采用多內核DSP多處理器的軍事集成系統設計
在以網絡為中心的戰場上,所有系統(平臺)都互連節點,共同為軍事人員提供任務關鍵型信息。這種方式正不斷推動創新集成系統的發展。新型軍事系統通過系統集成幫助滿足新興設計需求,讓每部車輛、每架飛機、每架無人機(UAV)、每艘艦艇以及每名士兵在幾乎所有各級軍事行動中都能共享包括數據、語音和視頻在內的信息。為戰場提供實時信息,這是當前軍事系統的主要重點,也是戰斗任務勝利完成、士兵生存不可或缺的部分。
這些軍事應用需要解決方案不但要提供高性能,并針對復雜地面和空中通信提供更多控制功能,同時還要盡可能輕量化。解決這種網絡戰需求的一種方法是采用多內核數字信號處理器(DSP) 或多內核處理器來設計軍事系統。這種方法可在提升系統功能的同時,應對小型化、輕量化以及低功耗(SWaP) 的挑戰。系統設計人員在設計這些系統時必須考慮多種因素與性能需求。表1列出了設計人員在選擇處理器時要考慮的5 大重要指標。

表1:軍事系統所用處理器的重要選擇指標
COTS現有商業(commercial off-the-shelf) 多內核或多處理器片上系統(SoC) 可為設計人員實現應用提供同質(單個器件中的多個DSP)或異質(單個器件中的ARM? + DSP)解決方案選擇。這兩種方案都能為設計人員提供在單個系統中集成多種功能所需的處理性能的完美組合。

圖1:德州儀器KeyStone多內核SoC架構
圖1中的架構是多內核SoC可作為網絡基礎設施解決方案的工作原理。SoC中的多內核可用作實施網絡不同層的協處理器。此外,SoC還具有內部共享存儲器和高速I/O,可提供雷達、傳感器、單兵攜帶軍事裝備以及UAV 等系統所需的存儲器及處理器間帶寬。
雷達和傳感器系統都可通過多內核DSP SoC獲得優勢。這些應用可充分利用多內核的并行計算功能。除了雷達、信號智能以及視頻監控之外,多內核器件還可應用于影像穩定、目標跟蹤、飛行控制以及遙感勘測等應用領域。
此外,UAV也是一個可通過系統集成獲得優勢的領域。例如,小型UAV 面臨的最嚴峻挑戰就是在降低SWaP 的同時提高功能,為UAV 有效負載系統實現自主控制。小型UAV 這一術語是指二類或三類UAV,起飛重量在21 至1320 磅之間。UAV 系統運行遙感勘測、飛行控制、目標采集、監控、武器部署以及通信等多個應用。當前的UAV 采用模塊化有效負載方法,可根據任務需要快速添加功能。新一代UAV 則將實現無需修改有效負載就能轉移部署的功能。這種要求需要在UAV 有效負載中添加更多功能,并降低SWaP。
今天的UAV 正在部署通信及計算子系統。新一代UAV 應在統一計算架構或電路板上集成大量子系統。新一代UAV 的設計可通過多內核及多處理器器件上支持的系統集成獲益。多內核與多處理器提供的高處理性能與低功耗可充分滿足電源受限系統的需求。這些電源受限設計更加注重多內核及多處理器支持的單位功耗GFLOP或MIPS 性能,而不是單純的器件原始性能。目前COTS多內核或多處理器所支持的單位功耗GFLOP或MISP可充分滿足軍事系統的需求。
此外,UAV 最終用戶還需要更多的自主控制功能,也就是對從板載視頻、雷達、紅外攝像機以及傳感器向基地回傳情報的更高能力的更高需求。UAV 所采集情報的回傳是一項極具挑戰性的任務。回傳至基地的鏈路帶寬是有限的,這就是說UAV 自身必須進行大部分傳感器、雷達及視頻捕獲信息的處理。例如,視頻系統應只捕獲關注區域的內容,把無用的其它影像刪掉。視頻捕獲后,信息應通過高質量編解碼器傳輸,其可盡可能保持影像質量并最小化帶寬使用。多內核或多處理器實施可為多個傳感器和天線提供統一處理電路板的優勢。與此同時,它還可減少UAV 中電子板的數量。此類系統集成帶來的這些多內核及多處理器SoC的使用可為其它無人武器系統的開發提供幫助。多內核或多處理器系統的高靈活性可實現在不同飛行器中部署相同基礎硬












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