网络架构驱动下针对性软硬件技术开源的思考_李永俊.pdf

8网络通信与安全Network Communication&Security电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering过去，信息化最突出的特点就是在不同层面上都有自身的需求，传统的计算以信息量为基础，工商业的信息化以稳定性和实时性为基础，而新兴的物联网则以安全性为基础，与人类的生产息息相关，融为一体。显然，将信息自然分离到上述不同领域，将不利于整个信息技术的发展，为了达到整个信息化的目标，必须突破信息的界限，把信息融合起来，以前的 TCP/IP、TSN、MQTT等协议都是在互联网上领先的，也有一些产业已经建立了专用的网络，可以兼容多种互联网协议。而安全的需求，往往需要厂商自己去保障，这样的结果，要么是标准不足，要么就是效率太低，尤其是在人类即将面临的虚拟世界和元宇宙的时候，信息技术已经不能满足这个时代的需要了，所以必须进行一次全面的信息化建设，以确保信息的标准化和高效率。1 赋予设备角色属性（1）主控，一般是计算节点。（2）装备内建角色既是人控的需求，又是安全需求。世界上的人物命名体系分为十个等级，每一个等级都用“.”来划分，如果缺少任意一个等级，就必须空出来，因为每一个等级的主控是最小标号名称，这意味着，任意一个等级的主控全部都是 1，如果要表示一个级别的主控设备，名称标题就是#1.而在这个标题名称后面则是标题的定义，任意一个名称可以用来表达这个角色的意思。由一级公司主控的全球动态展示信息系统进行管理，其定义如下：#13895.54736.23567:#.电机 23，若将每个等级的名字全部联系到一起，则可以是：世界企业信息中心.中国企业信息中心.中国烟草信息中心.云南省烟草公司信息中心.云南省烟叶复烤公司信息中心.泸西复烤厂信息中心.生产加工车间信息中心，一个预处理单元，包括三个分布I/O站点（例如，控制面板是：预处理部分的 PLC）。电机 23，引擎的标题是动态决策系统决定，说明它是由人决定的，虽然不同等级有平级的信息中心，而不同级的 1 则是整个信息中心，主控就是整个信息中心，如果将控制来分类的话，只有主控和被控之分。控制点的作用只是掌握和控制，主控功能要求控制器的硬件选择拨号开关，被控角色不需要选择对应的一级拨号开关，也就是所有拨号开关的默认值，都是零值，而主控功能，则要求选择对应的 1 级拨号开关，代表着主控角色在某个级别。如果定义的每一级设备数量为 216=65536，共 10 级，那么一共有 6553610=1.4615016330902918e48 个设备。2 赋予设备时间属性信息 CPU 另外一项重要的设计目标是集成，即与其他机器进行稳定、实时的通讯，或许是与其他 CPU 进行稳定、实时的通讯，这个是相对的实时概念。但是在实践中，需要 100 ms 地对时和人的响应探测计时钟，可能要求 1ms 的机器高速动作计时钟，可能需要 10ms 的计算机实时通讯时钟，以及其他较大的时间时钟和以供机器之间的系统级通讯时钟，还有人与人沟通交流的时间。在定时电路中的应用，通常可以根据需要设置不同的时钟产生器，其中时钟周期为 100s,1ms,10ms,100ms,1s,1min，1 小时，1 天，1 月，1 年，通常定时电路从 1ms 开始起步，每 1ms 输出 100s 的定时时间，以此类推，比如，计时时间为 1ms，每 10ms 输出 1ms，但是 100ms 是一个特殊的数字，它不单单仅限于要在 10ms 内输出，而且还在开始处或重启或重新启动其他时钟发生器。当这些计时器运行时，有必要同步发送信息，在此期间，各个系统的信息 CPU 检查（开启）网络，以便在非定时的时候，将正常的数据自由地进行交换。很显然，同步数据的数量不会很多，但是普通的数据量却是无限的，此外，不同级别的数据传输需要不同的数据，如对工业周边装置的共用控制，有一台高速计算机(1ms)，以及经常进行的少量数据(10ms)，在更高的层次，可以是在工业现场控制器间切换频率的降低（100ms），在以上数据是远程控制与显示间的数据交流频率进一步降低的数据（1 秒），而在这些数据中，有一种是实时的数据，比如云端游戏，又或是虚拟现实中的虚拟操作，这些都是元宇宙通用的数据，所以，如果将这些数据的同步时间设定为正确的时间（100 毫秒），则存在着一个大的计时器中含有小计时器的问题，例如，100 毫秒的计时器持续时间是 10 毫秒，也就是说，每个 100 毫秒中有网络架构驱动下针对性软硬件技术开源的思考李永俊（山西警官职业学院 山西省太原市 030006）摘要：本文基于网格体系结构，从软件和硬件技术两个方面探讨了开放源码的作用，目的在于对信息从获取、传播、加工和使用等各个环节进行再设计，能更精确地表达信息的时间颗粒，信息影响的大小和信息的控制程度。此外，它通过改造传统的效率低下，规范度较低的信息处理系统，从而来解决整个信息技术的问题。关键词：网格架构；融合信息；信息 CPU；开放源码9网络通信与安全Network Communication&Security电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering10 毫秒是由信息 CPU 专门传送数据的，而在剩余的 90 毫秒（这里的情况）中，用来传送常规数据的，所以 100 毫秒的起始时间与 10 毫秒计时器的起始时间同时存在，那么 10毫秒计时器就在100ms之内，为了确保这两种数据的正确性，就必须牺牲一定的时间间隔。具体地说，就是在这个计时器的输出范围之内，在不允许大的计时器的输出的情况下，在10 毫秒计时器工作的连续 1 毫秒中，100 毫秒计时器工作的连续 10 毫秒内不使用该计时器的持续 10 毫秒的起始 1ms，仅利用最后 9 毫秒（这里的情形）来发送数据。3 融合信息及其软硬件实现异构信息 CPU 包括安全信息 CPU（安全信息 CPU 本身的安全要求必须由硬件来完成），融合（实时）信息 CPU，通用信息 CPU，通过一个被称作融合硬件的硬件来实现叫做融合硬件，该硬件独立于处理器的其他核心功能，仅有的关联是融合寄存器。可以通过合并的硬件来读取，也只有处理器才能读懂。融合硬件独立于单一 CPU，在各个 CPU 之间共享。主控制信号源必须配备准确的时钟，或者连接到一个精确的时钟服务器。第一级主控制器可以在一定时间内设置一定时刻（比如使用自己的时钟），在启动阶段，一级控制应该在首次触发时，检查一个具体的时间标记（如利用自己的钟表时间），则进行首次启动，当下一个 100 毫秒到达时，将合并（时间）开始信号发送给同级控制，例如，若在各个级别中，地址数目为 216=65536，则定义的广播地址为65537.0.0.0.0.0.0.0.0.0，每个被控制的融合硬件接收此融合的触发信号，随机数字发生器产生从 1 到 65537 的一个随机数字，并对所生成的随机数进行延迟，然后由交换机向主控制器发送其响应信号。需要指出的是，交换器是受控制的，因此，除了向其他控制装置发送信号之外，它还会发出自己的应答信号（自己也有自己的硬件和接口），主控系统在接收到融合触发信号后，根据所确定的相同设备数目和最大通讯距离来确定一段时间融合阈值，在等待期间，主控制器收到每个被控地址的响应信息，并记录每个被控地址的起始地址，在等待期结束时，主控制器首先按照这个顺序对被监测地址（不是所有地址）进行排序，随后，在下一个 100ms（在这个时刻为对时间）到达时，根据一个固定的间隔，即对时分辨率（例如 1 微秒），将定时信号（对时间）按顺序发送信号，每个被控的融合设备都接受一对这样的时间信号，不做任何操作，并立即返回这些信号。唯一不同的是，融合设备被专门设计为精密时钟发生器，该设备可以生成精密时钟并存储在融合设备的寄存器中。当收到反馈信号时，它首先被打上时间戳，并将其保存到合适的地址。当达到一个固定的时间（融合实现），也就是两倍的融合时间，再加上设备数目（装置数目乘以时间分辨率），就停止时间信号，通信通道长度就是相应装置的来回时间除以 2 的结果。将时序数据整理完后，设备地址再次被排序，但这次是按通信路径长度排序，而通信路径时间则按序列号加校准分辨率时间排序，这与时间分辨率（传输延迟后的实际时间加上校准延迟后的实际时间）是同一个概念。要处理的两个实际时间（通讯传输和标定延时）被分别标记，事实上，主控能够精确地设定时钟的时间，更准确地说，精确时间=目前的时刻+（精确的时钟回传值-精确时间点-通讯行程控制时间-返回时间戳值的精确值）=（目前的时刻-返回时间戳值的精确值-由通讯行程时间控制的精确时间）=（目前的时刻-返回时间戳值的精确值-由通讯行程时间控制的精确时间）+精确的时钟回传值。当下一个 100ms 来临时，可以根据每个控制器的分类，将校准时间发送到每个控制器。发送过程类似于发送时间信号，只是只能发送一个时间信号，标定时间传送对应的通讯和校正延迟时间（当然要有确切的校准时间）。每个可验证地接收到校准信息，收到一个时间戳，能够计算出校正时间，校正时间=校正时间-通讯行程时间-校正延迟时间-目前和收到的时间标记的差异（如果现在就进行运算，这一点可以忽略不计），和基于修正时间实时更新的融合硬件时间。第一次等时同步通讯是在完成了修正工作之后，内容是每一个受控对象都可以为下一步执行对时。首先，每个验被控收到一个同步通讯的信号，启动了首次等时同步通讯（包括在通信协议中，在信号出现的关键时刻），然后，每个受控对象都能自己计算出 100ms 的同步开始信号，在该信号结束时，当下次合并临界点到来时，全部验证程序都开始（已校正）100 毫秒合并。在下一次合并临界时刻，所有的被控开始他们（校准的）100 毫秒的融合时间，接着，开始下一阶段的相应的融合时间，以及下一个 100ms 的调整。仅仅从二级开始的主设备应该有两个网络编码，一个连接到上级主设备，表示此装置为受控装置，而另一种装置则与低端控制装置相连，即此装置为主要控制装置。两套融合的硬件可以同时控制两种网络接口，由一个独立的信息处理器进行处理，每个硬件都有自己的角色设定交换机，融合硬件数据可以通过不同的融合设备进行传送。当首次配对和校准时间减少被启用时，第一次数据传输发生。HET 芯片中的合并信息处理器之所以得名，就是在 100 毫秒的合并通信期间，此处理器必须处理资料传送的特性（与融合信息分开），而在合并和修正完成后，合并的信息就会出现，得到了一个角色地表达，其功能是将角色名称（地址）与有意义的人物 描述（所谓的角色表示）相匹配，并将其汇合发送到每个相应的设备。在确认了整个网络的时间信息融合之后，就可以进行人物信息的融合，在接下来的 100 毫秒内，主控设备就会向同级被控设备发出信号，融合（角色）可以开始。在接10网络通信与安全Network Communication&Security电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering收到该信号之后，该设备在下一个 100ms 的时间里被传输到下一个位置。当最后一级的信号被接收时，人物代表角色从 CPU 整合资讯的角色效能寄存器中读取（如果该信号被指派给最后一级）。从 CPU 角色效能寄存器（如果人为指派已完成）中读出代表人物的融合信息，以及从融合资讯寄存器中读出人物的名字，进行编译，并将该级别的地址（角色名称）延迟到下一个 100 毫秒（可视的时间单位里），以保证主控设备能够对其进行操作，并确保所有可控物在 10毫秒与主控制器的通讯（合并窗口时间），并将它送回主控器，当下一个 100ms 即将到来的时候进行编译。如角色所代表层被选中，这个过程重复进行，直到到达第一层。当一级的主控制器完成了这个阶段的任务，在下一个100ms到达之后，将其所收集的全部装备的角色表达连同其自身的角色表达方式，同时发送至上级的所有控制部门，在接到直属上级的命令之后，在随后的 100ms 中，再次进行此操作，直到上一级