从武器配备的见地看当前芯片题目

航天科工二院 郭衍莹

今世杰出武器配备为何越来越依靠高端芯片

什么是高端芯片?这在国际上并无峻厉定义和统一说法。现在人们一般所说芯片是指在硅块上集成的电路。那么高端芯片就是泛指在一般芯片底子上又有质的飞跃,就是集成度更高,速度更速,成效更强,甚至可以现场编程的数字逻辑电路或专用电路。今世武器配备早在上世纪90年代就广博采用各种芯片。但新世纪以来参加新闻化战争和收集化战争时代,武器系统中电子创办的比重敏捷扩充,对高端芯片的需求也敏捷扩充。以美国第五代战机F-35为例,它被称为天地上第一款圆满按照新闻化修复的请求安插的战役机,因为它可以与目前美军的修复模样完成“无缝兼容”。修复时F-35是作为一个新闻修复的一个节点而糊口。机上配备的综合电子战系统安插目标就是最大限度地加强飞行员对整体战地态势的感知手艺;其单机的电子战手艺甚至能达到专业电子战机的功效。一旦发生战争,F-35在美军的修复模样中,能够与空中、海上总共美国武器配备共享新闻。它如何做到这些呢?国外威望的《简氏防务年鉴》上说它“浑身上下都装了芯片”!

在导弹、雷达和空天防御武器范畴,用得最众的高端芯片,除了常用的高速高精度ADC/DAC芯片外,大致还有三方面,一是武器策动机本身芯片。尤其是弹上、机上策动机,对芯片的请求极其严刻。二是通信芯片;是很众武器通信驾御中心的支柱。如美国萨德中的C2BMC,靠它完成全球联网。第三要算美国雷达中大量采用的,美商务部屡屡点名的DSP(数字信号统治)和FPGA(现场可编程门阵列)芯片了。

今世武器系统中的电子创办,其主要负担简言之就是接管新闻,经统治和速速运算后输出指令,去驾御实习部件。以今世雷达为例,其数据率高达每秒数十次,也就是零点几秒就要运算完一次。因此请求新闻统治芯片具有实时,速速,大容量策动成效。目前最常用的算法是卷积运算和富利哀变换。这二种运算都是大量的相乘和累加的迭代进程,用今世信号统治芯片最简便。今世信号统治芯片自1982年推出至今,已经历五代产品,它与过去高速微统治器有很大的各异:一是它能在一个指令周期内完成32位乘法和累加运算,时间只需1-2纳秒;二是众成效;且可并行统治;三是采用所谓“哈佛机关”。它是一种将次第指令存储和数据存储分开的存储器机关。具有一条零丁的地址总线和一条零丁的数据总线, 两条总线由次第存储器和数据存储器分时共用。如许也就克服了数据传布输的瓶颈,极大地提高了运算速度。

至于FPGA,它包含大量门电路,使芯片更集成化,速度更速,可靠性更高.尤其是具有系统内可再编程(可再装备)的手艺,搜罗可编程逻辑块,可编程I/O和可编程内部连线。作为新闻统治,FPGA大有庖代DSP的趋势。

一般的安插人员是芯片的用户,当然是“拿来主义”。譬如FPGA或DSP,美国著名的FPGA厂商,如Xilinx(中文名赛灵思公司)、Altera公司等都在中国设备卖出机构,供货充足,效劳周全,连征战工具都已为你准备好。每推出一个新型号就免费为你培训,大时髦便你的安插职分,甚至可以做出很众“立异”。当然这些公司赚得盆满钵满,这大约就是一些人所说的“双赢”。一位资深院士说得好:现在不少感化都是修筑在使用国外芯片底子上得到的;而且动辄宣称天地第一,这不就是“拿别人昨天的东西来打扮自已的明天”!

我们从S-300已公然的资料图片中看到(如俄罗斯售给希腊的S-300-2系统),它的火控雷达信号统治也采用FFT技术。雷达每一间隔通道也是通过FFT运算完成众普勒速度歧路。但俄是用小规模集成电路(IC)来组成。一个间隔通道就得做成一个机柜,而美国只需用一片FPGA或DSP芯片(以及高速高精度ADC/DAC芯片)和一块印制电路板。所以俄罗斯的电子创办常给人以傻、大、粗的感觉,常被国内一些学者瞧不起。但俄有他的办法,并不滞碍他的S-300和S-400成为天地一流的防空导弹系统。

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