实时数据图象网络系统及操作该系统的方法技术方案

一个计算机网络系统（１）经过通信网络（５）重复地将唯一识别的实时数据块分配给所有的实时站，以便将每个数据块的每个副本直接地存储在站存储器中分配给那个唯一地识别的数据块的一个唯一地址空间。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及分布处理系统中的数据共享，特别是涉及在一个网络系统中的实时数据的传输、处理和存储。在大多数计算机网络中，经过互连网络中各个站的数据公共通路传送的数据被寻址到一个特定的站或多个站。该消息被该网络中的其它站忽略。在所寻址的站的网络接口中断该站中央处理单元，然后中央处理单元处理该消息。经常接收站向发送站发回一个确认。在这些系统中，该消息识别接收站和发送站。这样的过程在具有站间交互通信需要的应用中是有效的。在广播的多信道广播网络中，该消息不能寻址任何特定站。每站接收被发送的所有数据而且按惯例取其需要的数据。这也要求由接收站的中央处理单元处理该消息。典型地，为了减轻系统的负担，数据只是通过例外而被广播。即只在一部分数据的值变化时才发送消息。因此，例如，在各个功能是由网络的许多站执行的分布控制系统中，在变量的值改变时才广播数据。其它确定的系统，如由网络链接到一个中央单元的自动播音机也只在有事务处理要处理时才发送数据。但是，如果在被控制的过程中有大的干扰，或同时出现的事务处理，则这样的系统可能变得超负荷。本专利技术的受让人已开发出一种广播网络，在该网络中从各站来的数据被组合为数据包或数据块，不管数据是否变化都周期地发送。具有短的等待时间的数据以快的重复率传送，而不急需的或以较低速率变化的其它数据以更宽间隔的时间间隔发送。在这个系统中，所有的数据重复地发送并由所有的站接收。每站检查所接收的每个数据块并将其切开以便只存储它需要的数据。这个系统被设计成用于最坏的情况，因此不会由于系统中大的干扰而淹没。但是，要求本地处理每个数据以确定被存储在那个站的存储器中的数据，这限制了系统可处理的数据速率。因此，需要增加数据速率而且不会由于最坏的环境而被淹没的改进的广播网络系统。另外，还应提供对等(peer-peer)的通信而不损害实时性能。虽然其它系统试图通过限制由发送站发送的数据或限制该接收站存储的数据来改进性能，而本专利技术采用新颖的方法将所有的实时数据发送到要求实时数据的所有的站，并且不管一个特定站是否需要所有的数据，在每个这样的站都存储发送的所有数据。虽然初看起来这好象效率低，实际上，因为在传输的每一端要求最小的处理，所以信息吞吐量改善了。在发送端，发送整个数据块。不需要处理来确定什么值已改变。在接收端不需要处理来确定存储什么数据。不是由发送站或接收端来识别每个数据块而是给予每块一个唯一的识别符。每个接收站在该站的相同的唯一识别地址空间内存储随后重复的每个唯一地识别的数据块。唯一的地址空间最好是虚地址空间。此外，最好是，由存储器管理硬件将虚地址空间发送到本地站的实际地址空间，存储器管理硬件保持存储器中空闲页的表并将进入的消息图象插入到下一个可用页中，然后将该虚地址空间的事务处理更新的实际位置。利用这种设置，在当前消息正被存储时，本地中央处理单元可以通过存取一个消息的最后图象进行处理。这个过程给主中央处理单元的负担最小。另一情况，在没有合适的存储器管理硬件的系统中，可使用一个驱动器程序来保持虚地址空间至实际地址空间变换的表和保持存储器空闲页的单独表。但是，即使这个这个方案也给本地中央处理系统很小的处理负荷。本专利技术即包含在实时数据图象网络中实现数据传送的一个系统也包含其方法。本专利技术的目的是提供应用于执行广播功能的有效数据公共通路。为此目的，本专利技术在于一个实时数据图象网络系统，包括多个实时站，每站具有存储器装置;其特征在于一个广播通信网络连接所述站，并且至少从一个所述站向每个其它站重复发送至少一个唯一地识别的据块，该数据块具有包含一个当前数据图象的每个副本，所述的站包括在所述存储器装置的相同的唯一地址空间存储所述唯一地识别的数据块的每个副本的存储装置。当结合附图阅读下面的优选实施例的叙述时可以完全理解本专利技术，其中附图说明图1示意地说明根据本专利技术的实时数据图象系统。图2说明根据本专利技术在图1的系统中传送的唯一地识别的数据块的定义。图3示意地说明在虚存储器地址空间转换为实际的存储器地址空间中构成图1的系统的一部分的存储器寻址单元的操作。图4A和4B说明在接收站存储器中存储两个连续的特定数据块的图象，该数据块图象是由构成该系统的一部分的网络传送的。图5是用于在执行图4A和4B的过程的接收站处的网络接口的计算机程序的流程图。图6A和6B说明在接收站存储经过网络传送有唯一地识别的数据块的两个连续图象的本专利技术的另一个实施例。图7是执行图6A和6B的过程的该站中央处理单元的适合的计算机程序的流程图。图8是用于存取由图6A，6B和7的实施例存储的数据的该站中央处理单元的适合的计算机程序的流程图。本专利技术是针对实时数据图象网络系统而做出。它有特别的应用，并且将被描述为应用到一个分布处理控制系统。但是，本领域的技术人员应当懂得本专利技术也可应用到具有分布数据库的其它确定的网络系统，例如自动播音机，视频和多媒体混合网络等等。图1说明基于实时图象网络1的一个分布处理控制系统。系统1包括通过通信网络相互连接的多个站3，这些站，或如通称曰“分站(drop)”，包括(但不限于)数据处理单元(DPU)3a、人机接口单元(MMI)3b。不要求实时数据的其它分站(未画出)也可包括在网络中。这些DPU3a典型地连接到与被控制过程有关的实际设备。实际设备包括输入传感器，如热电偶7，和输出端，如接点9。每个DPU3a通过监视每个环路的操作和保证相关变量的值保持在它们各自设定点而提供对分配给它的环路的控制。DPU通过呼叫算法(callingalgorithms)来进行该控制，该算法扫描从传感器(如7)来的输入信号，比较变量的实际值与它的设定点，进行使变量值达到设定点所必需的计算，和在该过程将控制信号，输出到最后的如接点9的控制设备，接点9例如可以控制阀门或电机，等等。这样，在实际环境中的项目如冷却液液位或燃料流量被控制系统理解为数据。有关过程变量的信息被存储在DPU3a中作为点数据记录。在这个数据记录中的信息可被广播到通信网络5，供其它站或分站使用，或者可保持在指定的分站的内部。一个点数据记录包含两种不同类型的信息。一种类型是动态信息，它是该分站的实际输入的函数。动态信息的例子是从流量传感器7读出的过程流量值。另一类的信息是静态信息，它包括结构信息和很少变化的其它数据。静态信息的例子有变换常数。报警极限和与模拟输入有关的结构说明。动态信息必须周期地广播，而静态数据是根据“需要”广播的。DPU3a包括一个中央处理单元(CPU)11，它从传感器7接收输入信息，执行控制算法和控制输出设备9。DPU3a还包括在CPU11和网络5之间的一个网络接口13。DPU3a进一步包括一个存储器(MEM)15，这是在CPU11和网络接口13之间共享的。存储器地址单元(MAU)17提供为存储器15的虚地址到实际地址的变换，数据被存储在存储器15中并且被检索。共享的存储器15和MAU17可以在CPU11或网络接口13中具体地提供。人机接口(MMI)站或分站3b包括一个工作站19，它装有用于显示信息的CRT21和一个CPU23。分站也包含一个网络接口13和与其MAU17共享的存储器15，而且MAU17也可以在工作站19或网络接口13中具体地提供。通信网络包括同轴的、扭绞成对的、或光纤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实时数据图象网络系统（１），包括多个实时站，每个站有存储器装置（１５）；其特征在于：一个广播通信网络（５）连接所述的站（３），并且从所述站的至少一个站向每个其它的站分别发送具有包含当前数据图象的每个副本的至少一个唯一识别的数据块（ＤＤＢ），所述的站包括存储装置（３２，５２），在所述存储器装置中相同的唯一地址空间存储所述唯一识别的数据块的每个副本。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：沃伦A伊德兰，吉尔伯特W雷默艾，琳达L桑托莱因，卡尔J斯塔比，艾伯特W克鲁，
申请(专利权)人：西屋工艺控制公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]