业内目前正着力开发精密的情报、监视与侦察(ISR)应用。以往我们使用的是需要战区级操作的大型平台,而现在,为了方便前线使用,军事与防御组织正寻求小型加固平台。设计此类系统的挑战在于,ISR系统的雷达、信号情报和光电红外能力对实时处理能力的丰富度、高吞吐量与低延迟都有着很高的要求。

此前,要满足这些实时吞吐量,我们需要使用大批专业的信号处理器。这些处理器会配备特殊结构,使用的是互连开关和共享内存缓冲区,这些开关和内存缓冲区在复杂的ISR算法上和谐地共同运作。由于处理器密集,使用时会产生高温,需要专业精密的冷却技术。

然而,现代多核Intel®处理器给以上模式带来了一些改变。 多核处理器的核心通过低延迟的数据路径实现信息交流,每瓦处理性能惊人。 有了这些处理器,即可驱动用于防御型应用的多种加固单板计算机(SBCs)。 这些单板计算机支持流行的操作系统,又有各种软件开发工具可供选择,因此,在开发应用时就更加有效,能节约成本。 3U OpenVPX*处理器板的小型构造使得这些单板计算机能够应用于对空间、重量和耗能(SWaP)有严格限制的平台,通过这样的加固,在恶劣的环境中也能操作。 而每个处理器产生的高温也会通过系统底座被有效消散。

最近Curtiss-Wright Defense Solutions公司推出的VPX3-1258单板计算机性能卓越,使用的是4代Intel® Core™ i7处理器,通过基于3代PCIe的高吞吐量结构连接提供数据。 与处理器相伴的平台控制单元能提供各种I/O接口,包括千兆以太网接口,RS-232接口, RS-422接口, 通用I/O接口, USB接口及SATA接口。 

有了这些单板计算机,一个3U系统的性能即可媲美过去的大型6U系统,每秒可完成近2万亿浮点运算。 每个四核处理器可使用其Intel® 高级矢量扩展 2(Intel® AVX2)的处理单元完成每秒3070亿次的浮点运算,同时,通过芯片上的集成GPU的OpenCL支持,还能实现3520亿次的浮点运算。(详情请见Curtiss-Wright"如何利用Intel® Core™ i7集成GPU满足防御型应用"。)这样的性能满足了许多ISR应用的要求(图1)。

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1:基于Intel® Core™ i7的现代3U系统可满足许多ISR应用的要求。

为此3U系统设计的应用可使用工业标准中间软件(如OFED、OpenMPI和共享内存驱动),以此利用PCIe可存取内存缓冲区,以紧密耦合的方式实现数据的有效移动,对数据的存储位置不作要求。 此类中间软件简化了ISR应用开发,加快了配置速度,且支持软件再利用。

高性能构建模块

VPX3-1258单板计算机是Curtiss-Wright目前性能最高的基于Intel® Core i7的3U OpenVPX小型处理引擎(图2)。这款稳固的商用现货板是部署在SWaP限制平台上的运算密集ISR应用的完美构建模块。由双通道高速DDR3 ECC保护的高达16GB内存支持,其处理器可提供2.4GHz四核(八线程)性能

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2:Curtiss-Wright VPX3-1258单板计算机

这也是一个能够应用到未来的平台。 它的特色之一就是支持新旧Intel处理器间的"无缝"升级,从长远的角度支持顾客的技术规划。 其内置的嵌入式安装使得处理器的更换轻松自如,VPX3-1258可加速升级至今年将取代4代Intel处理器的5代Intel®i7(精选SKUs已上市)。 这个新处理器利用其浮点运算加速功能及其他类似处理功能,将可提供更多GPU。 

同时,目前配置的VPX3-1258使用的是Intel® HDGraphics 4600 GPU的20个核心来完成之前提及的3520亿次浮点运算。 为了达到这么高的吞吐量,实现数据的有效移动,VPX3-1258使用的是高速3代PCIe连通。 VPX背板支持8通道可配置PCIe结构,提供NTB端口和强大的直接内存存取功能。 这样的PCIe结构可在背板上实现板与板之间每秒16GB的数据通信。

无需自建

对于那些寻求使用这些单板计算机的完整ISR平台的客户, Curtiss-Wright还提供MPMC-93335U三槽嵌入式子系统。其高级组装技术能在保证操作自如的条件下,提供250立方英寸(约合4立方分米)的小型加固外壳,而且基板(无扇)冷却技术使得该子系统能抵抗71摄氏度高温(图3)。因此,该系统能适应恶劣的陆上车辆环境和其他军用与航空操作要求。

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3:Curtiss-Wright MPMC-93335U子系统

该底座已满足或超过了军用设备要求的MIL-STD-810资格和空运设备要求的DO-160E环境条件。 此系统已通过数项环境测试,含温度、海拔、撞击、震动、流体敏感、电压峰值及静电放电,同时还实现了抵抗外部电磁干扰和排放的最小化。 严密封装的底座将保护单板计算机不受灰尘、泥沙和湿气等外部环境条件的损害。

随处携带ISR

如需获知更多与中小型ISR系统有关、基于Intel处理器的商用现货单板计算机信息,建议您阅读Curtiss-Wright公司白皮书,正是这本白皮书启发了本文。 您还可在我们不断更新的解决方案目录中查找更多OpenVPX SBCs和3U机架。

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Curtiss-Wright Defense Solutions 是Intel®物联网解决方案联盟General级会员。

Mark Scantlebury    流动记者(英特尔合约记者),英特尔®物联网解决方案联盟    Embedded Innovator杂志副主编