采用多內核DSP多處理器的軍事集成系統設計

在以網(wǎng)絡(luò )為中心的戰場(chǎng)上，所有系統（平臺）都互連節點(diǎn)，共同為軍事人員提供任務(wù)關(guān)鍵型信息。這種方式正不斷推動(dòng)創(chuàng )新集成系統的發(fā)展。新型軍事系統通過(guò)系統集成幫助滿(mǎn)足新興設計需求，讓每部車(chē)輛、每架飛機、每架無(wú)人機（UAV）、每艘艦艇以及每名士兵在幾乎所有各級軍事行動(dòng)中都能共享包括數據、語(yǔ)音和視頻在內的信息。為戰場(chǎng)提供實(shí)時(shí)信息，這是當前軍事系統的主要重點(diǎn)，也是戰斗任務(wù)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(shí)還要盡可能輕量化。解決這種網(wǎng)絡(luò )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(lái)設計軍事系統。這種方法可在提升系統功能的同時(shí)，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(shí)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(shí)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(yè)（commercial off-the-shelf） 多內核或多處理器片上系統（SoC） 可為設計人員實(shí)現應用提供同質(zhì)（單個(gè)器件中的多個(gè)DSP）或異質(zhì)（單個(gè)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(gè)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(wǎng)絡(luò )基礎設施解決方案的工作原理。SoC中的多內核可用作實(shí)施網(wǎng)絡(luò )不同層的協(xié)處理器。此外，SoC還具有內部共享存儲器和高速I(mǎi)/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(guò)多內核DSP SoC獲得優(yōu)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(lǐng)域。

　　此外，UAV也是一個(gè)可通過(guò)系統集成獲得優(yōu)勢的領(lǐng)域。例如，小型UAV 面臨的最嚴峻挑戰就是在降低SWaP 的同時(shí)提高功能，為UAV 有效負載系統實(shí)現自主控制。小型UAV 這一術(shù)語(yǔ)是指二類(lèi)或三類(lèi)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(gè)應用。當前的UAV 采用模塊化有效負載方法，可根據任務(wù)需要快速添加功能。新一代UAV 則將實(shí)現無(wú)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(guò)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(mǎn)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(mǎn)足軍事系統的需求。

　　此外，UAV 最終用戶(hù)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(wù)?；貍髦粱氐逆溌穾捠怯邢薜?，這就是說(shuō)UAV 自身必須進(jìn)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(guān)注區域的內容，把無(wú)用的其它影像刪掉。視頻捕獲后，信息應通過(guò)高質(zhì)量編解碼器傳輸，其可盡可能保持影像質(zhì)量并最小化帶寬使用。多內核或多處理器實(shí)施可為多個(gè)傳感器和天線(xiàn)提供統一處理電路板的優(yōu)勢。與此同時(shí)，它還可減少UAV 中電子板的數量。此類(lèi)系統集成帶來(lái)的這些多內核及多處理器SoC的使用可為其它無(wú)人武器系統的開(kāi)發(fā)提供幫助。多內核或多處理器系統的高靈活性可實(shí)現在不同飛行器中部署相同基礎硬