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件平臺的應用。

　　除了雷達、傳感器系統以及 UAV 之外，單兵攜帶軍事裝備與手持系統也能受益于多內核或多處理器的系統集成。就便攜式單兵軍事手持設備而言，SWaP 至關重要。這種系統必須做到小型、輕量，才便于士兵隨身背負。系統功耗必須足夠低，才能使用電池工作 6 至 12 小時。單兵攜帶軍事裝備的軟件定義無線電 (SDR) 也能受益于多內核集成。SDR 的一種實施方案是使用通用處理器 (GPP) 配合 DSP。SDR 可使用 SoC 減小整體系統尺寸與功耗。另一個實例就是 SDR 使用多個 DSP 支持多個復雜的軍用波形。

　　新一代以網絡中心的系統對嵌入式計算領域提出了嚴峻挑戰。當前的多內核 SoC 及多處理器可幫助設計人員應對新一代軍事系統的處理功能、通信帶寬、SWaP 以及無線通信需求。這些功能可確保所有士兵都能接收和使用更高分辨率、更高精度的信息，而前所未有的更快訪問時間可幫助他們在充分了解情況的基礎上更快做出符合當前及可預見未來需要的決策。

　　關于作者

　　Hector Rivera 現任德州儀器 (TI) 通信基礎設施產品部任務關鍵型市場營銷經理，主要負責 TI 任務關鍵型客戶開發與支持，以及多內核 DSP 戰略支持。

　　在擔任關鍵任務應用市場營銷經理之前，他曾任 TI HiRel 產品部應用經理，隨后轉任業務開發職位，制定嵌入式處理器應用戰略及規劃。在此期間，Rivera 的職務是確保 TI 產品支持航空與軍事應用，包括軟件定義無線電、傳感器以及智能武器彈藥等。

　　Rivera 于 2002 年加入 TI，任半導體產品部分類經理。作為分類經理，他負責根據出口管理法規加強 TI 產品、軟件及技術分類的工作。在此期間，他制定了快速全面的產品技術控制響應流程，確保 TI 運營符合監管機構要求。

　　Rivera 在軍事及政府領域擁有長達 21 年的豐富經驗。他曾就讀于喬治梅森大學 (George Mason University) 與波多黎各大學 (University of Puerto Rico)，分別獲 MSEE 與 BSEE。