嵌入式國防和航空航天行業(yè)出現(xiàn)支持 40 Gbps 結構的新型嵌入式系統(tǒng)元素。這些更高帶寬的硬件解決方案包括單板計算機 （SBC）、DSP 引擎、GPGPU、FPGA 引擎、網絡交換機和第 3 代 OpenVPX 背板。

嵌入式國防和航空航天行業(yè)最近出現(xiàn)了支持 40 Gbps 結構的新型嵌入式系統(tǒng)元素。這些更高帶寬的硬件解決方案包括單板計算機 （SBC）、DSP 引擎、GPGPU、FPGA 引擎、網絡交換機和第 3 代 OpenVPX 背板。這些系統(tǒng)元件支持 40 千兆以太網 （GbE） 和 QDR Infiniband（用于板對板通信）和第 3 代 PCI Express（用于板載數(shù)據(jù)流），因此能夠集成接近超級計算機處理級別的大規(guī)模加固型嵌入式子系統(tǒng)。這些高端處理系統(tǒng)現(xiàn)在可以在中小型系統(tǒng)中處理具有挑戰(zhàn)性的情報、監(jiān)視和偵察 （ISR） 應用，在小型緊湊機箱中提供三到五塊板。

系統(tǒng)設計人員現(xiàn)在可以使用最新一代的 SBC，這些 SBC 具有 40 Gbps 帶寬的雙通道，并支持支持第三代 PCIe 的 XMC 夾層模塊站點，以定義一類新的入門級“HPEC-Lite”系統(tǒng)。憑借其更高的 40 Gbps 帶寬，最新的 SBC 現(xiàn)在可以用作小型中低級高性能嵌入式計算 （HPEC） 系統(tǒng)的兩用平臺，提供其傳統(tǒng)的系統(tǒng)管理功能和高速數(shù)據(jù)輸入功能，這些功能以前需要在 ISR HPEC 系統(tǒng)中使用專用但速度較低的 XMC I/O 載板。

小型 HPEC 系統(tǒng)（如柯蒂斯-賴特 6U VPX6-1958 板）通過其高速 I/O XMC 夾層卡以 PCI Express （PCIe） 速率將模擬前端數(shù)據(jù)引入板（參見圖 1）。然后，捕獲的原始數(shù)據(jù)以 40 Gbps 的速率直接從 SBC 發(fā)送到一個或多個 DSP 引擎，以進行 ISR 應用程序處理。這種“HPEC-Lite”方法消除了對較慢的、基于 PCIe 的 XMC 載卡和所需的專用板插槽的需求。相反，SBC充當高速智能路由器，可以運行TCP / IP堆棧，以支持到系統(tǒng)DSP引擎的冗余40 GbE數(shù)據(jù)管道。通過其雙/四 40 Gbps 管道、酷睿 i7 CPU 和高速 XMC 站點，SBC 成為高端傳感器 I/O 分配子系統(tǒng)。

圖 1：柯蒂斯-賴特的 VPX6-1958 主板使用最新的英特爾第四代酷睿 i7 處理器和雙 XMC 站點，可為 SWaP 受限的 ISR 應用啟用 HPEC-Lite 系統(tǒng)。

SBC 的英特爾第四代酷睿 Haswell 處理器及其內置 GPU，可以提供前所未有的性能水平 - 來自 CPU 或 GPU 的 300 GFLOPS，這加起來從單個英特爾處理器帶來了超過 600 GFLOPS 的性能。在像上面提到的 HPEC-Lite 系統(tǒng)中 - 具有單獨的 VPX6-1958 SBC 和兩個 DSP 引擎，結果是處理性能》 2 TFLOPS。預計此性能將提高，因為未來的英特爾處理器預計將在類似的 3 板小型 HPEC 系統(tǒng)中啟用 4 TFLOPS。

許多ISR應用將繼續(xù)需要更大的電路板組。然而，緊湊的 HPEC-Lite 方法將使許多類型的 ISR 應用具有低尺寸、低重量、低功耗和低成本 （SWaP-C） 要求，只需一個部署的小型機箱即可解決。例如，可以使用較小的系統(tǒng)構建雷達處理系統(tǒng)，通過SBC的XMC卡通過串行FPDP（sFPDP）在前端引入原始數(shù)據(jù)，然后將原始雷達數(shù)據(jù)以最小的延遲傳輸?shù)较到y(tǒng)的兩個DSP之一進行后處理。

另一個潛在的應用是可視化數(shù)據(jù)處理，特別是當無人機、地面作戰(zhàn)車輛和機載傳感器吊艙需要模式匹配時。在這種類型的應用中，SBC的XMC將使用XF05相機鏈路數(shù)字視頻傳輸標準將原始視頻數(shù)據(jù)帶到小型HPEC系統(tǒng)，然后HPEC系統(tǒng)將數(shù)據(jù)路由到系統(tǒng)的DSP引擎進行后處理。

在這種兩用方法中，SBC仍然能夠提供傳統(tǒng)的“流量警察”系統(tǒng)管理功能，但現(xiàn)在還充當前端數(shù)據(jù)的入口系統(tǒng)，通過PCIe將原始數(shù)據(jù)發(fā)送到專用GPGPU，或通過40 Gbps結構發(fā)送到DSP引擎。對于那些需要最大處理能力和性能的ISR應用程序，40 Gbps端到端系統(tǒng)元件可以開發(fā)大型“大鐵”可擴展HPEC系統(tǒng)，可以移動TB級的數(shù)據(jù)。然而，這些高帶寬電路板元件還使設計人員能夠通過這些解決方案的中低級子集來滿足要求較低的應用，從而節(jié)省空間、重量、功耗和成本。

審核編輯：郭婷