英特尔“至强”D系电子战系统通过软件驱动能够兼容VxWorks环境



引言

英特尔公司推出的Xeon处理器为嵌入式电子战系统设计带来明显优势,包括低功耗下提供增强的性能,适用于开放式架构模块,通过驱动软件能够实现与VxWorks环境的兼容等,这些器件的使用推动x86处理核心在嵌入式防务领域的应用。

英特尔“至强”(Xeon)处理器D-1500系列产品为计算机密集型的嵌入式电子战系统设计带来非常明显的优势。这些8/12/16核心的设备能在低功耗状态下提供增强的性能,使其适用于耐用的开放架构模块,这些模块是为部署在恶劣环境中的应用而设计的,包括电子战和指挥、控制、通信、计算机、情报、监视与侦察(C4ISR)。这些系统级芯片(SoC)设备使大量的x86处理核心可随时用于嵌入式防务应用。

软件驱动程序成为嵌入式防务系统设计的考虑因素

嵌入式电子战系统的设计者并没有优化Xeon D系列处理器在“风河”VxWorks操作系统中的性能优势。无板支持包(BSP)提供了软件驱动程序来访问Xeon D系Quick Data技术的数据移动加速(DMA)引擎,这使得多核处理器不必将关键资源用于通信处理。

同样,软件驱动程序不支持采用Mellanox以太网控制器的40千兆的以太网(GbE)。高吞吐量、低延迟和确定性都与传感器处理器所需的实时性能相关。软件驱动程序的不可用,必然促使系统设计者转向Linux系统,与VxWorks系统不同,Linux并不是一个真正的实时操作系统(RTOS)。对于电子战应用程序(其中许多需要高度精确到纳秒的任务处理),VxWorks的强大确定性提供了精确计时和严格控制。相比之下,Linux系统支持的概率计时不那么精确。

采用Xeon D系列架构的诸多优势

Xeon D系列的架构支持数学密集型处理与高带宽数据传输,使先进认知电子战应用能够在小型的、尺寸,重量和功耗(SWaP)受限的平台上运行。

在过去5~10年中,虽然现场可编程门阵列(FPGA)主导了电子战系统的开发,但是英特尔处理器最多只有四个核心。到了现在,基于x86的通用处理器仅仅用于电子战系统管理或处理人机界面。Xeon D系处理器具有扩展的多核体系架构(提供4个、12个或16个核心),能够在射频发射器堆工作过程中,采用x86设备。更好的是,由于这些设备采用球栅阵列(BGA)封装,它们的整个底面可用于互连引脚,这对于电子战应用的高带宽操作是必要的。此外,每一个Xeon D核心都有一个强大的AVX 2 SIMD[单指令,多数据]引擎,它提供了足够的处理能力来执行复杂的决策和运算复杂的电子战算法所需的高带宽DSP函数。

Xeon D处理器的Quick Data技术的DMA引擎在多个Xeon D系列处理器之间推送数据(或者与GPU、FPGA通信),而不需要其处理器处理通信负担。这种安排使得数据可以在PCI-E或以太网上传输,而无需对该处理器造成负担,该处理器能够在雷达或其他电子战应用中保持正常工作,而DMA引擎则处理所有低延迟、高速吞吐量的传输。

通常,如果没有对DMA引擎的软件驱动程序的支持,这些通信任务要用到整个处理器核心,以及一些可用的内存带宽。通过在超级计算机级别的Xeon D设备中使用VxWorks操作环境,电子战系统设计人员可以利用数百万个已开发的VxWorks软件代码行来保护他们的投资,而不必转移到不同的操作环境。

软件驱动程序能够使Xeon D系高性能嵌入式计算系统的ISR应用程序在VxWorks系统下使用的一个例子是,Curtiss-Wright 公司的BSP中最近引入了一些新的软件驱动程序,这些驱动程序包含在基于Xeon D系列处理器的CHAMP-XD1 3U OpenVPX和CHAMP-XD2 6U OpenVPX DSP模块中。当运行VxWorks系统时,这些存储器能以接近37 Gbps的速率传输40千兆的以太网,接近端口速率。

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