第四层交换的一个简单定义是:它是一种功能,它决定传输不仅仅依据MAC地址(第二层网桥)或源/目标IP地址(第三层路由),而且依据TCP/UDP(第四层) 应用端口号。第四层交换功能就象是虚IP,指向物理服务器。它传输的业务服从的协议多种多样,有HTTP、FTP、NFS、Telnet或其他协议。这些业务在物理服务器基础上,需要复杂的载量平衡算法。在IP世界,业务类型由终端TCP或UDP端口地址来决定,在第四层交换中的应用区间则由源端和终端IP地址、TCP和UDP端口共同决定。
在第四层交换中为每个供搜寻使用的服务器组设立虚IP地址(VIP),每组服务器支持某种应用。在域名服务器(DNS)中存储的每个应用服务器地址是VIP,而不是真实的服务器地址。
当某用户申请应用时,一个带有目标服务器组的VIP连接请求(例如一个TCP SYN包)发给服务器交换机。服务器交换机在组中选取好的服务器,将终端地址中的VIP用实际服务器的IP取代,并将连接请求传给服务器。这样,同一区间所有的包由服务器交换机进行映射,在用户和同一服务器间进行传输。
第四层交换的原理
OSI模型的第四层是传输层。传输层负责端对端通信,即在网络源和目标系统之间协调通信。在IP协议栈中这是TCP(一种传输协议)和UDP(用户数据包协议)所在的协议层。
在第四层中,TCP和UDP标题包含端口号(portnumber),它们可以区分每个数据包包含哪些应用协议(例如HTTP、FTP等)。端点系统利用这种信息来区分包中的数据,尤其是端口号使一个接收端计算机系统能够确定它所收到的IP包类型,并把它交给合适的高层软件。端口号和设备IP地址的组合通常称作“插口(socket)”。
1和255之间的端口号被保留,他们称为“熟知”端口,也就是说,在所有主机TCP/IP协议栈实现中,这些端口号是相同的。除了“熟知”端口外,标准UNIX服务分配在256到1024端口范围,定制的应用一般在1024以上分配端口号.
分配端口号的近清单可以在RFc1700”Assigned Numbers”上找到。TCP/UDP端口号提供的附加信息可以为网络交换机所利用,这是第4层交换的基础。
具有第四层功能的交换机能够起到与服务器相连接的“虚拟IP”(VIP)前端的作用。
每台服务器和支持单一或通用应用的服务器组都配置一个VIP地址。这个VIP地址被发送出去并在域名系统上注册。
在发出一个服务请求时,第四层交换机通过判定TCP开始,来识别一次会话的开始。然后它利用复杂的算法来确定处理这个请求的佳服务器。一旦做出这种决定,交换机就将会话与一个具体的IP地址联系在一起,并用该服务器真正的IP地址来代替服务器上的VIP地址。
每台第四层交换机都保存一个与被选择的服务器相配的源IP地址以及源TCP 端口相关联的连接表。然后第四层交换机向这台服务器转发连接请求。所有后续包在客户机与服务器之间重新影射和转发,直到交换机发现会话为止。
在使用第四层交换的情况下,接入可以与真正的服务器连接在一起来满足用户制定的规则,诸如使每台服务器上有相等数量的接入或根据不同服务器的容量来分配传输流。
CPUIP核的组成
尽管各种CPU的性能指标和结构细节不同,但所要完成的基本功能相同,从整体上可分为八个基本的部件:时钟发生器、指令寄存器、累加器、RISCCPU算术逻辑运算单元、数据控制器、状态控制器、程序控制器、程序计数器、地址多路器。状态控制器负责控制每一个部件之间的相互操作关系,具体的结构和逻辑关系如图1所示。
时钟发生器利用外部时钟信号,经过分频生成一系列时钟信号给CPU中的各个部件使用。为了分频后信号的跳变性能,在设计中采用了同步状态机的方法。
指令寄存器在触发时钟clk1的正跳变触发下,将数据总线送来的指令存入寄存器中。数据总线分时复用传递数据和指令,由状态控制器的load_ir信号负责判别。load_ir信号通过使能信号ena口线输入到指令寄存器。复位后,指令寄存器被清为零。每条指令为两个字节16位,高3位是操作码,低13位是地址线。CPU的地址总线为是13位,位寻址空间为8K字节。本设计的数据总线是8位,每条指令取两次,每次由变量state控制。
累加器用于存放当前的运算结果,是双目运算中的一个数据来源。复位后,累加器的值为零。当累加器通过使能信号ena口线收到来自CPU状态控制器load_acc信号后,在clk1时钟正跳沿时就接收来自数据总线的数据。
算术逻辑运算单元根据输入的不同的操作码分别实现相应的加、与、异或、跳转等基本运算。
数据控制器其作用是控制累加器的数据输出,由于数据总线是各种操作传送数据的公共通道,分时复用,有时传输指令,有时要传送数据。其余时候,数据总线应呈高阻态,以允许其他部件使用。所以,任何部件向总线上输出数据时,都需要一个控制信号的,而此控制信号的启、停则由CPU状态控制器输出的各信号控制决定。控制信号datactl_ena决定何时输出累加器中的数据。
地址多路器用于输出的地址是PC(程序计数器)地址还是数据/端口地址。每个指令周期的前4个时钟周期用于从ROM中读取指令,输出的应是PC地址,后4个时钟周期用于对RAM或端口的读写,该地址由指令给出,地址的选择输出信号由时钟信号的8分频信号fecth提供。
程序计数器用于提供指令地址,以便读取指令,指令按地址顺序存放在存储器中,有两种途径可形成指令地址,一是顺序执行程序的情况,二是执行JMP指令后,获得新的指令地址。
驱动器的简介
伺服驱动器(servo drives)又称为“伺服控制器”、“伺服放大器”,是用来控制伺服电机的一种控制器,其作用类似于变频器作用于普通交流马达,属于伺服系统的一部分,主要应用于的定位系统。一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服电机进行控制,实现的传动系统定位,目前是传动技术的产品。
伺服驱动器是现代运动控制的重要组成部分,被广泛应用于工业机器人及数控加工中心等自动化设备中。尤其是应用于控制交流永磁同步电机的伺服驱动器已经成为国内外研究热点。当前交流伺服驱动器设计中普遍采用基于矢量控制的电流、速度、位置3闭环控制算法。该算法中速度闭环设计合理与否,对于整个伺服控制系统,特别是速度控制性能的发挥起到关键作用 [1] 。
在伺服驱动器速度闭环中,电机转子实时速度测量精度对于改善速度环的转速控制动静态特性至关重要。为寻求测量精度与系统成本的平衡,一般采用增量式光电编码器作为测速传感器,与其对应的常用测速方法为M/T测速法。M/T测速法虽然具有一定的测量精度和较宽的测量范围,但这种方法有其固有的缺陷,主要包括:1)测速周期内检测到至少一个完整的码盘脉冲,限制了低可测转速;2)用于测速的2个控制系统定时器开关难以严格保持同步,在速度变化较大的测量场合中无法测速精度。因此应用该测速法的传统速度环设计方案难以提高伺服驱动器速度跟随与控制性能
驱动器工作原理编辑
目前主流的伺服驱动器均采用数字信号处理器(DSP)作为控制核心,
可以实现比较复杂的控制算法,实现数字化、网络化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模块(IPM)为核心设计的驱动电路,IPM内部集成了驱动电路,同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路,在主回路中还加入软启动电路,以减小启动过程对驱动器的冲击。功率驱动单先通过三相全桥整流电路对输入的三相电或者市电进行整流,得到相应的直流电。经过整流好的三相电或市电,再通过三相正弦PWM电压型逆变器变频来驱动三相永磁式同步交流伺服电机。功率驱动单元的整个过程可以简单的说就是AC-DC-AC的过程。整流单元(AC-DC)主要的拓扑电路是三相全桥不控整流电路。
随着伺服系统的大规模应用,伺服驱动器使用、伺服驱动器调试、伺服驱动器维修都是伺服驱动器在当今比较重要的技术课题,越来越多工控技术服务商对伺服驱动器进行了技术深层次研究。
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