所有栏目

军用加固笔记本——信息战的大脑中枢

2016/9/26

  全加固计算机、手持式加固计算机、信息加固计算机、便携式加固计算机等等字样,随处可见。因此,有必要在这里对参展企业以及加固计算机产品进行详细介绍,梳理这一产品的发展趋势。

  加固计算机的分类

为适应各种恶劣环境,苏州科研特在计算机设计时,对影响计算机性能的各种因素,如系统结构、电气特性和机械物理结构等,采取相应保证措施的计算机,又称抗恶劣环境计算机。其特点是:具有强的环境适应性、高可靠性和高可维性;较强的实时处理能力;系列化、标准化和模块化;专用软件的开发是其应用的关键。

  业界普遍按应用环境的不同分为军用型、加固型和防信息泄漏型3种。

  1、军用型计算机,又称军用规范型或全加固型计算机。它是从计算机的体系结构和满足各种抗恶劣环境要求出发,严格按照一系列军用标准要求设计制造的,并且要得到指定机构的检验与认可。造价比一般商用计算机高很多。可适用于各种最恶劣的军事野战环境,可以在地面、车载、舰载、机载和空间等环境中使用。设计的基本目标是满足某些军用规范与标准。

  2、加固型计算机。20世纪70年代抗恶劣环境计算机几乎全部采用专门设计的军用型计算机,但随着需求量的日益增大,用于这种计算机的经费越来越多,因此80年代初出现了对商用计算机进行加固的计算机,成功地用于各种军事领域。造价比商用机略贵,但比军用型计算机低得多,研制周期短,硬软件与原商用机兼容。

  在不同环境条件下采用下列不同加固技术与原理。

  1、恶劣气候环境。如风、雨、雪、冰、霜、雾、高温、低温、潮湿、干热、砂尘、高低气压、盐雾、工业大气和烟尘等,主要采用各种热设计技术、金属防护技术和隔离密封技术等。

  2、恶劣力学环境,如冲击、振动、跌落、摇摆、颠振、应力和噪声等,主要采用抗振动和抗冲击设计技术等。

  3、恶劣电磁环境,如强磁场、强电磁脉冲、雷电、静电和火花,主要采用电磁兼容设计和接地技术等。

  4、恶劣的生物环境。如霉菌和昆虫等,主要采用有效的涂覆和防护技术等。

  5、辐射环境。主要采用抗辐射加固技术。首先了解辐射环境和辐射效应损伤机理;其次,根据抗辐射指标和电子系统所要求完成的性能要求制定失效判据;最后,按照合理的安全系数进行加固设计。从器件生产、电路设计到组装成计算机系统,每个环节都可加固,但元器件加固是整个加固工作的基础。

  6、恶劣气侯环境。为了在恶劣的气侯环境下使用计算机,有时还应考虑到在较低温度或较高温度运行的需要,此时,加固计算机必须采用高温的主板,必要时在主板和每一个附加卡(如网卡、显卡、视频采集卡等)上加装散热铝板以在高温时散热,或加装加热膜及温控开关,在应用环境低于一定温度时温控开关启动,通过加热膜加热的方式提高加固计算机内的温度至可工作的温度。

  加固计算机的发展趋势

  在走访了几乎全部参加本次展览的加固计算机供应商,从其参展的诸多产品的特性与技术资料来看,加固计算机产品和市场开始呈现出以下若干发展趋势。

  1、便携机与手持机

  在本次展示中,几乎所有大型的军用计算机厂商,都着力展示了其手持式和便携式加固计算机产品。

而手持与便携加固计算机的出现,得益于半导体品件的进步与革新。由于集成电路工艺水平的提高,集成更多的功能的SoC芯片与超大规模现场可编程逻辑器件(CPLD、FPGA)已成为设计制造军用嵌入式计算机的主流芯片。这使得军用嵌入式计算机需要使用的电子元器件数量可以得到极大的减少,从而使计算机的体积重量都大幅度的减少。同时,军用高密度电子组装工艺正在走向成熟,混合集成电路工艺也已开始在军用嵌入式计算机研制中应用,这些都使得军用嵌入式计算机可以在更小的空间里安装更多的电子元器件,从而使体积更小,重量更轻,功能更加强大。

在小型的同时,由于主要的集成电路芯片正在向SoC过渡,芯片集成的功能越来越多,体积上的裕量也使得单个计算机可以集成更多的功能模块,因此,科研特军用嵌入式计算机必然会也正在实现系统功能的集成化,采用机箱内的分布处理结构将更多的传统计算机以外的功能模块集成到一起,在一个计算机机箱内实现包括GPS、红外制导等在内的所有导航与制导解算。

  2、CPCI总线未来将成主流

  随着现代军事环境的变化,信息化战争对计算机产品的要求越来越严格,传统的PCI总线结构的产品已经不能满足高环境适应性,可热插拔等应用需求,研发具有高稳定性、高可靠性、可热插拔的总线结构的计算平台应对军方武器装备、指挥自动化等系统的应用需求势在必行。

因此,1994年PICMG(PCI计算机制造商联盟)发布了一个紧凑型PCI总线——CompactPCI,这种新的开放式工业计算机标准,由三项领先技术综合而成:

  一是PCI局部总线的电气特性。这使得CPCI标准与传统的PCI系统完全兼容,支持用在桌面PC上的完全一样的接口芯片,使得在桌面PC上开发的整个应用,可以无缝地移到加固计算机十来应用;

  二是工业级欧洲卡封装结构和规格。CPCI标准采用经过20年实践检验了的高可靠欧规卡结构,垂直安装,前抽取结构,改善了散热条件提高了抗振性和易维护性,符合电磁兼容要求;

  三是IEC2mm高密度针孔连接器。CPCI抛弃了PCI总线的金手指式互连方式,改用2mm密度的针孔连接器,具有连接可靠、完全气密的特点,板卡的抗振性和抗腐蚀性大大提高,并增加了负载能力。

  CPCI在设计时,将VME密集坚固的封装和大型设备的极佳冷却效果以及PC廉价、易采用最新处理能力的芯片结合在一起,既保证了99、999%的高可靠度,也极大降低了硬件和软件开发成本。

  据介绍,虽然目前CPCI型产品的价格还是比其他总线型产品贵很多,但是其优异的性能以及维护成本低的特点,目前正逐渐被军方所接受。

  3、信息安全受到格外重视

  与对计算机的物理加固外,目前军方等特种机构,对计算机的电信息安全也格外重视,而诸多厂商也推出了这方面的信息安全计算机产品,可以称之为信息安全加固计算机。而这种信息安全加固计算机,实现了排除各种网络接口及连接方式外,电磁防护的安全需求。

  苏州科研特的加固计算机,加固服务器,加固显示器在飞机,军舰以及履带式战车上有广泛的应用,也成功应用于亚运会、大运会的安全防卫项目。可以预见的是,随着中国军事信息化不断深入,将会对加固计算机产生大量的需求,而加固型计算机也会的需求的推动下,不断进行技术更新,从而引领中国军事计算机领域走向国际前列。