集线器中节点位置的不同会对传输的实时性能产生相当的影响,而且这种影响会随数据量的增大而愈加明显。因而,在实际应用中应当对此点加以相应考虑。

4.3反射内存一广播内存网络间节点测试结果根据测试方案,对反射内存一广播内存2个节点之间的数据传输测试结果如表4所示。

表4反射内存.广播内存网络间节点传输测试结果

被测试网络在不同网络的节点间传输400个单精度浮点型数据的时间低于400s,这已经达到了当时系统期望标准。

5结语
通过对反射内存网络的性能测试,得出了相应情况下的利用反射内存进行实时数据通信的信息,对节点问数据读写速度有了大体的了解,同时经过相应测试对比也验证了关于其网络结构和工作原理的分析,为实际应用提供了相应参考。而在反射内存卡关于反射内存的介绍中,声称相邻的反射内存节点可在700rls内得到数据更新。经过试验认为这只是在特定的情况下才具有的性能,或者只是1种数据反应速度。而在实际应用系统中,反射内存的通讯性能则会受到各种因素诸如网络分布、软件运行效率等的影响。

 

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