Giriş: Modern Askeri Sistemlerdeki Mikroişlemcilerin Eleştirel Rolü
Modern elektronik savaş (EW) ve savunma sistemleri, en sert ortamlarda ikinci olarak, gerçek zamanlı karşıtlığı uygulayan ve güvenli iletişim sağlar. Bu küçük çipler, basit kontrollerden gelişmiş sistemlere (SoCs) sahip olmak için mikroişlemcilere bağlı olarak, gelişmiş mikroişlemcilere karşı karşıya kaldığı milyarlarca operasyon gerçekleştirebilir ve bir sonraki elektronik saldırıya karşı- elektronik saldırıyı tanımlayacaktır.
Savunma Teknolojisi Vakfı
Mikroişlemciler neredeyse her modern askeri platformun beyinleri olarak hizmet eder, dövüşçü jetler ve deniz gemilerinden zemin tabanlı radar istasyonları ve el iletişim cihazlarına kadar hizmet eder. birincil işlevi talimatları hızlı ve doğru bir şekilde yürütmek, ham sensör girişlerini eylemlenebilir zekaya dönüştürmektir. savunma uygulamaları, mikroişlemciler aşırı koşullardan çok fazla çalışmalıdır: geniş sıcaklık aralıkları, yüksek titreşim, radyasyon maruziyeti ve katı büyüklükteki güç (SWaP) kısıtlamalar.
Anahtar Performans Gereksinimleri Gereksinimler
Savunma mikroişlemciler, gerçek zamanlı performans için determinist bir performans sağlamalı. Elektronik savaşta, güvenilir bir infaz ortamı (TEEs), şifreli otobüsler ve fiziksel tam algılamalar genellikle ters-mükemmel kesme işlemi için donanım desteği ile inşa edilir ve doğrudan bellek erişim (DMA) öngörülebilir bir şekilde yürütme ortamları (TEEs), bellek otobüsleri ve fiziksel tam algılamalar gibi güvenlik özellikleri, şifreli devre dışı bırakmak veya sistemi terk etmek zorunludur.
Ticari Mikroişlemcilerle Karşılaştırma
Tüketici işlemcileri oyun ve video akışı gibi iş yükleri için maksimum performansa odaklanırken, savunma mikroişlemciler güvenilirlik, güvenlik ve en kötü durum performansına öncelik verir. Örneğin, ticari Intel Core i9, yüksek hacimli bir ortamda zamanlamayı garanti edemez. Buna karşın, askeri ve savunma işlemcilerinde kullanılan BAE Systems RAD veya yenileyicisi gibi işlemciler, özellikle de tek ekranlara karşı yapılan baskı performansına karşılanır.
Elektronik Savaş Sistemlerinde Mikroişlemciler
Elektronik savaş elektromanyetik spektruma mantıklı, korumak ve saldırıya dayanır. Mikroişlemciler EW sistemlerinin kalbindedir, sinyal istihbaratını, tehdit analizlerini ve EW'nin üç temel sütununu içerir - elektronik saldırı ve elektronik korumayı talep eder - farklı işleme yeteneklerini talep eder.
Elektronik Destek (ES) ve Signal Processing
Elektronik destek sistemleri, düşman radarlarından elektromanyetik emisyonlar, iletişim ve silahlar bulmak. Bu, multi-gigahertz oranlarında sinyalleri sayısallaştıran alıcılar gerektirir. Modern ES sistemleri, sürekli büyüyen bir kapı dizilerine karşı alan programlanabilir (FPGA) ile birlikte, daha önce dörtlü transformatörler (FFTs), DRICGterleri ve mikrolokasyonelleri çalıştırarak, yüksek performanslı algoritmaların sürekli büyüyen bir şekilde entegre edilmesi için kullanılan sinyalleri kullanarak kodlamak için sınıflandırma algoritmaları çalıştırın.
Gerçek Zamanlı SignalTime Analiz Challenges
ES'deki ana meydan okuma büyük veri oranlarına sahiptir. Tipik bir EW alıcı, yüksek seviyeli karar verme için yüzlerce gigabit üretebilir.Bu heterojen işlem zincirini işlemek için -FPGA → DSP → CPU- ilk filtreleme ve pul algılama için bir salon işareti, sonra iyi analiz için DSP'lere yapılan patlamalar ve son derece amaçlı soğutma sistemleri ile sınırlı kalır.
Elektronik Saldırı (EA) ve İşçilik Değerlendirmesi
Elektronik saldırı, elektromanyetik enerjiyi, düşmanı savaş yeteneğine zarar vermek veya yok etmek için kullanıyor. Mikroişlemciler, rekoyların zamanlaması, ve dekont sinyallerin modülasyonunu kullanarak, dijital radyo frekansı hafıza (DRFM) retransmit sayısal radar pulslarını geciktirdikten sonra kontrol ediyor ve bu tür hataların gerçek zamanlı olarak çalıştırılması için dijital radyografikleri kullanarak geri yüklemelerini sağlıyor.
Yönetim Enerji Silahları ve İşleme Gereksinimleri
Gelişmiş enerji silahlarını, yüksek enerjili mikrodalgalar (HPM) ve lazerler gibi, aynı zamanda FPGA'lar ve güç yönetimi için mikroişlemcilere de güveniyor. Bu sistemler için hesaplama yükü, gerçek zamanlı olarak uyarlanabilir optik algoritmaları ve tahmin edici kontrol döngülerine cevap vermek için çok büyük, çünkü ABD Donanması'nın Lazer Silah Sistemi (LaWS) sadece FPGA'lerin ve çok sayıda işlemcinin bir kombinasyonunu kullanarak, lazerin küçük bir atmosfere odaklanmasını gerektirir.
Elektronik Koruma (EP) ve Sistem Gözetimi
Elektronik koruma önlemleri elektromanyetik spektrumun dostça kullanımını ve düşman EW saldırılarından sistemleri korumayı garanti eder. Mikroişlemciler frekans umutlu, yayılma spektrumunu uygular ve şifreleme algoritmaları, sinyalleri yeniden başlatmaya ve sorgulamaya dayanıklı hale getirir. Modern yazılım tanımlı radyolar (SDRs), genel amaçlı işlemciler, siber veya elektronik saldırıyı hızlandırabilirken, bu insan hakları ihlalleri ile ilgili düzeltme modellerini otomatik olarak algılamaya olanak sağlar.
Geniş Savunma Sistemlerinde Mikroişlemciler
Özel elektronik savaş platformlarının ötesinde, mikroişlemciler neredeyse her modern savunma sistemine integraldir - savaş ağlarına füze rehberlikten. performansları doğrudan hassas, duyarlılığı ve güvenilirliği etkiler.
Munitions ve Silahlar Sistemleri
Bir 720-120 AMRAAM gibi hava saldırıları, çok sayıda işlemcinin verilerini sabit ölçüm birimlerinden (IMU) faydalanmasını sağlar.Sing bilgisayar, bir radar veya hızlayıcısı ile sabit bir şekilde füze depolamak için füze fırlatmak için füze fırlatmak için bir hıza sahiptir.
Şaşırtıcı, Reconnaissance ve İstihbarat Sistemleri
Bu sistemlerdeki nanoişmanlar, yüksek çözünürlük ve bantlı drone kullanımları için, gerçek zamanlı tam zamanlı videodaki araçları ve personeli tespit eden nesne algılama modellerini kullanarak uygulamaktadır. Benzer şekilde, sentetik aperture radar (SAR) uydular, yüksek çözünürlüklü görüntüler oluşturmak için güçlü DSP'ler gerektirir. Örneğin, MQ-9 Reaper drone, standart olmayan bir veri kümesini kullanarak doğrudan doğrulayıcıları kullanarak, otomatik olarak sabit bir şekilde depolamak için kullanılan bir sistemdeki verileri kullanarak, otomatik olarak sabit olmayan bir şekilde çalışır.
Komut, Kontrol, İletişim, Bilgisayarlar ve İstihbarat (C4I) Sistemleri
C4I sistemleri, sensörler, atıcılar ve karar vericiler ile bağlanır. Radyolarda Mikroişmanlar, ağ yönlendiricileri ve veri füzyon merkezleri şifreli iletişim, durumsal farkındalık ekranları ve işbirliği planlama araçları ile ilgili olarak, Ortakent komutları ve Kontrolü (JADC2) konsepti, her hizmet kolundan gelen verilerin AI'yı kullanarak bir bulut benzeri ağ kurmalı ağ geçidini desteklemeli ve çoklu canlı Xeon veya AMD işlemcileri kullanarak etkinleştirmelidir.Güvenlik, gelen tüm çözümlere yönelik olarak, güvenlik kontrol eder.
Savunma Teknolojisi için Mikroişlemci Teknolojisinde İlerlemeler
Birkaç teknolojik trend, EW ve savunmada kullanılan bir sonraki mikroişlemcileri şekillendiriyor. Askeri, uzmanlaşmış sertleşme ve güvenlik ekleyerek giderek ticari yatırıma hazırlanıyor.
Radyasyon Sertleşme ve Güvenilirlik
Uzay ve yüksek çözünürlük platformları, kozmik ışınları ve güneş partiküllerinden sürekli bombalarla karşı karşıyadır.Bu işlemciler genellikle ticari meslektaşların arkasında durdular, 3-5 GHz'e kıyasla 1 GHz'ye kıyasla özel üretim süreçleri (örneğin, silikon-insulator) ve hata-korunma kodu (ECC) kullanarak, NASA'nın yüksek çözünürlükte görüntülenen HTML'de görüntülenen algoritmaların arkasına alındı.
Heterojen integral ve Sistem-on-Chip Tasarımlar
Modern savunma sistemleri genel amaçlı CPU çekirdeği, DSP'ler, GPUs, NPUs ve FPGA'lar tek bir çip üzerinde bir karışım gerektirir.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S
Edge Intelligence and Machine Learning at the Edge
AI elektronik savaş dönüştürüyor. Bilişsel EW sistemleri, UAV'lar ve füze arama araçları üzerinde gerekli performansı sağlamak için daha etkili bir şekilde. Edge AI işlemcileri gibi bir güçle karşı karşıyadır.The Uvidius Myriad X, UAV'lar ve füze arayan robotlar için gerekli performansı sağlar. Bu işlemciler, AI'nın 30 watt'lı yıllardaki bir güçle mücadele araçlarına (herhangi bir şekilde) uygun hale getirmeleri gerekir.
Cyber Security ve Trusted Computing
Savunma sistemlerindeki mikroişlemciler, operasyonlarını değiştirebilir siber saldırılara karşı direnmelidirler. Donanım güvenlik modülleri (HSMs) işlemciye entegre edilmiş olan özellikler güvenli anahtar depolama ve kriptografik hız sağlar. Güvenilir platform modülleri (TPM) yalnızca doğrulanmış yazılımların önyüklemelerini sağlar. Arm Cortex-A78AE gibi, kritik ve kritik olmayan iş yüklerini kabul eden ve daha fazla ticari donanıma sahip olmak için “güvenli sistemlerde kullanılan çipler.
Meydanlar ve Gelecek Yollar
Hızlı ilerlemeye rağmen, önemli zorluklar kalır. SWaP küçük drone ve portatif EW sistemleri daha minimizasyon ve güç verimliliği gerektirir. sıkıca paketlenmiş aviyonikler koyunları şişendir; sıvı soğutma ve gelişmiş ısı batakları araştırılır, ancak ağırlık ve karmaşıklık için yazılım ekosistemi ek olarak, FPGA'lar ve AI hızlandırıcıları programlanabilir.
Başka bir meydan okuma, Çin ve Rusya gelişmiş EW sistemleri geliştirirken, ABD ve müttefik güçler sürekli olarak işlemci yeteneklerini yükseltmelidir.Bugün tasarlanmış bir işlemcinin hızı beş yıl içinde eski olabilir.
İleriye baktığımızda, ultra hızlı sinyal işleme için fotonik işlemcilerin daha büyük entegrasyonu bekleyebiliriz, elektronik savaş ve savunmanın omurgasını birleştiren spintronic hafıza ve kuantumya dayanıklı kriptografik hızlandırıcılar ile karşı karşıya kalacaklar. Sensörler ve işlemciler arasındaki çizgi, gömülü bilgisayarlarla standart olarak bulanıklaşacaktır.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Dijital alıcılardan, hipersonik füzelerdeki rehberlik bilgisayarlarına elektronik bir savaş paketine, mikroişlemcilere, modern askeri gücü tanımlayan hız, hassas ve uyum sağlarlar. Savunma ortamının eşsiz talepleri - yarı zamanlı determinizm, güvenlik ve uzun vadeli güvenilirlik - gerekli olan on yıl boyunca ticari inovasyondan ödünç alan mikroişman mühendisliği uzman bir şube.