ההכרח של התעשייה להשיג יותר בפחות בכלכלה המאתגרת מחייב חברות מחשוב משובץ צבאי לספק פונקציונליות מוגברת בזיווד יותר קטן, יותר קל ופחות יקד. רבות מהן ממלאות או אף חורגות ממטלה זו בעזרת טכנולוגיות commercial off-the-shelf (COTS).
“מעבדים משובצים עוקבים אחר המסלול של המחשוב המקובל”, אומר Mark Snyder, סמנכ”ל לניהול המוצר ב-Alt Software מ-Phoenix. מערכות צבאיות ומוטסות “שואפות ליותר קטן, יותר זול, פחות הספק וביצועים יותר גבוהים. הן נעות לעבר ארכיטקטורות מיתכנתות מרובות-ליבה או מקבילות עם נקודה צפה, כגון ה-GPUs (graphics processing units), והרחק מארכיטקטורות בעלות מעבד יחיד סטנדרטי ו-ASIC (application-specific integrated circuit) מיוחד. העתיד מבטיח הרבה יותר מאלה”.
שינוי יסודי בו מתכנני המערכות מחליפים מערכות ורכיבים דיסקרטיים במקבילים מיתכנתים מתרחש למעשה בכל היישומים המוטסים והביטחוניים. המפתח הוא היכולת של מערכת לתפקד כרבת-משימות (multitask) או למלא תפקידים שונים אחדים.
מתכנני מערכות דורשים יותר ויותר פתרונות ארוכי-חיים אשר מבטלים או מקטינים את תלותם בכרטיסים ושבבים גרפיים דיסקרטיים, מאשר Snyder. הם רוצים לאמץ מאיצי גרפיקה מיתכנתים עבור היכולות שלהם בגרפיקה, וידאו ועיבוד מקבילי, אך הם גם חייבים לענות לדרישות הצבאיות והמוטסות המסורתיות לשם אימות הבטיחות, אמינות ותפעול רובוסטי.
חברות צבאיות ותעופתיות (Mil-aero) פונות ל-Alt Software כדי למלא אחר צורכי ה-GPU הרבים מאוד, דוגמת הספקת כוח לתצוגות משובצות, ערנות למצבים, ויותר ויותר, מערכות עיבוד מקבילי וחיישני. “הלקוחות שלנו דורשים, למשל, יכולות להחלפת שיטות של עיבוד מידע מבוסס פיקסלים, כגון DSPs ו-FPGAs, בשיטות מיתכנתות בתוכנה המשתמשות בתקנים, כמו ה-] OpenCL וה-[OpenGL ES2 של Khronos Group”.
הזנת תצוגות
מהנדסים ב-Alt Software פיתחו מניעי תוכנה עבור בקר התצוגה הגרפית של Fujitsu Ruby על Integrity, מערכת ההפעלה בזמן-אמת (real-time operating system-RTOS) של Green Hills Software . “במקרה זה, Alt נבחרה להביא את OpenGL ES 2.0, ה-API (application program interface) הגרפי התקני המשמש בהתקנים כגון ה-iPhone של Apple, לחלל הצבאי-תעופתי על OS קשוח בזמן-אמת”, מסביר Snyder. “Green Hills רצתה שהלקוחות שלה יוכלו למנף את המאגר הגדול של מפתחים המכירים את תקני הגרפיקה החדשים הללו, וכך לפתוח פלטפורמות צבאיות-מוטסות לעבר היכולות החדשות ביותר שלקוחותיה נהנים מהן.
“תת-המערכת הגרפית Ruby של Fujitsu מספקת ליבת GPU דיסקרטית המהווה גשר אידיאלי להבאת יכולות אלה לתוך עולם העיבוד הצבאי-אווירי הקיים”, מוסיף Snyder. “Ruby מספקת כושר תכנות מלא, האומר שמפתחי היישומים יכולים לתכנן יישומים מואצי-מדיה חדשניים המציעים דרכים חדשות לעבד ולהציג נתונים, והכל בגורם צורה נמוך-הספק הניתן לשילוב בנקל בתוך ארכיטקטורות-מערכת קיימות”.
מתכנני מערכות צבאיות-אוויריות רבים מעוניינים בארכיטקטורות מערכת-על-שבב (system-on-a-chip – SoC) או בהוספת ליבות GPU לתכנוני ה-FPGA או מבוססי-התוכנה שלהם, אומר Snyder. “אנחנו נראה את ריבוי המערכות SoC, כגון SoCs של Intel Atom ומבוססי-ARM, החודרות לתוך מערכות הצבאיות/אוויריות הראשיות. המחשוב המשובץ יעקוב אחר נתיב הטלפונים החכמים, ה-iPads ומחשבי המחברת, והקהילה הצבאית/אווירית תעמוד בפני אתגרים להתאים את התוכנה שלהם והשקפת פיתוח המערכות שלהם למגמות אלה”.
גם בכירים ב-Curtiss-Wright Controls Embedded Computing (CWCEC) מ-Leesburg, Va. חשים בדרישה הגוברת של הספק GPU. מתכנני מערכות צבאיות/אוויריות “משתמשים ב-GPUs איכותיים מ-Nvidia (Santa Clara, Calif.) ו-ATI ( סניף של AMD ב-Sunnyvale, Calif.) ליישומי עיבור נתונים”, אומר Steve Edwards, מהנדס ראשי ב-CWCEC. “במיוחד בקרב אנשי המודיעין של אותות מכ”ם, שם הם היו משתמשים בשורה של מעבדים או FPGAs, הם חוקרים GPUs עבור עיבוד אותות”. התחדשות בתחום ספציפי זה, למעשה, היא בעדיפות גבוהה ברשימת המו”פ של מהנדסי CWCEC לשנת 2010.
דרישות הגרפיקה
“אנשים דורשים יותר ביצועי מעבדים וזיכרון בממדים קטנים יותר”, מסביר Chip Thurston, מנהל טכני ב-Crystal Group מ-Hiawatha, Iowa. “חלפו הימים של CPU של 450 מגה-הרץ, בעל הספק נמוך Xscale ו-512 מגה-בייטים של זיכרון”, הוא אומר. “יישומים ניידים ומשובצים מחפשים כעת להפיק מיפוי ברזולוציה מלאה, הדמיה של D3, ובדיקת הדואר האלקטרוני –והכל ללא מכונות מרובות”.
בכירים בצי ארה”ב נמנים עם מתכנני מערכות צבאיות/אוויריות הדורשות ביצועי גרפיקה משופרים. במסגרת התחדשות המשחתות של הצי, הבכירים פנו למומחיותם של מהנדסים ב-General Micro Systems (GMS) מ-Rancho Cucamonga, Calif..
“כל החומרה אשר שימשה בהתחדשות מכונות הגשר על סיפון ה-DDG-1000 (משחתת מסוג Zumwalt) לדוגמה, היא מ-GMS”, מציין Ben Sharfi, מנכ”ל ומייסד של GMS. “היה זה שיפוץ וחידוש של האלקטרוניקה המשובצת, שהיא מורכבת ממערכות חצי-קשוחות, מבוססות VME, U6, מקוררות-אוויר”.
כיום הצי דורש פונקציונליות רבה במארז יחיד: גרפיקה, ביצועים ואכסון, אומר Sharfi. על המערכת להיות חזקה דייה כדי לטפל בבסיסי-נתונים ענקיים,להפעיל צגים ומהדרים (repeaters) אחדים ולקבל בקרי RAID. S.I.E.AG (לשעבר Carlo Gavazzi) מ-Brockton, Mass. סיפקה את השלדה של תכניות אלו.
ממדים ומשקל, בעלי קדימות ידועה במערכות צבאיות/אוויריות, הם לא גורמים חשובים ביותר כאשר מדובר בחידוש המשחתות של הצי. “להוסיף עוד 10 ק”ג לאוניה איננו עסק גדול”, מסביר Sharfi. “מה שחשוב הוא הפונקציונליות של הגרפיקה ומידת תאימותה לציוד קיים – מה שכבר יש להם על הספינות”.
GMS נבחרה חלקית בשל נכונותה לשנות את החומרה שלה כדי להתאימה לתשתית הקיימת של הצי. “אנחנו יודעים שהתשתית ועמוד השדרה לא ישתנו”, אומר Sharfi. “אנחנו סיפקנו הן גמישות והן התאמה לדרישות הלקוח. אנחנו חידשנו, אבל השארנו את הממשק הפיזיקלי זהה למה שהיה כבר מותקן. אם אתה מתבונן ברוב יצרני החומרה, הם מציעים רק סחורה חדשה”.
הדרישה לפונקציונליות מוגברת של הגרפיקה איננה אופיינית לצי בלבד. משמר החופים של ארה”ב וסוכנויות ביטחון המולדת ואכיפת החוק מחפשים גם הם יכולות גרפיות ושל וידאו.
Curtiss-Wright Controls עונה לצורך זה באמצעות טכנולוגיות תצוגה, חלוקה והקלטה של וידאו קשוחות, אותן רכשה החברה עם רכישתה של Skyquest Systems מ-Basildon, אנגליה, בחודש דצמבר 2009.
“יותר ויותר, הלקוחות שלנו רוצים שאנחנו לא רק נספק את הקופסה, אלא גם לחבר אותה לתצוגה קשוחה”, אומר Edwards מ-CWCEC. גרפיקה ווידאו איכותיים חודרים לתוך פריסות קשוחות, ומספקים הזדמנויות למסור מסכים ברזולוציה גבוהה במסוקים, חיישני מצלמה אחדים המחוברים לרשמי וידאו לצורך ארכיון מידי, ופתרונות חלוקה ותצוגה של וידאו.
מהנדסי CWCEC עובדים כעת עם סוכנויות המשטרה ועם משמר החופים כדי לספק טכנולוגיות של פיקוח וידאו. “אנחנו גם מביאים טכנולוגיה זו למשרד ההגנה, כדי לענות לדרישה של מודעות של 360 מעלות בשדה הקרב”, אומר Michael MacPherson, מנהל פיתוח עסקי ב-CWCEC.
אכסון במצב מוצק
הצורך הגובר בתוכן וידאו וגרפיקה מוביל את הדרישה ליכולות אכסון נתונים גדולות יותר. אחרי הכל, חייבים לאכסן את כל המידע המודיעיני הנלכד באין-ספור חיישנים.
בתגובה לדרישת האכסון המוגדל, קהילת ההגנה והאוויר נעה במהירות אל דיסקים במצב מוצק solid-state disks-SSDs)), אומר Thurston. בשעה שהשוק המסחרי העלה את היכולות שלו, לקוחות הצבא/אווירייה קפצו על המציאה להעביר אכסון לטווח-ארוך של יישומים ונתונים אל דיסקים במצב מוצק”.
העלויות פוחתות, ומנהלים ומשתמשים סופיים של תכניות צבאיות/אוויריות רוצים SSDs, מציין Sharfi. אולם היבט חשוב הוא להבטיח יכולות מחיקה – תחום בו GMS וחברות אחרות מציעים חידושים.
מהנדסי CWCEC משקיעים הרבה משאבים ותבונה לא רק מסביב להבטחת המידע והגנת הנתונים, אלא גם על המושג של COTS נאמנים; כלומר, היכולת להגן על הטכנולוגיה. “קיים צורך להגן על טכנולוגיות קריטיות המשמשות במערכות לא-מאוישות כחלק ממכירות חו”ל צבאיות”, מביא MacPherson כדוגמה. “אנחנו מוסיפים תכונות ויכולות כדי לאפשר הגנה על הנתונים ועל הטכנולוגיה עצמה”.
ליבות מרובות
העתיד יבשר יישומים משובצים וניידים בעלי וידאו עם ביצועים משופרים, מאחר שבקר הוידאו יעבור כנראה לתוך ה-CPU (central processing unit), אומר Thurston. “לתוך יחידת העיבוד תוכנס יותר פונקציונליות , אשר תאפשר דרישות של הספק יותר נמוך, יותר יכולת מחשוב והתקנים קטנים יותר.
“במקום להגדיל את מהירות שעון המעבד”, מוסיף Thurston, “במהלך השנתיים האחרונות היינו עדים לריבוי הליבות המוצבות במעבד, טכנולוגיות חדשות (כגון הכנסת מטפלים בתהליכים (threads) נוספים, באמצעות hyperthreading, והגדלת רוחב-הפס של הזיכרון על-ידי הצבת בקר הזיכרון ישירות לתוך המעבד”.
המחשב הקשוח המשובץ האחרון של Crystal Group, ה-TCM2 (Tactical Computer Module 2), מנצל את הליבה הכפולה Core 2 Duo CPU 2.53 גיגה-הרץ של Intel. המחשב המשובץ האיכותי בעל הממדים הקטנים (11×12.75×3”) בנוי לעמוד בטמפרטורות קשות (-40 עד +65 מעלות צלזיוס) ו-7.18 GRMS של רעידות אקראיות, כמו גם הזנה מספק כוח רגיל של 120 וולט מרכב. הוא מציע גם עד 8 גיגה-בייטים של RAM ושני דיסקים קשוחים של 2.5 אינטש או SSDs הניתנים להרחבה לעד שמונה דיסקים נוספים של 2.5 אינטש בעלי בסיס הרחבה דק.
החדשות החמות האחרונות בעניין מרובי-הליבות הן משפחת המעבדים 2010 Intel Core, הכוללת את ה-Intel Core 17, שנוצר בתהליך הייצור הננומטרי 32 של החברה. לאחר השקת הסדרה על-ידי Intel במסגרת ה-Consumer Electronics Show 2010, חברות טכנולוגיה המשרתות את קהילת הצבא/אווירייה –כולל Adlink Technology מ-San Jose, Calif.;; CWCEC; Extreme Engineering Solutions מ- Middleton, Wis; CE Intelligent Platforms מ-Charlottesville, Va; ו-Kontron מ-Poway, Calif. – השיקו חידושים משובצים המנצלים את המעבדים 32-ננו-מטר.
Kontron הכריזה על שילוב המעבד החדש של Intel Core 17 בתוך הפלטפורמות המרובות המצויות בתכנון הצבאי, הכוללות את AdvancedMC, CompactPCI, COM Express ו-VPX, מתאר Thomas Sparrvik, סגן מנכ”ל של Kontron. “על-ידי שימוש בתהליך הייצור של 32-ננו-מטר עם הביצועים היוצאים מן הכלל לואט וצריכת ההספק ופיזור החום הנמוכים יותר, הפלטפורמות החדשות מבוססות Intel Core 17 של Kontron משתמשות בפיתרון דו-שבבי יותר יעיל המספק כלילות אות יותר טובה וממזער את המקום על הכרטיס, כך שמתאפשרים ביצועים יותר גבוהים בתכנונים ניידים קטנים יותר בעלי אילוצי-הספק”.
טכנולוגיה זו גם מספקת יכולות גרפיות משולבות משופרות וביצועי זרימת נתונים דרך מערך השבבים המשולב Intel QM57 Express וממשקי תצוגה מתקדמים, מוסיף Sparrvik. לכן, היא מאוד מתאימה ליישומים צבאיים תובעניים מבוססי מחשוב וגרפיקה אמיצים.
“היישומים יכולים עתה לתמוך בפונקציות גרפיות ומולטימדיה מרובות”, אומר Sparrvik, המדגיש יתרונות נוספים של הפלטפורמות Intel Core 17. “גמישות התכנון של מערכות צבאיות מוגברת בעזרת בקר זיכרון ECC התואם את הדרישות הגבוהות לשלמות הנתונים. גמישות התכנון משופרת עוד יותר בעזרת אופציות התצורה I/O (input/output) ו-PCIExpress, והדרישות לאורך-חיים של המשובצים נתמכות על-ידי מחזור חיים מורחב של שבע שנים. המתכננים הצבאיים יכולים לנצל את ארכיטקטורת המעבד Intel Core 17 חכמה ועשירת התכונות וגם לספק דרישות רבות ומאתגרות במונחי ביצועים, הספק, גרפיקה, זיכרון, תאימות תוכנה, אבטחה ושדרוג נתיב ההגירה”. למעשה כל הדרישות הללו תקפות במחשבים משובצים בתוך כלי-רכב קרביים, לדוגמה.
Vetronics
שוק האלקטרוניקה המשובצת עבור כלי-רכב צבאיים משגשג, מאשר Sharfi. פתרונות מחשוב משובצים של GMS משמשים כעת בכלי רכב Joint Light Tactical Vehicle (JLTV) ו-Mine Resistant Ambush Protected (MRAP), כמו גם בתכנית Warfighter Information Network-Tactical (WIN-T).
“כמות עצומה של השקעות צבאיות תהיה בכלי-רכב” ממשיך Sharfi. תקציב צבא ארה”ב עבור שדרוג כלי-רכב מונה מיליארדי דולרים, ואלפי כלי-רכב, הכוללים Bradleys ו- MRAPs יחודשו. “עם מספרים כאלה, עלות היא חשובה ביותר, כך שמבנה העלות שהם מנסים לאמץ היא בערך $10,000 עבור מחשבים משובצים במלואם המפעילים גרפיקה משופרת, O/I מהיר, Ethernet, תחום טמפרטורות מלא ותקנות צבאיות.
“אף אחת מיחידות צבא אלה אינה הולכת ל-3U CompactPCI, כפי שנעשה בעבר”, מוסיף Sharfi. חלק מהסיבות הוא גודל. “הגודל הוא מלך. ב-Win-T, לדוגמה, המסדים והמכלולים הגדולים הוצאו והוחלפו במערכות קטנות משובצות במלואן הנכנסות לתוך תיבה מאחורי הנהג”. כאשר כל היתר שווה, השיקול החשוב ביותר הוא עלות והשני הוא גודל, הוא אומר.
“פתרונות מסורתיים נתקעים ברמת הכרטיס הם מחוץ לעניין; אף אחד מכלי-הרכב הללו לא נבנה עם כוננים מסורתיים”, אומר Sharfi. למעשה, מערכות המחשבים המשובצים S802 ו-802R של GMS, שגודלם הוא 4×4 אינטש, מחליפות כונן שלם, הן בחוזי צבא ישירים והן דרך משלבי מערכות, הוא אומר.
אחד מיני רבים
הוירטואליזציה מאפשרת החלפת מערכות קיימות קודמות במחשב משובץ יחיד.
“Win-T ביטלה ארבעה שרתים והחליפה אותם בקופסת GMS יחידה. מדוע זה אפשרי –פשוט: וירטואליזציה”, מסביר Sharfi. ארגוני צבא/אווירייה רבים מריצים תוכנה ישנה – מיפוי, אבחון, תקשורת ועוד – ישנים, על מעבדי Pentium M, הוא מוסיף. “כעת, עם מרובי-הליבות, יש לנו מספיק כוח להמיר מכונות רבות למכונה אחת ולזכות ברוחב-פס מלא. עם הוירטואליזציה, ניתן לבטל מערכות מרובות ולהחליפן במערכת משובצת יחידה, קטנה, זולה, בעלת ביצועים מעולים. זהו המוקד של צבא ארה”ב, למשל. אתם תראו שהמגמה תימשך והרבה חברות יתפקדו יפה בפלטפורמה זו”.
הוירטואליזציה לא רק מפנה מקום, אלא גם מפחיתה את משקל הפלטפורמה –הגורם החשוב ביותר לחיל האוויר של ארה”ב במאמצי ההתחדשות שלו. עבור כל אלף פאונדים של משקל שנחסך, חוסכים מאות אלפי דולרים בדלק, אומר Sharfi. “המשקל הוא מלך במטוס. ניתן לקצץ אלפי פאונדים של משקל ממטוס פשוט על-ידי נטישת הצורה המסורתית של העשייה –כגון כונני המחשבים שיוחלפו במחשבים משובצים שעברו וירטואליזציה”. כאשר 12 תמונות רצות במערכת אחת עם וירטואליזציה, הפלטפורמה נהנית לא רק מהפחתת 1300 פאונדים של משקל, אלא גם מצריכת הספק ודרישות קירור מופחתות במהלך כל חיי המוצר.
נציגי CWCEC מעיינים ב-”מיזוג ה-(LRU (line replaceable unit” אומר MacPherson. “בשעה שתכניות ההתחדשות מוסיפות יכולות לפלטפורמות, אין מספיק מקום להוסיף LRUs, מתכנני המערכות הצבאיות מבקשים להחליף LRUs מרובים ב-LRU יחיד המכיל יותר פונקציונליות מכל המערכות שבוטלו ואשר יתפוס מחצית מהמקום. שני יתרונות הם: הגדלה בביצועי העיבוד ומיזוג ה-O/I. עתה רק שני ממשקים חולקים את המידע; בעבר היו 5 עד 10”.
ערך מוסף
באותו האופן בו מקובל כיום להחליף מערכות אחדות בפתרון יחיד בסביבות צבאיות/אוויריות, כך חותרים כיום מתכנני מערכות לקראת יצירת מערכות שלמות במקום רכיבים ממספר ספקים. רבים גם מבקשים שירותי “ערך מוסף”.
יצרני כרטיסים משובצים המציעים רמות שילוב גבוהות יותר בצורת תת-מערכות פונקציונליות עם קוד FPGA מפותח במלואו, מניעי תוכנה, ואבחונים, יהפכו לאטרקטיביים יותר בעיני משלבי המערכות כדרך למטב את הסיכון והעלויות שלהם בהספקת המערכת הסופית”, אומר Rodger Hosking, סגן-נשיא של Pentek Inc. מ-Upper Saddle River, N.J.
“הלקוחות עמלים על הגדלת הצעת הערך שלהם, ומבקשים מאתנו להגדיל את שלנו גם כן”, אומר Edwards מ-CWCEC. “כתוצאה, אנחנו עדים למכירות של מערכות יותר משולבות – לדוגמה תת-מערכת מלאה עם אושיה וספק-כוח, פתרונות משולבים המתקרבים מאוד ליישום”.
המבדק המובנה (built-in-test – BIT) של CWCEC הוא דוגמה של הוספת ערך”, אומר Edwards. “כאשר מפעילים את הכרטיס, הוא מבצע בדיקה עצמית ומדווח על כשלים, כמו בתקשורת, זיכרון או בין הצמתים בכרטיס. הבדיקה מתבצעת עד הלוח האחורי. זהו BIT ברמת המערכת, לא ברמת המודולים, עם קישוריות בין הכרטיסים, בתוך הכרטיסים ולוח אחורי המוודא שהמכלול פועל יחדיו והוא פונקציונלי”.
העניין בשילוב
לא די לוודא שרכיב או מערכת פועלים; הם צריכים גם להיות מסוגלים לעבוד בתאום עם חלקים אחרים של האלקטרוניקה – ולעשות זאת כל פעם, ללא תקלות.
“לקוחות מוסיפים לדרוש פתרונות משובצים בעלי רמות גבוהות יותר של שילוב ברמת התת-מערכת שהם באמת פועלים יחדיו, וכפי שפורסם”, אומר Douglas Patterson, סגן נשיא של שיווק ומכירות עולמי ב-Aitech Defense Systems מ-Chatsworth, Calif. “בנוסף, הם מבקשים רמות גמישות של שירותים התואמים ללקוח ובעלי ערך מוסף, שירותי תמיכה טכנית 24/7 ברגע שפריט שהם חושבים שצריך לעבוד, לא עובד”.
הפיזיקה הבסיסית של יישומי הלקוחות לא השתנתה, אומר Patterson. “אנחנו עדיין מקבלים בקשות עבור מוצרים התואמים MIL-SPEC [-55-+85oC] מלא בצירוף גודל קטן יותר, משקל קטן יותר והספק נמוך יותר. זה מתייחס לתת-מערכות של בקרה אלקטרונית משולבות הנתונות במארז קשוח קל, אטום לסביבה, בעל קירור של אוויר סביבתי/פסיבי או פלטה-קרה (קירור בהולכה)”. Aitech מרחיבה את מוצריה ברמת הכרטיס והתת-מערכת בעלי הספק נמוך וביצועים גבוהים, כדי לענות לצורך זה, ולאחרונה בעזרת סדרת ה-NightHawk RCU.
ה-NightHawk RCU היא יחידת בקרה קשוחה, קומפקטית, מבוססת Intel Atom, עצמאית שמשקלה 4.5 פאונד, בעלת פרופיל דק וקירור בהסעת-חום טבעית. הפיתרון נועד לשמש כיחידת ריכוז נתונים (data concentrator unit – DCU) ויחידת ממשק מרחוק (remote interface unit – RIU) בפלטפורמות צבאיות שונות, כגון כלי-רכב מאוישים, לא-מאוישים, קרקעיים ומוטסים. ה-NightHawk RCU יכול גם לספק פונקציונליות של Condition Based Maintenance (CBM) עבור יישומי כלי-רכב צבאיים על שרשראות וגלגלים, ולהקטין בדרך זו את העלויות הכוללות של תחזוקת רכב מונעת.
ה-,NightHawk שהושק לאחרונה, מבוסס על המעבד נמוך-ההספק Intel Atomהפועל ב-1.6 גיגה-הרץ, מספק עד 2 גיגה-בייטים של DDR2 SDRAM כמו גם בין 4 ל-8 גיגה-בייטים של זיכרון SSD עם אפשרות הרחבה של עד 250 גיגה-בייטים עבור איסוף נתונים מורחב ומרוחק ויישומי אכסון. ממשקי ה-O/I שלו כוללים שתי פיתחות Gigabit Ethernet, שש פיתחות USB 2.0 וארבע פיתחות טוריות רבות-פונקציות RS232, פיתחות כפולות גרפיקה/וידאו, פיתחות מקלדת/עכבר ואודיו in/out סטריאו, וגם סט O/I מתוכנן במיוחד עבור יישומים צבאיים משובצים.
קישוריות רשת
הלוחמה המרוכזת ברשת וה-Global Information Grid (GIG) הבשילו, ותכניות צבאיות מתחילות לדרוש מערכות מוכנות-לרשת. “הרשת היא חלק מהמערכת הנפרסת”, מסביר Macpherson מ-CWCEC. “עתה, כאשר אנחנו מבינים את הלוחמה המבוססת על רשת, עלינו לוודא שכל המערכות בשדה-הקרב יתחברו ביניהן וכל המוצרים יהיו מסוגלים ליצור רשת בשדה-הקרב”.
כדי להיות יעיל, שדה-קרב מרוכז-רשת דורש רוחב-פס משמעותי, זמין בנקל. “התכנון הצבאי מתפתח בצורה דרמטית על בסיס הדרישות של רוחב-פס מוגדל ועיבוד אותות מהיר יותר, מתוחכם יותר”, אומר Sparrvik . “אנשי הצבא מתמקדים בשימוש בטכנולוגיה אמינה ביותר ביכולת מלאה, כפי שהוכח ביוזמות שוטפות כגון ה-WIN-T ותכנית הצי של ארה”ב Consolidated Afloat Networks and Enterprise Servers (CANES).
“WIN-T הוא בסיסי בהגדרתה וקידומה של תקשורת הרשת המאובטחת של הצבא, עם מימושים נוספים המביאים רמות גבוהות יותר של יכולות רשת ליחידות הנפרסות השונות ופעולות הפיקוד הקרקעי”, מוסיף Sparrvik. “ניידות רשת מלאה וקישוריות יותר איתנה מאפשרות גישה לרשת יותר קלה מאשר אי-פעם בעבר. CANES, לדוגמה, מתגבשת ומקטינה את רשתות מערכות המידע השטות. הטכנולוגיות המשולבות ביישום תכנית CANES מקטינות את הגודל והעלות של תשתית הטכנולוגיה שלה, משפרות את הנתיב הקיים של יישומי-עבר, ומקדמות את יכולת הפיקוד, הבקרה, התקשורת, המחשוב, הפיקוח והסקירה (command, control, communications, computers, surveillance and reconnaissance – C4ISR) תוך כדי התהליך”.
תכניות כגון אלה דורשות טכנולוגיות מתקדמות שלא רק מספקות שיפורים בביצועים ובהספק הנמוך בממדים יותר קטנים, אלא גם עונות לדרישות המערכת הקריטיות של אמינות גבוהה, מסביר Sparrvik. “דרישות האמינות הגבוהה ביישומים צבאיים ואוויריים פירושן שפלטפורמות מחשוב משובצות יידרשו למנף את ההתקדמות הטכנולוגית ביחד עם סיפוק צרכים מחמירים יותר של ניהול תרמי, זמן ממוצע בין תקלות (MTBF) ויצירת קשיחות משופרת. הדבר מתבטא במתן הזדמנויות נוספות עבור פתרונות מחשוב משובץ וגם דרישה גוברת למערכות משובצות”.
העברת נתונים
Hosking מ-Pentek מבליט מעבר ברור במערכות החדשות לקראת ארכיטקטורות מערכת טוריות, המשתמשות ב-PCI Express ו-Serial RapidIO לשיפור קצב העברת הנתונים מכרטיס לכרטיס בשל רוחב-פס האותות היותר גדול, ה-FPGAs והמעבדים היותר חזקים והציוד ההיקפי המהיר יותר.
ליבות ה-IP לעיבוד אותות דיגיטלי עבור FPGAs של Pentek נמנות עם התכנונים בעלי הביצועים הגבוהים ביותר בתעשייה, לפי Hosking. “לדוגמה”, הוא אומר, “ה-Model 7151 של Pentek עם ארבעה ממירי A/D 200 מגה-הרץ, 16-ביט מכיל ליבת FPGA IP המספקת 256 ממירים מורידי תדר (down converters –DDCs) של תוכנת רדיו דיגיטלי במודול יחיד .PMC/XMC בתור ה-DDC בעל הצפיפות בגבוהה ביותר בשוק, ה-7151 הוא אידיאלי עבור פיקוח על מאות אותות תקשורת בגורם צורה קטן, הכולל כלי-רכב לא-מאוישים קרקעיים, ימים ומוטסים”.
“הטכנולוגיה האחרונה של FPGA והקישוריות של יחידות טוריות ישתלטו על רוב התכנונים”, אומר Hosking. “טכנולוגיות אלה ישמשו במידה גוברת במערכות שרתי PC ובפלטפורמות VSX ו-VPX. דאגת הממשל על אריכות המים והתחזוקתיות של הטכנולוגיה החדשה והארכיטקטורות של מערכות משובצות הכתיבה את הצורך בתקנים כלל-תעשייתיים. אחת התגובות הבולטות היא יוזמת ה-OpenVPX והעברתו המהירה יחסית ל-VITA 65 לשם אשרור ואולי גם אישור של ANSI (American National Standards Institute)”.
תקנים ויכולת גדילה
“עבור התעשייה הצבאית/האווירית, מילוי דרישות הממדים, המשקל וההספק (SwaP -size, weight and power) מוסיף להשפיע על תכנונים חדשים לכיוון גורמי צורה יותר קטנים, משובצים למחשוב, דוגמת ה-,3U VPX 3U CompactPCI , MicroTCA ו-”(COMs) Computer-On-Modules, אומר Sparrvik. “לספק את דרישות מחזור החיים של התכנית, לצמצם את הזמן עד השיווק, ולמזער את המשאבים ההנדסיים הדרושים עבור יישום מסוים, הן משימות מאוד חשובות עבור קבלני הצבא/אווירייה כדי להישאר תחרותיים. מאחר שקיימות אופציות רבות של פלטפורמות מחשוב משובצות ולכל אחת מהן היתרונות משלה, מתכנני היישומים הצבאיים/אוויריים מוצאים הכרח לעבוד עם יצרן COTS מוכח כדי לאתר את הפלטפורמה המיטבית עבור התכנון המסוים שלהם.
“מפתחי מערכות צבאיות/אוויריות דורשים את היכולת להרחיב פתרונות ולהוסיף תכונות מבלי לשנות דרמטית את גורם הצורה, כדי לעמוד במשימות הפיתוח והזמן לשיווק שלהם”, מוסיף Sparrvik. “ב-Kontron, אנחנו פיתחנו ספקטרום רחב של גורמי צורה במטרה לתמוך בצרכים הדינמיים והמגוונים של לקוחותינו הצבאיים/אוויריים. בשעה שפלטפורמות דוגמת ה-MicroTCA, VME, VPX, CompactPCI ו-COMs מוסיפים להתפתח, Kontron מחויבת להתייצב בחזית הטכנולוגיה המשובצת עבור יישומים צבאיים ולפתח פתרונות מבוססי-תקנים”.
אחת המגמות הגדולות במחשוב המשובץ עבור יישומים צבאיים/אוויריים בשנים האחרונות היא המעבר מ-VME ל-VPX, ומ-VPX ל-OpenVPX, אומר Edwards מ-CWCEC. “המעבר פתח תחום יישומים, לא רק במושגים של ממדי המערכות, אלא גם באשר לדברים שניתן לעשות עם המערכות כאשר יש להן רוחב-פס כה רב לתקשורת בין המערכות. אנחנו ראינו מספר לקוחות שלנו הנעים לכיוון זה, במיוחד במרבית המערכות הקרקעיות”.
VME הוא עדיין איתן במערכות נפרסות, בהן הטכנולוגיה משודרגת ככלל, שם האושיה השלמה לא הוחלפה; אולם פלטפורמות חדשות מנצלות את היתרונות של VPX ו-OpenVPX, מסביר Edwards.
מהנדסי CWCEC סיפקו את המערכת הראשונה של חברתם הבנויה עם רכיבי VPX. צוותי החברה סיפקו את תת-המערכות לעיבוד מכ”מ ל-Northrop Grumman מ-Baltimore, Md, לשימוש בתכנית Ground/Air Task Oriented Radar (G/ATOR) על-פי חוזה של $4.3 מיליון.
ה-G/ATOR, המותקן על ה-High Mobility Multipurposes Wheeled Vehicle (HMMMV), משתמש בטכנולוגיה של סריקה אלקטרונית אקטיבית כדי לספק גילוי ומעקב של מטוסים, גילוי ומעקב של טילי שיוט, איתור נשק קרקעי ובקרת תנועה אווירית. הארכיטקטורה המודולרית שלו מיועדת לאפשר גמישות אופרציונלית ואת היכולת לכלול פלטפורמות וטכנולוגיות עיבוד חדשות כאשר יהיו זמינות. תת-המערכת לעיבוד מכ”ם הקשוחה, המזרימה אוויר דרכה, של ,CWCEC משתמשת בתקנים ותוכנה פתוחים מבוססי-ארכיטקטורה כדי לספק פיתרון מודולרי הניתן להרחבה.
“מכרנו את כל תת-המערכת ל-Northrop Grumman בשביל המכ”ם, המותקן על-גבו של כלי-רכב קרבי נייד”, מסביר Edwards. “היה עלינו לתכנן לפי דרישה כרטיס אשר יתאים ל-O/I הקנייני שלהם; כרטיסים אחרים היו COTS. תכננו את האושיה, את ספקי הכוח, וגישה חדשה לקירור, כמו גם מערכות מאושרות עבור היישומים שלהם – ובכך רשמנו מספר חידושים משלנו”.
