VPX军用通讯计算平台发展方向

北京方天长久科技有限公司VPX军用通讯计算平台发展方向北京方天长久科技有限公司李志方北京方天长久科技有限公司VPX背板架构、多核处理器及基于FPGA的系统将改变坚固的高性能国防及航空应用中嵌入式系统的发展方向。北京方天长久科技有限公司为了适应日益增多的系统需要处理的高速传感器数据量（如雷达及信号处理），一种新的总线架构VPX(VITA46)。这种架构远远超越了长期以来流行的VMEbus架构，它提供了对串行交换机结构的支持，并且提高了坚固性，包括背部和前部金属盖(VPX-REDI)及静电放电(ESD)保护功能。北京方天长久科技有限公司各大领先的军事COTS电路板厂商的许多产品都支持今年发布的这种架构，包括SBC、DSP引擎和机箱。北京方天长久科技有限公司军用嵌入式设计的另一种重要趋势是多核处理器的出现，它降低了功耗，并较大幅度地改善了性能。多核处理器尤其适合对称多处理(SymmetricMulti-Processing，SMP）应用，这种方式在军事应用中越来越普遍。北京方天长久科技有限公司嵌入式军用系统发展的第三种重要趋势就是它提高了人们对可重配置计算的兴趣。FPGA（如Xilinx的Virtex-5）现在能够以优良的性价比实现军事应用的可重配置计算，它采用较低的功耗设计，支持片上串行交换机结构。北京方天长久科技有限公司VPX时代的开始北京方天长久科技有限公司二十多年来，VMEbus维持了其军事与航空应用中开放标准总线架构的地位，这种VME并行总线在数年内仍将保持为嵌入式电路板标准，但性能要求苛刻的高端应用，如实时地形测绘、雷达与信号处理等，需要有更坚固且较高带宽的总线架构。北京方天长久科技有限公司VPX-REDI补充标准定义了0.8英寸及1.0英寸脚距的结构，并增加了对顶部及底部金属盖的支持，再加上VPX标准的新增高带宽接头的内置ESD保护功能，可提供现场可更换模块(LRM)级别的对板卡现场维护所需的坚固性，极大地降低了目前经常拆卸、更换全面的子系统（现场可更换单元）备件的成本和复杂性。凭借其新型接头和可选的保护盖，VPX成为对敏感电子器件提供ESD保护、搬运保护及故障隔离等的首个开放式标准电路板架构。北京方天长久科技有限公司与VME相比，VPX还提供了更多的用户定义的I/O管脚。MultiGigRT2增加了处理高速信号和串行交换机结构（如SRIO）所需的I/O管脚和带宽，其所需带宽达3.125Gbps。这种接头具有严密控制的阻抗、较低的插入损耗及在6.25Gbaud的信道速率下小于3％的串扰。北京方天长久科技有限公司VPX比VME64x或VXS(VITA41)标准所提供的用户I/O管脚更多。6U的VPX板在其432个信号触点上提供了总共192个高速差分对，其中240个接地触点在其6个差分接头上。北京方天长久科技有限公司6U的VPX与VMEbus信号对应，其接头提供了32对高速结构、80个信号用于VMEbus传输、128对及36个离散的信号触点用于用户I/O，另外还有所需的接地连接，而原来的VME64x标准不能提供与背板的无差分连接。北京方天长久科技有限公司多核心优势北京方天长久科技有限公司对于国防和航空嵌入式COTS市场，最重要的方程式是效能及耗电比。由于多核心设计实现了双倍的性能而不消耗双倍的功耗，因此这种多核心的发展趋势具有重要的优势。北京方天长久科技有限公司通过采用新的功率管理技术，向多核心处理器的转移促使芯片制造商生产低功耗高性能的处理器。在一个设备上集成了两个或多个处理器的SBC，可为其它重要的I/O特性节省出宝贵的电路板空间，如集成的大容量存储、或用于CompactFlash模块或用于以VPX格式构建的板卡高性能串行背板。北京方天长久科技有限公司多核心处理器更适合对称式多重处理架构（SMP），这种方法在军事应用中越来越普遍。北京方天长久科技有限公司例如，多核心处理器非常适合常用来处理信号、任务计算及工业控制的密集型多任务应用，通常有多个进程和多个任务在一个进程中并行运行。这些应用通常采用对称式多重处理架构的操作系统来处理，可进行SMP处理的操作系统包括WindowsXP、Solaris及Linux，近来又增加了实时操作系统，包括GreenHillsSoftware的INTEGRITY及LynuxWorks的LynxSecure。北京方天长久科技有限公司采用多核心处理器的SBC的另一优势与内存的多少有关。这种结构不再需要在多个CPU之间分用内存，每个核心都可使用一个大容量的全局内存，数据密集型应用，如影像处理及数据采集系统，需要使用能以100Mbps的速率存取数据的大容量内存。这些大容量内存应用从多核心共用单一大容量内存的设计中受益匪浅。北京方天长久科技有限公司各种采用多核心处理器的VME和VPXSBC已经上市了，还有一些将在数月内发布。不管用于哪种终端应用，从医疗影像到军事和航空领域，采用多核心的CPU都可为系统开发人员提供更强的处理能力和丰富的I/O补充能力。北京方天长久科技有限公司FPGA驱动可重配置计算北京方天长久科技有限公司嵌入式军用市场的第三个重要趋势是可重配置计算的增长。在紧张的预算和空间、重量及功耗条件下，对计算功率日益膨胀的需求更促动了这种增长。过去，在面对性能最大化及满足各种要求的挑战时，系统集成商通常是利用代价昂贵的定制ASIC来实施系统的各部分，或者是牺牲系统性能或功能。北京方天长久科技有限公司如今，FPGA的成本及复杂性已较前些年降低了，渐渐开始代替ASIC，为集成商提供了一种满足功能／性能及环保／成本需求，并能保证产品以较短的时间进入市场及产品部署时间的方案。北京方天长久科技有限公司直到最近，FPGA的使用通常还只限于解决前端I/O处理的问题，FPGA产品近期取得了越来越多的发展（包括较大的门极数量、开发和集成的软件），其中一项重要的改善是采用高速串行端口将FPGA连接到串行交换机结构，如RapidIO。这种趋势提供了一种自然的高速双向数据路径，可使数据高速地传输。支持高速串行端口的FPGA有Xilinx的Virtex-IIPro、Virtex-4和Virtex-5。北京方天长久科技有限公司将FPGA配以合适的处理器比前面提到的对数据移动进行简化有更多的优势，例如，Virtex-5与Freescale的双核8641处理器匹配良好，因为两者均连接到相同的RapidIO结构上。更好的是，8641与Virtex-5间有两个独特的连接。第一个连接是选择映射接口，利用该接口，多个Bitstream可存储在本地闪存、SDRAM内存或远程的文件系统中。在PowerPC上运行的应用程序命令下，Bitstream可迅速地载入到用户的FPGA中，这是有多模式需求系统的一个重要特性。北京方天长久科技有限公司8641提供的第二个特殊连接是本地命令总线。该总线使8641可以访问FPGA应用特定的命令及控制、寄存器设置等，而不会影响流入或流出FPGA的数据。一个在COTSFPGA板上实施串行端口的例子是，Curtiss-Wright近期推出的6U的基于VPX的CHAMP-FX2，它将两个Virtex-5FPGA的都连接到其板载串行SerialRapidIO(SRIO)交换机上的四个端口。北京方天长久科技有限公司嵌入式国防与航空计算领域VPX架构的出现、多核处理器的更高可用性及FPGA元件改进等新型趋势的发展，使军事应用的COTS产品越来越有吸引力。通过确保产品性能继续提高、跟踪客户的速度和功耗需求，COTS厂商帮助其客户实现了硬件开发的外包，让他们可以专心于自己开发的应用上，那才是他们最大的价值所在。北京方天长久科技有限公司多谢光临