US3仿真系統(tǒng)的網(wǎng)絡通信系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

張淵博+彭漢國+雷波

摘 要：針對US3仿真系統(tǒng)的特殊功能和要求，網(wǎng)絡系統(tǒng)設(shè)計采用了二層的星型以太網(wǎng)物理拓撲結(jié)構(gòu)，并依據(jù)US3系統(tǒng)內(nèi)程序開發(fā)的固定結(jié)構(gòu)和模式，開發(fā)設(shè)計實時、可靠的網(wǎng)絡通信軟件，最后有針對性的分析了關(guān)鍵技術(shù)。

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

中圖分類號：TP302 文獻標識碼：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）

實時仿真系統(tǒng)是一個復雜的多功能訓練系統(tǒng)，實時仿真是指系統(tǒng)在實時條件下接收動態(tài)輸入，并能實時產(chǎn)生一個動態(tài)的輸出[1]，系統(tǒng)擁有強大的運算能力和數(shù)據(jù)吞吐能力，對網(wǎng)絡通信提出了極高的要求。針對實時仿真系統(tǒng)的特殊功能及要求，網(wǎng)絡通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡構(gòu)架嚴格遵循可靠適用的原則，采用標準的通信協(xié)議和模塊化的程序設(shè)計方法設(shè)計可靠、實時的網(wǎng)絡通信軟件。

2 需求分析（Demand analysis）

2.1 功能要求

實時仿真系統(tǒng)具有獨立訓練（包括崗位訓練和科目訓練）和協(xié)同訓練的功能，計算機網(wǎng)絡通信系統(tǒng)是實現(xiàn)系統(tǒng)各項功能的基本組成部分，概括起來網(wǎng)絡通信系統(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)、電力推進與應急動力仿真系統(tǒng)等）之間提供通信手段。

（2）為仿真主計算機與終端計算機（包括工業(yè)控制計算機、接口計算機、軟臺屏計算機、監(jiān)控計算機、數(shù)據(jù)庫計算機）之間提供通信手段。

2.2 設(shè)計要求

為確保滿足系統(tǒng)仿真的實時性需要和可擴展性的需要，網(wǎng)絡通信系統(tǒng)的設(shè)計應滿足以下設(shè)計準則：

（1）通信傳輸時延<10ms。在網(wǎng)絡系統(tǒng)中，用戶對數(shù)據(jù)通信的響應時間最為敏感，因此網(wǎng)絡系統(tǒng)應滿足高速度和低延遲的要求。

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

（3）開放性和標準化。由于網(wǎng)絡系統(tǒng)涉及不同的軟硬件平臺，為確保網(wǎng)絡的成功互連，網(wǎng)絡通信軟件必須滿足標準化、模塊化和通用化要求。通信軟件應盡量采用通用的、開放的國際標準協(xié)議和通信方式，包括網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡通信協(xié)議以及網(wǎng)絡綜合化布線標準等，通信程序必須模塊化，以便控制系統(tǒng)的復雜度，提高系統(tǒng)的可靠性，靈活性和可擴展能力。

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

（5）可擴充性。網(wǎng)絡系統(tǒng)應能隨著技術(shù)的發(fā)展和應用要求的不斷提高，可以方便地進行擴充和升級，以便保護系統(tǒng)的投資。

3 系統(tǒng)設(shè)計（System design）

3.1 網(wǎng)絡系統(tǒng)

計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)是聯(lián)系仿真系統(tǒng)中各個節(jié)點的紐帶，是將各計算機集成為系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，網(wǎng)絡系統(tǒng)的組成包括網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)以及網(wǎng)絡采用的基本通信協(xié)議等。

3.1.1 網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)

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

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

（2）多層設(shè)計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)計可以使網(wǎng)絡同時打開多個端口，從而避免由于遇到小的阻塞而關(guān)閉端口，低層端口的信息過載只關(guān)閉一個本層的上行端口而不會關(guān)閉上層的上行端口。

（4）多層設(shè)計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，提高整個網(wǎng)絡的運轉(zhuǎn)效率，多層設(shè)計的網(wǎng)絡傳送的信息量要遠高于單層設(shè)計[3]。

鑒于以上考慮，仿真系統(tǒng)網(wǎng)絡采用如圖1所示的二層設(shè)計的星型以太網(wǎng)物理拓撲結(jié)構(gòu)，采用交換式快速以太網(wǎng)標準IEEE 802.3u組網(wǎng)。仿真系統(tǒng)采用100Base-TX快速交換式以太網(wǎng)標準按兩個層次組網(wǎng)，中心層連接仿真主機、教控臺、網(wǎng)管工作站、接口計算機以及下層交換機，下層交換機主要連接工業(yè)控制計算機、監(jiān)控計算機、軟臺屏計算機等。

圖1 網(wǎng)絡拓撲圖endprint

Fig.1 Network topology

3.1.2 網(wǎng)絡通信協(xié)議

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

3.2 網(wǎng)絡通信軟件

3.2.1 網(wǎng)絡通信軟件類型

本系統(tǒng)網(wǎng)絡通信軟件可分為兩種類型，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，另一種是仿真主計算機與終端計算機之間的通信，即IRIX和WINDOWS之間的通信。

IRIX-IRIX間的通信是仿真服務器上的仿真平臺（US3）與仿真服務器上各仿真子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)通信。US3將仿真的計算結(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來控制仿真任務的進程。IRIX和IRIX之間的通信實現(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共享數(shù)據(jù)區(qū)，供仿真平臺和各仿真子系統(tǒng)進行訪問，該功能已由研發(fā)機構(gòu)GSE公司實現(xiàn)。

IRIX和Windows之間的通信是指仿真主計算機與終端計算機間的數(shù)據(jù)通信。仿真主計算機從終端計算機獲得模擬硬臺屏的設(shè)備狀態(tài)參數(shù)，終端計算機則從仿真主計算機獲得終端計算機顯示的變量參數(shù)、教控臺指令等，通信程序通過動態(tài)數(shù)據(jù)交換機制（DDE）方式進行數(shù)據(jù)交換[4]，交換媒介為通信點表文件。它們兩者間的通信是仿真通信系統(tǒng)的主體部分，是開發(fā)設(shè)計的主要工作內(nèi)容，這部分的設(shè)計和實現(xiàn)嚴格遵循優(yōu)化可靠的準則。

3.2.2 US3仿真平臺下的程序開發(fā)

通信軟件的功能是實現(xiàn)仿真主機與終端計算機之間的通訊，通信軟件一方面需要實時的接收設(shè)備狀態(tài)的參數(shù)，同時將接收的數(shù)據(jù)寫入到共享數(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)送到終端計算機。由于通信軟件是在US3系統(tǒng)內(nèi)開發(fā)實現(xiàn)的，因此通訊軟件的程序開發(fā)必須嚴格遵循US3系統(tǒng)所固有的程序開發(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)通過建立允許各個進程之間的共享數(shù)據(jù)區(qū)的映射關(guān)系進行數(shù)據(jù)變量的共享和存儲。在共享數(shù)據(jù)區(qū)中的數(shù)據(jù)分為系統(tǒng)級和用戶級兩個級別，系統(tǒng)內(nèi)的所有用戶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)級的數(shù)據(jù)，但是針對用戶級的數(shù)據(jù)的調(diào)取和使用只能局限于定義該變量的用戶，在進行網(wǎng)絡通信程序開發(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）開發(fā)語言。US3系統(tǒng)的開發(fā)語言為c語言，在US3系統(tǒng)內(nèi)的c語言程序遵循一個特定的程序結(jié)構(gòu)和編譯/執(zhí)行方式，該程序與通常結(jié)構(gòu)的c語言程序有著很大的不同，它的主程序不是通過傳統(tǒng)的main（）來指定的，而是指添加到模塊說明文件中的模塊名稱。正是因為其程序結(jié)構(gòu)所具有的特殊性，要求我們在開始編寫程序的時候必須編寫一段特別的說明，在說明中指出：使用programs說明本程序提供給其他程序調(diào)用以及模塊說明文件使用的名稱，使用globals說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說明在本程序中所需要調(diào)用的其他的程序模塊的名稱，并且必須引用一個與本程序名稱相同的函數(shù)庫文件。例如：

/*programs network */ 程序模塊的名稱

/*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

#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，在信息庫內(nèi)包含有每一個程序模塊的相關(guān)信息，US3系統(tǒng)可以通過該信息庫來管理系統(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法被正常調(diào)用和運行的。

4 關(guān)鍵技術(shù)（Key technologies）

（1）仿真系統(tǒng)是由多臺運行IRIX操作系統(tǒng)的RISC計算機和若干運行Windows的基于Intel芯片的PC組成的計算機網(wǎng)絡，這樣一個由多平臺和多系統(tǒng)計算機組成的網(wǎng)絡系統(tǒng)，必須采用標準的通訊協(xié)議來實現(xiàn)整個網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)通訊。

（2）部分終端計算機中使用了INTOUCH軟件開發(fā)，INTOUCH軟件規(guī)定了軟臺屏界面與相應通訊模塊的通訊方式是動態(tài)數(shù)據(jù)交換機制（DDE），中間連接媒介為通訊點表文件，相應通訊模塊的編制必須考慮使用DDE技術(shù)。

5 結(jié)論（Conclusion）

伴隨著計算機科學和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，大型仿真支撐平臺在日后的工業(yè)生產(chǎn)和教學科研領(lǐng)域得到越來越廣泛的應用，針對大型計算機仿真系統(tǒng)多平臺和多系統(tǒng)的特點，實現(xiàn)仿真系統(tǒng)網(wǎng)絡標準化和模塊化的設(shè)計特征，是滿足仿真訓練系統(tǒng)功能和性能的需要的必然要求。

參考文獻（References）

[1] 游景玉.實時仿真技術(shù)及其應用[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)計及其應用[J].計

算機應用，2005，4（4）：926.

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

6-8.

[4] 馬正午，周德興.過程可視化組態(tài)軟件InTouch應用技術(shù)[M].

北京：機械工業(yè)出版社，2006.

作者簡介：

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

研究.

彭漢國（1965-），男，高級工程師.研究領(lǐng)域：電子裝備保

障，仿真系統(tǒng)開發(fā).

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

研究.endprint

Fig.1 Network topology

3.1.2 網(wǎng)絡通信協(xié)議

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

3.2 網(wǎng)絡通信軟件

3.2.1 網(wǎng)絡通信軟件類型

本系統(tǒng)網(wǎng)絡通信軟件可分為兩種類型，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，另一種是仿真主計算機與終端計算機之間的通信，即IRIX和WINDOWS之間的通信。

IRIX-IRIX間的通信是仿真服務器上的仿真平臺（US3）與仿真服務器上各仿真子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)通信。US3將仿真的計算結(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來控制仿真任務的進程。IRIX和IRIX之間的通信實現(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共享數(shù)據(jù)區(qū)，供仿真平臺和各仿真子系統(tǒng)進行訪問，該功能已由研發(fā)機構(gòu)GSE公司實現(xiàn)。

IRIX和Windows之間的通信是指仿真主計算機與終端計算機間的數(shù)據(jù)通信。仿真主計算機從終端計算機獲得模擬硬臺屏的設(shè)備狀態(tài)參數(shù)，終端計算機則從仿真主計算機獲得終端計算機顯示的變量參數(shù)、教控臺指令等，通信程序通過動態(tài)數(shù)據(jù)交換機制（DDE）方式進行數(shù)據(jù)交換[4]，交換媒介為通信點表文件。它們兩者間的通信是仿真通信系統(tǒng)的主體部分，是開發(fā)設(shè)計的主要工作內(nèi)容，這部分的設(shè)計和實現(xiàn)嚴格遵循優(yōu)化可靠的準則。

3.2.2 US3仿真平臺下的程序開發(fā)

通信軟件的功能是實現(xiàn)仿真主機與終端計算機之間的通訊，通信軟件一方面需要實時的接收設(shè)備狀態(tài)的參數(shù)，同時將接收的數(shù)據(jù)寫入到共享數(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)送到終端計算機。由于通信軟件是在US3系統(tǒng)內(nèi)開發(fā)實現(xiàn)的，因此通訊軟件的程序開發(fā)必須嚴格遵循US3系統(tǒng)所固有的程序開發(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)通過建立允許各個進程之間的共享數(shù)據(jù)區(qū)的映射關(guān)系進行數(shù)據(jù)變量的共享和存儲。在共享數(shù)據(jù)區(qū)中的數(shù)據(jù)分為系統(tǒng)級和用戶級兩個級別，系統(tǒng)內(nèi)的所有用戶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)級的數(shù)據(jù)，但是針對用戶級的數(shù)據(jù)的調(diào)取和使用只能局限于定義該變量的用戶，在進行網(wǎng)絡通信程序開發(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）開發(fā)語言。US3系統(tǒng)的開發(fā)語言為c語言，在US3系統(tǒng)內(nèi)的c語言程序遵循一個特定的程序結(jié)構(gòu)和編譯/執(zhí)行方式，該程序與通常結(jié)構(gòu)的c語言程序有著很大的不同，它的主程序不是通過傳統(tǒng)的main（）來指定的，而是指添加到模塊說明文件中的模塊名稱。正是因為其程序結(jié)構(gòu)所具有的特殊性，要求我們在開始編寫程序的時候必須編寫一段特別的說明，在說明中指出：使用programs說明本程序提供給其他程序調(diào)用以及模塊說明文件使用的名稱，使用globals說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說明在本程序中所需要調(diào)用的其他的程序模塊的名稱，并且必須引用一個與本程序名稱相同的函數(shù)庫文件。例如：

/*programs network */ 程序模塊的名稱

/*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

#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，在信息庫內(nèi)包含有每一個程序模塊的相關(guān)信息，US3系統(tǒng)可以通過該信息庫來管理系統(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法被正常調(diào)用和運行的。

4 關(guān)鍵技術(shù)（Key technologies）

（1）仿真系統(tǒng)是由多臺運行IRIX操作系統(tǒng)的RISC計算機和若干運行Windows的基于Intel芯片的PC組成的計算機網(wǎng)絡，這樣一個由多平臺和多系統(tǒng)計算機組成的網(wǎng)絡系統(tǒng)，必須采用標準的通訊協(xié)議來實現(xiàn)整個網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)通訊。

（2）部分終端計算機中使用了INTOUCH軟件開發(fā)，INTOUCH軟件規(guī)定了軟臺屏界面與相應通訊模塊的通訊方式是動態(tài)數(shù)據(jù)交換機制（DDE），中間連接媒介為通訊點表文件，相應通訊模塊的編制必須考慮使用DDE技術(shù)。

5 結(jié)論（Conclusion）

伴隨著計算機科學和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，大型仿真支撐平臺在日后的工業(yè)生產(chǎn)和教學科研領(lǐng)域得到越來越廣泛的應用，針對大型計算機仿真系統(tǒng)多平臺和多系統(tǒng)的特點，實現(xiàn)仿真系統(tǒng)網(wǎng)絡標準化和模塊化的設(shè)計特征，是滿足仿真訓練系統(tǒng)功能和性能的需要的必然要求。

參考文獻（References）

[1] 游景玉.實時仿真技術(shù)及其應用[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)計及其應用[J].計

算機應用，2005，4（4）：926.

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

6-8.

[4] 馬正午，周德興.過程可視化組態(tài)軟件InTouch應用技術(shù)[M].

北京：機械工業(yè)出版社，2006.

作者簡介：

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

研究.

彭漢國（1965-），男，高級工程師.研究領(lǐng)域：電子裝備保

障，仿真系統(tǒng)開發(fā).

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

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Fig.1 Network topology

3.1.2 網(wǎng)絡通信協(xié)議

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

3.2 網(wǎng)絡通信軟件

3.2.1 網(wǎng)絡通信軟件類型

本系統(tǒng)網(wǎng)絡通信軟件可分為兩種類型，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，另一種是仿真主計算機與終端計算機之間的通信，即IRIX和WINDOWS之間的通信。

IRIX-IRIX間的通信是仿真服務器上的仿真平臺（US3）與仿真服務器上各仿真子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)通信。US3將仿真的計算結(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來控制仿真任務的進程。IRIX和IRIX之間的通信實現(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共享數(shù)據(jù)區(qū)，供仿真平臺和各仿真子系統(tǒng)進行訪問，該功能已由研發(fā)機構(gòu)GSE公司實現(xiàn)。

IRIX和Windows之間的通信是指仿真主計算機與終端計算機間的數(shù)據(jù)通信。仿真主計算機從終端計算機獲得模擬硬臺屏的設(shè)備狀態(tài)參數(shù)，終端計算機則從仿真主計算機獲得終端計算機顯示的變量參數(shù)、教控臺指令等，通信程序通過動態(tài)數(shù)據(jù)交換機制（DDE）方式進行數(shù)據(jù)交換[4]，交換媒介為通信點表文件。它們兩者間的通信是仿真通信系統(tǒng)的主體部分，是開發(fā)設(shè)計的主要工作內(nèi)容，這部分的設(shè)計和實現(xiàn)嚴格遵循優(yōu)化可靠的準則。

3.2.2 US3仿真平臺下的程序開發(fā)

通信軟件的功能是實現(xiàn)仿真主機與終端計算機之間的通訊，通信軟件一方面需要實時的接收設(shè)備狀態(tài)的參數(shù)，同時將接收的數(shù)據(jù)寫入到共享數(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)送到終端計算機。由于通信軟件是在US3系統(tǒng)內(nèi)開發(fā)實現(xiàn)的，因此通訊軟件的程序開發(fā)必須嚴格遵循US3系統(tǒng)所固有的程序開發(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)通過建立允許各個進程之間的共享數(shù)據(jù)區(qū)的映射關(guān)系進行數(shù)據(jù)變量的共享和存儲。在共享數(shù)據(jù)區(qū)中的數(shù)據(jù)分為系統(tǒng)級和用戶級兩個級別，系統(tǒng)內(nèi)的所有用戶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)級的數(shù)據(jù)，但是針對用戶級的數(shù)據(jù)的調(diào)取和使用只能局限于定義該變量的用戶，在進行網(wǎng)絡通信程序開發(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）開發(fā)語言。US3系統(tǒng)的開發(fā)語言為c語言，在US3系統(tǒng)內(nèi)的c語言程序遵循一個特定的程序結(jié)構(gòu)和編譯/執(zhí)行方式，該程序與通常結(jié)構(gòu)的c語言程序有著很大的不同，它的主程序不是通過傳統(tǒng)的main（）來指定的，而是指添加到模塊說明文件中的模塊名稱。正是因為其程序結(jié)構(gòu)所具有的特殊性，要求我們在開始編寫程序的時候必須編寫一段特別的說明，在說明中指出：使用programs說明本程序提供給其他程序調(diào)用以及模塊說明文件使用的名稱，使用globals說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說明在本程序中所需要調(diào)用的其他的程序模塊的名稱，并且必須引用一個與本程序名稱相同的函數(shù)庫文件。例如：

/*programs network */ 程序模塊的名稱

/*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

#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，在信息庫內(nèi)包含有每一個程序模塊的相關(guān)信息，US3系統(tǒng)可以通過該信息庫來管理系統(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法被正常調(diào)用和運行的。

4 關(guān)鍵技術(shù)（Key technologies）

（1）仿真系統(tǒng)是由多臺運行IRIX操作系統(tǒng)的RISC計算機和若干運行Windows的基于Intel芯片的PC組成的計算機網(wǎng)絡，這樣一個由多平臺和多系統(tǒng)計算機組成的網(wǎng)絡系統(tǒng)，必須采用標準的通訊協(xié)議來實現(xiàn)整個網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)通訊。

（2）部分終端計算機中使用了INTOUCH軟件開發(fā)，INTOUCH軟件規(guī)定了軟臺屏界面與相應通訊模塊的通訊方式是動態(tài)數(shù)據(jù)交換機制（DDE），中間連接媒介為通訊點表文件，相應通訊模塊的編制必須考慮使用DDE技術(shù)。

5 結(jié)論（Conclusion）

伴隨著計算機科學和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，大型仿真支撐平臺在日后的工業(yè)生產(chǎn)和教學科研領(lǐng)域得到越來越廣泛的應用，針對大型計算機仿真系統(tǒng)多平臺和多系統(tǒng)的特點，實現(xiàn)仿真系統(tǒng)網(wǎng)絡標準化和模塊化的設(shè)計特征，是滿足仿真訓練系統(tǒng)功能和性能的需要的必然要求。

參考文獻（References）

[1] 游景玉.實時仿真技術(shù)及其應用[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)計及其應用[J].計

算機應用，2005，4（4）：926.

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

6-8.

[4] 馬正午，周德興.過程可視化組態(tài)軟件InTouch應用技術(shù)[M].

北京：機械工業(yè)出版社，2006.

作者簡介：

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

研究.

彭漢國（1965-），男，高級工程師.研究領(lǐng)域：電子裝備保

障，仿真系統(tǒng)開發(fā).

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

研究.endprint