嵌入式國防和航空航天行業出現支持 40 Gbps 結構的新型嵌入式系統元素。這些更高帶寬的硬件解決方案包括單板計算機 （SBC）、DSP 引擎、GPGPU、FPGA 引擎、網絡交換機和第 3 代 OpenVPX 背板。

嵌入式國防和航空航天行業最近出現了支持 40 Gbps 結構的新型嵌入式系統元素。這些更高帶寬的硬件解決方案包括單板計算機 （SBC）、DSP 引擎、GPGPU、FPGA 引擎、網絡交換機和第 3 代 OpenVPX 背板。這些系統元件支持 40 千兆以太網 （GbE） 和 QDR Infiniband（用于板對板通信）和第 3 代 PCI Express（用于板載數據流），因此能夠集成接近超級計算機處理級別的大規模加固型嵌入式子系統。這些高端處理系統現在可以在中小型系統中處理具有挑戰性的情報、監視和偵察 （ISR） 應用，在小型緊湊機箱中提供三到五塊板。

系統設計人員現在可以使用最新一代的 SBC，這些 SBC 具有 40 Gbps 帶寬的雙通道，并支持支持第三代 PCIe 的 XMC 夾層模塊站點，以定義一類新的入門級“HPEC-Lite”系統。憑借其更高的 40 Gbps 帶寬，最新的 SBC 現在可以用作小型中低級高性能嵌入式計算 （HPEC） 系統的兩用平臺，提供其傳統的系統管理功能和高速數據輸入功能，這些功能以前需要在 ISR HPEC 系統中使用專用但速度較低的 XMC I/O 載板。

小型 HPEC 系統（如柯蒂斯-賴特 6U VPX6-1958 板）通過其高速 I/O XMC 夾層卡以 PCI Express （PCIe） 速率將模擬前端數據引入板（參見圖 1）。然后，捕獲的原始數據以 40 Gbps 的速率直接從 SBC 發送到一個或多個 DSP 引擎，以進行 ISR 應用程序處理。這種“HPEC-Lite”方法消除了對較慢的、基于 PCIe 的 XMC 載卡和所需的專用板插槽的需求。相反，SBC充當高速智能路由器，可以運行TCP / IP堆棧，以支持到系統DSP引擎的冗余40 GbE數據管道。通過其雙/四 40 Gbps 管道、酷睿 i7 CPU 和高速 XMC 站點，SBC 成為高端傳感器 I/O 分配子系統。

圖 1：柯蒂斯-賴特的 VPX6-1958 主板使用最新的英特爾第四代酷睿 i7 處理器和雙 XMC 站點，可為 SWaP 受限的 ISR 應用啟用 HPEC-Lite 系統。

SBC 的英特爾第四代酷睿 Haswell 處理器及其內置 GPU，可以提供前所未有的性能水平 - 來自 CPU 或 GPU 的 300 GFLOPS，這加起來從單個英特爾處理器帶來了超過 600 GFLOPS 的性能。在像上面提到的 HPEC-Lite 系統中 - 具有單獨的 VPX6-1958 SBC 和兩個 DSP 引擎，結果是處理性能》 2 TFLOPS。預計此性能將提高，因為未來的英特爾處理器預計將在類似的 3 板小型 HPEC 系統中啟用 4 TFLOPS。

許多ISR應用將繼續需要更大的電路板組。然而，緊湊的 HPEC-Lite 方法將使許多類型的 ISR 應用具有低尺寸、低重量、低功耗和低成本 （SWaP-C） 要求，只需一個部署的小型機箱即可解決。例如，可以使用較小的系統構建雷達處理系統，通過SBC的XMC卡通過串行FPDP（sFPDP）在前端引入原始數據，然后將原始雷達數據以最小的延遲傳輸到系統的兩個DSP之一進行后處理。

另一個潛在的應用是可視化數據處理，特別是當無人機、地面作戰車輛和機載傳感器吊艙需要模式匹配時。在這種類型的應用中，SBC的XMC將使用XF05相機鏈路數字視頻傳輸標準將原始視頻數據帶到小型HPEC系統，然后HPEC系統將數據路由到系統的DSP引擎進行后處理。

在這種兩用方法中，SBC仍然能夠提供傳統的“流量警察”系統管理功能，但現在還充當前端數據的入口系統，通過PCIe將原始數據發送到專用GPGPU，或通過40 Gbps結構發送到DSP引擎。對于那些需要最大處理能力和性能的ISR應用程序，40 Gbps端到端系統元件可以開發大型“大鐵”可擴展HPEC系統，可以移動TB級的數據。然而，這些高帶寬電路板元件還使設計人員能夠通過這些解決方案的中低級子集來滿足要求較低的應用，從而節省空間、重量、功耗和成本。

審核編輯：郭婷