SpaceWire是由欧洲太空局(European Space Agency， ESA)首先提出，并由多个高校、科研机构等参与设计和优化的新型数据总线标准[1]，其能够为星载设备提供标准一致的通信协议，简化星上系统的设计集成，将星上的测控数据、载荷数据以及星内闭环控制等信息进行高速率、低误码率的传输。由于以上优点，SpaceWire协议已经成功应用于多个国内外空间任务[2-3]，如：在风云四号气象卫星上，SpaceWire总线完成了载荷成像设备大数据量、高速的数据传输任务[4]；Swift卫星中，SpaceWire作为高速数据传输协议，将γ射线探测器采集的科学数据及相关参数传输至冗余的数据处理器模块[5]。

目前对SpaceWire总线具有前瞻性的研究成果尚少。文献[6]以标准协议为基础，研究了SpaceWire网络在多数据源、异步、多任务触发的复杂条件下保证传输时延稳定可控的传输机制；文献[7]简要介绍了SpaceWire网络构建方式，举例分析链型组网、环形组网、树形组网等几种传统拓扑结构，但缺乏在复杂网络条件下SpaceWire的路由设计方式和研究方法；文献[8]、文献[9]、文献[10]提出了一些面向具体功能模块的相关验证方法和技巧；文献[11]介绍了一种SpaceWire总线流量控制机制，其在一定程度上改善了总线的性能，但未充分考虑实际应用过程中有限网络资源下的缓存资源分配问题。然而实际应用中，有限资源条件下总线网络系统性能的优劣程度是星载总线系统主要的技术难题之一，因此如何对SpaceWire网络通信性能进行分析以及对网络中缓存资源进行合理分配，是该技术实现过程中需重点考虑的问题。

本文依据SpaceWire网络的特点，创建符合实际应用的网络模型，认真分析网络数据传输的问题点，在此基础上，推导出一套缓存资源分配的算法。该算法能够在已知网络总的缓存资源量的条件下，结合分析模型中得出的通信约束条件，给出适合SpaceWire网络实现的缓存分配方案，实现改善网络性能的目的。

1 SpaceWire网络性能分析模型

1.1 SpaceWire协议概述

SpaceWire网络的基本结构单元为节点、路由以及链路。节点和路由、路由和路由之间均以链路串接，构成整个SpaceWire网络系统。SpaceWire协议推荐一种自适应网络机制，其关键技术点在于在单一链路的传输效率有限的条件下，可以采用调整总线中路由通路数量的方式实现提升整个网络的数据传输效率的目的。因此将路由作为基本单元，搭建具有很高自由度的复杂网络，可以形成结构各异的SpaceWire路由网络拓扑方式。

图1(a)以两个基本路由单元构建了一种简单的网络结构，即双路由结构[12-14]。在数据源包的整个传输路径上(如节点A1到节点B2)，在路径(38)被占用的情况下，路由A可以自适应地选择另一条通路(47)进行数据包传输。只要三条等效链路中某一条存在空闲，数据源包就可以被即时传输。该双路由结构实现了三组数据源包的并行传输，极大提高了传输效率。

细化的基本网络路由单元如图1(b)所示，整个网络单元包含8个接口节点，各节点既可以作为数据的直接输入输出端口，也可以连接其他相似的网络单元模块。路由单元的核心功能包括Codec节点数据处理、数据传输路径仲裁选择、数据交换开关矩阵等，并且数据源包的传输是虫孔路由。其中，Codec节点数据处理部分完成对数据源包的缓存、包头地址信息的解析；仲裁选择模块根据地址信息进行路径选择和数据冲突时进行传输顺序的处理。

  

(a) 双路由结构(a) Structure of dual-route

  

(b) SpaceWire基本网络路由单元(b) Basic route unit of SpaceWire图1 SpaceWire拓扑结构Fig.1 Topology of SpaceWire

1.2 SpaceWire网络特点分析

不同数量的路由核和节点可以实现多种网络拓扑结构，从而保证SpaceWire网络能够搭建适应不同需求类型的网络形式。然而，所有复杂网络在细化分解后，均可以视为若干基本双路由结构，而双路由结构又是由两个多节点星形连接的单路由网络构成。因此，这类基本网络单元的两个重要指标——传输性能和缓存资源量将是影响整个SpaceWire网络的性能和资源分配的基本因素。给出定义：

烹调用油建议应经常更换品种，即一种油用完换另一种油，以保证脂肪酸结构的平衡。另外，植物油性质不稳定，容易氧化酸败而变质，所以植物油应密封避光保存，开封后尽量减少保存时间以保证植物油的质量。

定义1 均匀通信网络，是指各个输入路由节点的数据输入速率相同且数据到达路由节点的概率也相同的网络，即网络的通信量是均匀的。

(3)钦州石夹剖面硅质岩微量元素各特征值同样表明，地质界线处硅质岩形成环境属于大陆岛弧与大陆边缘过渡区，其受到热液影响程度经历了先强后弱的变化过程。

定义2 热点通信网络，是指网络中存在某个路由节点的数据输入速率或数据到达概率高于其他路由节点的网络，其网络的通信存在某一个热点。

SpaceWire网络作为一种空间应用的网络，各路由节点数据传输特征值(如传输路径、传输速率、传输概率等)是不同的。缓存资源平均分配并不能保证有限的网络缓存资源得到充分利用。一旦某一路节点出现异常，如缓存满载，将导致同样使用该节点发送的数据源包阻塞，无法传输；同时由于SpaceWire网络通常采用虫孔路由机制，会导致其他节点也阻塞。由此可得：缓存满负荷概率的大小是缓存容量是否满足使用需求的重要标志。而网络中各个端口的满负荷概率主要受两个因素的制约，一是数据输出仲裁阻塞概率，二是下级路由节点的满负荷导致的反馈阻塞。实际应用中，由于缓存资源紧张导致反馈阻塞的概率远远小于数据输出时的仲裁阻塞概率。根据上述讨论得出：

定义3 在一个网络中，如若存在某一个最容易阻塞的路由节点，即满负荷的可能性最大，则该路由节点可视为数据在网络中通信的瓶颈，即为关键通信节点。

电极越多,可以增加分辨率,提高成像质量。由于受空间限制,过多的电极导致又导致电极尺寸的减小,导致两电极间采集的信号微弱,减低了信号的敏感性,同时,过多电极也会大大降低采用速率,导致成像速度慢。因此,本文设计的微流控芯片传感器选用圆形横截面16电极传感器。

由于Opnet平台没有适用于SpaceWire标准的仿真模块，无法直接进行SpaceWire网络仿真。根据图1(b)给出的SpaceWire拓扑结构，在Opnet平台环境下自行搭建的网络模型环境如图4所示。SpaceWire为全双工网络，即每个节点的接收与发送的传输及缓存相互独立，因此在模型中只描述了左端发送右端接收的方式，整个SpaceWire的全双工网络情况的缓存资源量为其两倍。

2 SpaceWire网络缓存资源分配算法

2.1 网络条件约束及参数定义

以SpaceWire网络及上述分析为基础，搭建合理的SpaceWire网络模型，来进一步讨论相关性能和资源分配。网络模型的相应规则约束如下。

约束1：SpaceWire网络中的路由方式为静态路由。

针对这些不可避免的自然因素对档案的影响，就要建立起以预防为主，修缮为辅的档案保护模式，应建立起专门的档案库房馆并使用相关的合理设备。该馆的温度、湿度等都要符合档案的保存条件，而且该馆在建造时，应采用节能、环保的材料，要重点注意库房的防火、防水，防空气污染、防有害生物等情况，从而建立一个良好的档案保存环境。对电子档案来说，要以预防信息泄露和保障信息安全为主，建立起覆盖各层次的网络环境。同时，要对毁坏性的档案进行修补，包括档案去污和对档案馆进行驱虫灭菌等，合理的档案预防和修补技术能有效保护档案的安全。

约束2：只考虑传输路径上的缓存空间，数据传输路径起点和终点的缓存空间无限大。

因方施教是依据中医方剂学知识体系和学科规律，以方为中心，针对每首方剂的组方特点，结合具体教学对象的要求，采用不同教学方法组织教学。

约束3：整个数据传输过程中带宽不变，排除带宽变化引入干扰。

约束4：路由器互联是点对点单链路互联，不包含多对一、一对多等情况。

在上述规则约束的条件下，进一步给出如下定义：

对于图2中某一虚拟队列应用M/M/1排队模型可知(以A1为例)：

定义5 对于网络链路上节点的特征有如下定义：C为网络中路由节点缓存容量的集合，D为网络中链路节点延时的集合,V为链路速率的集合。

根据上述约束和定义内容，为方便分析介绍和过程运算，参数说明如表1所示。

 

表1 参数表

 

Tab.1 Parameter list

  

参数名称参数定义Cx,y,dirRx,y在dir方向的缓存容量λx,y,dirCx,y,dir的数据输入概率μx,y,dirCx,y,dir的传输效率ρx,y,dirCx,y,dir缓存容量的利用率Px,y,x',y',dir'Cx,y,dir的数据通过Cx',y',dir'的概率Px,y,dir,dir'Cx,y,dir的数据向dir'方向转发的概率μx,y,dir,dir'Cx,y,dir中的数据向dir'方向的平均传输效率Px,y,full,dirCx,y,dir缓存满的概率Dx,y,dirCx,y,dir中数据包的传输时间Ctotal网络总的缓存大小

表1中，Dx,y,dir由两部分组成：数据包准备时间DL，即数据达到路由节点到准备输出到下一级为止的时间段；数据源包从开始向下一级传输到完整传输到下一级的时间段Dx,y,dir,dir′。

2.2 关键通信节点的确定方法

为进一步分析节点缓存的满负荷概率，需计算数据包通过节点的总传输时长。其由两个时间段决定，即数据达到路由节点到准备输出到下一级为止的时间和数据源包从开始向下一级传输到完整传输到下一级的时间。其表达式为：

Dx,y,dir=DL+Dx,y,dir,dir′

(1)

λB2=λx,y,A1×Px,y,A1,B2+λx,y,A2×

由于信息安全专业的交叉学科的特点,要求的基础知识面较宽,对于基础课程的设置必须慎重斟酌。应用型高校比较侧重于培养学生的实践应用能力，在课程体系的设置上应注重系统性和发展性，秉承“厚基础、重实践、强能力”应用型人才培养理念，既能快速适应企业岗位，也能保证足够的发展后劲，以案例教学、任务驱动式教学为主，培养问题的创新解决者，实现学生到职业人的渐进式蜕变，课程设置体系如图3所示。

DL=DSpW+DHead+DArb+DCross

(2)

在网络搭建完成后上述时间单元便已给定。需要说明的是，在以往的网络分析中，特别是计算机网络[15]，一种观点认为无须考虑数据在路由端包头解析前的相关操作，从而忽略了这些操作带来的时间延迟。但是，SpaceWire网络的特点在于，SpaceWire链路为高速串行链路，数据到达路由端后需要进行必要的串并转换。因此，SpaceWire网络的建模过程需要考虑DSpW对模型准确度的影响，并且其与链路速率有很强的相关性，对网络性能有十分重要的影响。

为方便分析传输时间的相关特性[16]，将该节点传输路径相同数据包的传输过程抽象为一个并联的虚拟通道。数据源包长度相同的数据将被划入同一个虚拟通道中，构成并联的数据包传输队列，如图2所示。

  

图2 路由接收数据排队示意图Fig.2 Data receive queue for SpaceWire router

其中，每一个DLAi和DAi,B2(i=1,2,3,4)对应于该接受节点在式(1)中的两个时间段的值。每个虚拟队列传输数据源包的概率取决于该数据包在对应路径上传输的概率，即Px,y,dir,dir′。总的传输时间则可以由每个虚拟队列的传输时间求和得出，即

 

(3)

Px,y,dir,dir′在路由方式已经确定的情况下为常量，因此数据包向某条路径传输的效率μx,y,dir,dir′成为影响Dx,y,dir,dir′的唯一条件。进一步讨论分析过程如下：

首先将图2中各个虚拟队列看作一个整体，这个整体的数据输入概率为：

上式中，DL可分解为多个小时间单元，即SpaceWire链路转换时间DSpW、地址解析及路径选择时间DHead、路由仲裁时间DArb、数据源包穿过开关矩阵时间DCross，从而有：

长江南岸境内的陆域展布大小不等的沿江湖泊、塘等地表水体，区内降水丰沛，地表径流通畅，地表水系发育。池州市水系主要有秋浦河、白洋河、九华河、平天湖、查村湖等。

Px,y,A2,B2+λx,y,A3×Px,y,A3,B2+

λx,y,A4×Px,y,A4,B2

(4)

将图2所需的传输时间表示为：

DL=

 

(5)

从而得到总的传输时间为：

D=(1-Px,y,full,dir′)×DL+

创新所需的能力可以细化成4大方面9个小项。（1）创新的起点——创新意识；（2）创新的基础——逻辑思维、逆向思维、创新方法和学习创新；（3）创新的目标——自我超越；（4）创新的应用——管理创新、营销创新和服务创新。

(6)

所以，其传输效率为：

 

(7)

根据M/M/1排队模型公式，数据在图2部分的平均等待时间：

 

(8)

定义4 给定图G(R，DIR，L)，其中R为网络中路由节点的集合，Rx,y为网络中坐标为(x，y)点的路由节点，DIR为网络中数据包传输方向的集合(dir为其中元素)，L为数据源包大小的集合。

 

(9)

[2] Parkes S, Sheynin Y, Nomachi M. SpaceWire missions and architectures[C]//Proceedings of the 60th International Astronautical Congress, 2009.

护肝剂样品（液体制剂），由天津市第一中心医院重点实验室自行研制，批号分别为20160823（S1）、20160919（S2）、20160927（S3）、20161027（S4）、20161116（S5）、20161129（S6）、20161219（S7）、20170329（S8）、20170419（S9）、20170427（S10）。

对于每个独立的路由发送节点满足M/M/1/K模型，其满概率计算公式为：

 

(10)

式中，

根据式(10)得出的单个路由发送节点满负荷概率，每个路由节点的阻塞概率都可以由其对应的总的传输时间Dx,y,dir和缓存容量确定出来。从而，通过计算各个路由发送节点的阻塞概率，找出概率最高的节点，并以此为基础对SpaceWire网络性能进行优化。

2.3 SpaceWire网络缓存分配算法描述

根据上节的分析描述，计算网络中阻塞概率最高的路由节点，并将其视作突破口，利用如图3所示算法进行优化处理。

  

图3 缓存分配算法描述示意图Fig.3 Graph of buffer allocation algorithm

具体算法过程如下：

步骤1：初始化配置网络系统参数，并将所有缓存资源均匀分配到每个路由节点的缓存中，通过仿真得出当前参数下，数据传输在网络中的平均延时Delay。

步骤2：根据输入的配置参数对网络系统进行分析，得出每个路由节点缓存的阻塞概率表达式。

步骤3：寻找阻塞概率最大的路由节点缓存C_max以及阻塞概率最小的路由节点缓存C_min。

因六步三关工艺时间节点少，温度间的跨度大，而各阶段的目标又十分明确，便于记忆，操作性强，在烘烤过程中通过观察烟叶的变黄和失水，清晰可见鲜烟叶的品质显现出来，失水干燥后又固定下来。事实证明，凡执行走六步闯三关烘烤工艺的烟叶，工艺见表1和图2，在烟叶的外观质量上，“黄、亮、软”特征明显，烘烤损失基本控制在5%以内。而传统凭经验烤的损失率无法估计。简单易操作的新工艺，打破了原来的经验主义，揭开了烟叶烘烤的神秘面纱，把水与火交融的艺术公开化，使老烟农省心，让新烟农有章可循，为全面降低烘烤损失、稳定烟农队伍、稳定种植基础打下了良好基础。

步骤4：修改系统配置参数，修改C_max的容量Volume_Max使其加1，同时将C_min的容量Volume_Min减1。将修改后的参数重新输入仿真模型中计算新的网络平均延时Delay_new。

与对鲁迅不同，沈从文对周作人是由衷的钦敬，不止一次地称赞他如“秋水”般的性格，甚至巴金在小说《沉落》中对周作人一类知识分子的生活有所影射，沈从文就认为巴金火气太大，“过分偏持，不能容物”，与之通过几封长信为周作人辩护。

步骤5：如果Delay_new小于Delay，则认为新的参数设置更有效，保留配置结果并跳回步骤2。如果Delay_new大于等于Delay，则保留原配置参数，并将Volume_Max和Volume_Min改回原来的值。

3 仿真结果与分析

为了更深入探讨在上述模型下的分析结果和算法的可行性，利用Opnet软件搭建网络模型并仿真，利用仿真结果验证算法对网络性能的影响[17]。

3.1 仿真平台的搭建

对关键通信节点的处理，为后文热点通信网络的缓存分配提供了依据。

  

图4 Opnet网络仿真模型Fig.4 Network simulation model of Opnet

在图4所示的网络仿真模型中，node_0～ node_3为数据源生成单元，对应于图1(b)中的发送节点，用以调节数据源包输出形式以及源包的插入率；q_0～q_3为源包缓存单元，用于模拟网络节点的缓存；q_rev_0～q_rev_3为源包接收单元；中间router为路由控制单元，以实现要求的路由传输方式，即图1(b)中仲裁选择和开关矩阵功能。模型中各单元的仿真参数说明如下：

1)总缓存空间大小Ctotal=4096。

2)数据源包发送单元(node_0～node_3)以泊松分布将数据注入网络模型中，源包容量为900，插入率可调，初始值为0.5。

3)源包缓存单元(q_0～q_3)容量初始值Cq_i=1024，约束条件如下：

 

通过对该网络模型中各节点的缓存容量、源包插入率、源包容量等参数的调整完成仿真。每次仿真注入相应目标参数提取1000个数据采样点，得出不同参数组合下节点的平均延时变化情况，并由MATLAB对结果加以解析。

3.2 关于总缓存资源均匀分配下的分析

总缓存资源均匀分配，即均匀流量模式，保证各类配置参数一致。该仿真模型中有4个发送路由单元，分别设置相同的缓存空间1024，以及相同的数据插入率和数据源包容量。不难发现，在该模式下网络中各个路由单元的流量一致，对缓存空间的需求也一致。如果调整任意单元的缓存容量必然会影响整个网络的性能。改变后缓存空间最小的路由节点便成为该网络中数据通信的关键节点，从而降低整个网络的性能。因此不做深入分析。

当各路由节点的缓存空间一致，但数据流量不同，即各个节点的数据插入率不一致时，必然存在某一个路由节点的数据插入率要高于其他节点，该模式即为热点通信模式，该节点即为热点流量节点。其他路由节点即为非热点流量节点。对该模式的仿真分析如图5所示，热点流量节点的平均延时要明显高于非热点流量节点，说明网络性能需要优化。

  

图5 缓存均匀分配下平均延时曲线Fig.5 Curves for average delay under the uniform cache

3.3 关于缓存资源经算法优化后的分析

结合第2.3节提出的算法，通过调整各节点的缓存空间的方式来优化网络性能。具体步骤如下：①降低非热点流量节点的缓存容量，单次递减量为1；②增加热点流量节点的缓存容量，增加量与①中减少量相同；③调整完毕后，完成一次仿真分析过程；④记录20次缓存容量调整后的热点和非热点流量的仿真结果，共40组数据。

在此指出，由图5可知平均延时是条变化曲线，曲线趋于稳定的值可以作为该曲线的典型值。本次结果比对分析中，提取每次仿真1000个采样点的后500个采样点作为该次仿真结果的典型值。对全部仿真结果统计分析后，得出如图6所示平均延时随缓存空间变化量的变化曲线图。

  

图6 节点缓存空间对平均延时的影响Fig.6 Curves for average delay under the changing cache

由前文可知，平均延时最大的路由节点单元影响着整个网络的性能。在图6中，当节点缓存变化量为15时，热点流量节点和非热点流量节点的平均延时分别为7.556 s和7.683 s。整个网络的平均延时也到达最低点7.683 s。此时，网络中各节点平均延时曲线如图7所示。

  

图7 网络性能最优时节点平均延时曲线Fig.7 Curves for average delay under the best network performance

由上述分析可知，网络模型经算法调整后性能得到优化。热点流量节点的平均延时典型值由11.880 s下调到7.556 s，下降率为36.4%，下降幅度明显。而非热点流量节点的平均延时典型值只提升了12.0%(6.862 s→7.683 s)，影响不大。同时，网络性能优劣取决于阻塞概率最大的路由节点，即平均延时最大的，可以认定经算法调整后的网络性能有了明显的提升。

4 结论

对SpaceWire网络的均匀通信模式和热点通信模式的工作特点进行了分析和介绍，重点讨论了热点通信模式在不同缓存结构下对数据通信的性能影响。根据SpaceWire网络通信特性搭建数学模型，分析总结出一套关键通信节点的计算方法和缓存分配方法。在缓存资源总量一定的情况下，通过测算SpaceWire网络系统中的关键通信节点调节网络中路由单元的缓存空间的分配方式，以期改善网络性能。利用Opnet软件搭建一套SpaceWire网络系统测试平台，分别针对均匀通信模式和热点通信模式两种情况进行仿真。在Ctotal=4096的测试环境下，分析了缓存资源经算法优化前后网络性能变化情况。结果表明：在不改变网络系统总缓存容量的条件下，该算法能有效改善SpaceWire网络性能，可以为今后SpaceWire的设计实现中缓存资源的分配提供理论依据。

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假定路由器的路由机制为均等路由，保证不同发送节点通向同一接收节点的等待时间相同，从而有tB2=t′B2。联立式(4)～(9)可得出在B2路径上的传输效率μx,y,A1,B2。同理，可以得出在其他几个路径上的传输效率μx,y,A2,B2，μx,y,A3,B2，μx,y,A4,B2。再由式(3)可推导出传输时间Dx,y,dir,B2，将其代入式(1)中即可计算得出单个路由发送节点总的传输时间。

Px,y,full,dir′×(Dx,y,dir+DL)

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分管后勤的赵主任请示书记后便安排事务长为卸车人员准备每天中午吃食堂的具体事宜。机关食堂很简单。操作间与饭厅隔着一面墙，墙上留有几个排队打饭菜的窗洞，操作间一张案板就占到三分之一，揉面、切菜都在其上，开饭时盛饭菜的大盆小钵、收付饭菜票的盒子也搁在上面；饭厅顶棚吊着纤维板，地上摆放着几张方桌、条凳，家室不在身边的和单身汉一般都在饭厅就餐，他们可以边吃边聊。村书记、村长来镇上开会也在食堂安排。

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资产管理是高中财务会计核算的重要内容。从现阶段的具体分析来看，高中的资产所包含的内容是比较多的，有货币资金、银行存款、零余额账户用款额度、应收及预付往来款项、存货等流动资产的管理；房屋资产、教学设备、体育器材、电脑、空调等办公设备等等的固定资产的管理；还有一些可进行投资的资产等等。不同的资产在具体的核算管理中有不同的标准和要求，为了充分利用资产，预防资产流失，在资产管理实践中，定期或不定期清查，进一步对学校资产的现有价值，包括增值及耗损详细的掌握，实现全面系统的管理非常必要。

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