CVN高速数据记录与回放硬盘系统及其应用-上海天文台.PDF

　　中　国　科　学　院　上　海　天　文　台　年　刊 ２００４年　第２５期　　 ＡＮＮＡＬＳＯＦＳＨＡＮＧＨＡＩＯＢＳＥＲＶＡＴＯＲＹ ＡＣＡＤＥＭＩＡ ＳＩＮＩＣＡ　　Ｎｏ．２５，　２００４ ＣＶＮ高速数据记录 与回放硬盘系统及其应用 郑为民　张秀忠　陈　中　朱人杰　卢春梅　舒逢春 （中国科学院上海天文台，上海２０００３０） 提　　　要 ＣＶＮ硬盘系统是上海天文台ＶＬＢＩ技术实验室自行研制的ＶＬＢＩ数据高速记录与回放系统。 它以通用ＰＣ机和Ｌｉｎｕｘ操作系统为平台。该系统与原有磁带机系统相比具有数据记录质量高、可 靠性好和价格低等特点，已安置在乌鲁木齐南山、上海佘山观测站和昆明流动站，多次成功地进行 了卫星和河外射电源的观测。目前中国ＶＬＢＩ网观测的数据记录和回放已全部由ＣＶＮ硬盘系统承 担，完全替代了原有的磁带系统。现有的上海相关处理机通过专用回放接口，能直接处理记录在硬 盘上的数据。在此基础上还进行了软件相关处理方法和ｅＶＬＢＩ数据传输实验。通过多次观测，该 系统的性能已得到不断改进，将成为我国“嫦娥一号”探月工程中的ＶＬＢＩ数据系统的候选者，也可 应用于其它高速数据记录领域。 主题词：ＶＬＢＩ— 磁盘阵列 — 高速数据采集 — 实时— ＰＣＩ总线 — 月球探测 分类号：Ｐ２２８．６，ＴＰ３３ １　引　　言 甚长基线干涉测量（ＶＬＢＩ）技术为提高观测灵敏度，不断增加观测带宽，进而需要持续高 速数据记录设备。在ＶＬＢＩ技术问世以来的３０多年里，磁带记录是性能价格比唯一可行的 ＶＬＢＩ数据记录技术，在各国得到普遍应用。在２００３年以前，中国ＶＬＢＩ网（ＣＶＮ）的三个观测 站和一个相关处理机均采用专用高速磁带机系统，用于观测数据的记录和回放。其中上海佘 山站和乌鲁木齐南山站使用Ｍｅｔｒｕｍ公司的磁带机，设计最高记录速度为１１５２Ｍｂｐｓ（１８Ｍｂｐｓ／ 磁道×６４磁道）；昆明流动站采用 Ｓ２磁带机，记录速度为１２８Ｍｂｐｓ（１６Ｍｂｐｓ／磁道 ×８磁道）； 上海天文台的两台站 ＣＶＮ相关处理机采用 Ｐ＆Ｇ公司的磁带机，只能回放，最高速度为 ２８８Ｍｂｐｓ（９Ｍｂｐｓ／磁道×３２磁道）。磁带机存在着诸多缺点，比如价格昂贵，Ｍｅｔｒｕｍ和Ｐ＆Ｇ磁 带机价格为１５～１７万美元，所用磁头价格０．８～１万美元，而使用寿命只有约３０００小时。磁 头与磁带易磨损，影响数据记录和回放质量；磁带运送耗费时间，无法进行实时相关处理等。 另一方面，这些专用磁带机结构复杂，可靠性差，维护十分困难。此外ＣＶＮ相关处理机系统还 收稿日期：２００４０３２９；　修回日期：２００４０４１９ 本文受中国ＶＬＢＩ网二期工程和国家８６３计划支持。 第２５期　　　　　　　　　　　ＣＶＮ高速数据记录与回放硬盘系统及其应用 １１３ 面临着磁带回放带来的其它困难。 ＣＶＮ处理机采用了美国国家天文台ＶＬＢＡ相关处理机的技术，原设计通过ＲＳ２３２接口和 ＭＣＢ总线对配套的专用磁带机（由Ｍｅｔｒｕｍ制造）进行控制；然而后配置的Ｐ＆Ｇ磁带机原本只 有ＲＳ２３２接口，和ＣＶＮ相关处理机的结构不匹配。尽管Ｐ＆Ｇ公司专门改造了磁带机接口，但 磁带机和ＣＶＮ相关处理机的通讯始终不畅，故障频繁。另一方面Ｐ＆Ｇ磁带机的转动惯量和 Ｍｅｔｒｕｍ磁带机不同，处理机在处理数据时需要较长的时间才能使磁带机同步。这些因素对磁 带机数据回放质量和ＣＶＮ处理机的系统调试和使用效率造成了很大的影响。虽然欧洲ＶＬＢＩ ［１］ 联合研究所（ＪＩＶＥ）的工程师两次来沪帮助维修系统，我们也曾尝试采用软件修正等方法 ， 但都未能彻底解决上述问题。值得庆幸的是飞速发展的计算机产业为我们提供了硬盘记录技术。 ２　国内外高速硬盘记录系统研制状况 随着技术进步，磁带记录和硬盘记录技术均有了很大的发展。近年来，由于硬盘在计算机 行业的广泛应用，容量、速度迅速上升，价格飞速下降，硬盘记录已在竞争中逐步获得了性能价 格比的技术优势（见表１）。这使得ＶＬＢＩ等