[发明专利]基于分布集成录波器并行总线的同步方法

说明书

所属技术领域

本发明属计算机应用领域范畴，涉及计算机处理的大容量高速测量记录系统，特别涉及基于分布集成录波器并行总线的同步方法。

背景技术

动态录波器是一种数字化的高速测量记录仪器。该仪器能对外部接入的多个快速变化的相关信号进行不间断的高速同步跟踪采样检测，以捕捉被检测信号的瞬间异常、突变或某种特定事件的发生，然后按要求对所有关联信号进行实时动态记录和分析。由于这种仪器能够对多参数系统进行长时间跟踪检测和记录，并自动捕捉和发现被检测系统的故障或异常，所以在科学研究以及国民经济各领域，特别在电力系统得了广泛的应用。目前所使用的传统录波器多采用主从、集中式的系统结构。这种系统结构简单，实现容易，但存在容量及数据带宽受限的缺点，特别是将计算与录波集中到作为主机的后台计算机中完成，致使风险过于集中，极大地降低了系统的可靠性。要改变上述的不足，最根本的方法是将原来主从、集中式的结构改为并行、分布式结构。分布集成录波器突破了传统主从式录波器容量、带宽的限制并克服了风险过于集中的缺点。然而分布集成录波器实现的难点在于如何保证分布、并行工作的多个子录波器的数据同步，即采样同步、传输同步、队列同步、计算同步以及录波同步。系统母板及总线为同步提供了硬件的保证，而基于并行总线的同步方法是解决同步问题的技术关键。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于分布集成录波器并行总线的同步方法，实现分布集成录波器系统的精确同步。本方法是以本发明人公开的《分布集成录波器母板及并行总线结构》和《可通过并行总线集成分布系统的单板录波器》的结构为基础的。

本发明的基本思路是：为了解决各个子录波器相互之间的严格同步，首先在系统的硬件体系结构上采用了集成总线的方式。即在系统共用的母板上集成一套具有复杂同步控制逻辑的并行总线，包括同步时钟线、同步计算线、同步录波线、队列同步线以及各种状态线。系统中各个子录波器通过总线插头插接到母板上，与母板总线连通。工作时，各个子录波器独立运行，同时又通过总线发出控制命令或接收状态命令，实现相互间运行的协同与同步。在系统软件上采用并行采样、分段传输、同步计算与分布录波的数据同步策略。其中分段同步计算方法更是整个装置实现同步的关键。其原则是在各个独立工作的子录波器从数据队列中截取数据以及对截取数据段发起计算上保证严格的同步，但在计算进程上，允许各个独立工作的子录波器存在异步。这样就可以很方便地既保证各个独立工作的子录波器之间数据计算的严格同步，又满足子录波器在数据采样、传输、计算与录波进程之间的异步关联。只要不同子录波器在实时计算过程中数据段是同步的，就可以保证录波数据的同步。而不同子录波器对各自同一时段数据计算快慢的不同，只影响发起录波的时刻，不影响录波的结果。装置完全可以在之后对记录数据的离线分析中，实现录波时刻、首发事件以及事件先后顺序的精确定位。这种“在线定段、离线定点”的方式实现简单，但同样可以达到微秒级的数据同步和精确到采样点的事件分辨率。

本发明的目的是这样达到的：采用系统时钟对分布集成录波装置的数据采样和传输进行同步；再通过并行总线来控制数据队列同步、分段同步计算以及并行同步录波；同时采用在线同步校时和对采样数据绝对时间进行精确标记的方法，实现各个独立工作的子录波器记录数据的同步与数据突变和预定事件的高分辨时间定位。在算法上，对各个独立工作的子录波器从数据队列中截取数据以及对截取数据段发起计算上保证严格的同步，但在计算进程上，允许各个独立工作的子录波器存在异步，既保证各个独立工作的子录波器之间数据计算的严格同步，又满足子录波器在数据采样、传输、计算与录波进程之间的异步关联。为实现上述同步方法，首先在系统母板和各个子录波器上各配置一套相同的同步时钟。同时在各个子录波器以及系统共用母板上分别集成一套具有复杂同步控制逻辑的并行总线，包括时钟总线、控制总线、状态总线、校时总线以及复位总线，系统中的各个子录波器通过总线插头插接到母板上，与母板总线连通。工作时，各个子录波器独立运行，同时又通过这些总线发出控制命令或接收状态命令，以实现整个系统运行的协同与同步。

所述通过并行总线来控制数据队列同步、分段同步计算以及并行同步录波是由子录波器与系统母板连接的并行总线中对应的控制总线和状态总线与相应的控制电路实现的。其中，队列同步控制线与状态线用来控制数据队列的同步；计算控制线及状态线用来实现子录波器计算的分段同步；录波、录值、定值控制线及录波、录值、定值状态线用来实现子录波器录波的精确同步；校时总线和校时控制电路用来控制时间的同步。在线同步校时通过校时总线和校时控制电路用来实现。