當(dāng)今的戰(zhàn)場環(huán)境范圍從陸地到海洋再到空中，但即使在這些不同的領(lǐng)域，三個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)元素也是必要的，以使戰(zhàn)場服務(wù)器在生命受到威脅的情況下保持運(yùn)行。

首先，高性能服務(wù)器需要?jiǎng)?chuàng)新的熱管理，以便在不限制CPU的情況下實(shí)現(xiàn)最大的系統(tǒng)性能，即使在最熱的沙漠條件或狹窄的密封環(huán)境中也是如此。其次，可靠性至關(guān)重要，這使得生產(chǎn)線更換單元（LRU）成為早期設(shè)計(jì)階段必須考慮的關(guān)鍵因素。最后，應(yīng)用程序代碼重用需要模塊化方法，以便根據(jù)安裝情況在許多不同的服務(wù)器類型中移植相同的應(yīng)用程序軟件，從而節(jié)省資金。

熱量是服務(wù)器殺手

在陸地上，戰(zhàn)場服務(wù)器通常部署在固定建筑平臺(tái)中，例如 CONUS ［美國大陸］;在用于準(zhǔn)固定前線后方作戰(zhàn)中心的帳篷或拖車中;或在移動(dòng)車輛中，例如悍馬，MRAP（防雷伏擊車輛）或Strykers。但熱量是服務(wù)器的殺手，尤其是在當(dāng)今的沙漠戰(zhàn)場上。商用溫度組件的工作溫度為0°C至70°C，當(dāng)它們變得太熱時(shí)，其性能會(huì)受到影響（或?qū)е鹿收希．?dāng)英特爾處理器接近其最高 100 °C 溫度時(shí)，CPU 會(huì)節(jié)流，減慢時(shí)鐘以降低工作負(fù)載和設(shè)備溫度。發(fā)生這種情況時(shí)，服務(wù)器速度會(huì)變慢，其性能會(huì)受到影響，并且在戰(zhàn)場條件下，速度會(huì)變慢可能會(huì)導(dǎo)致生命損失。

在建筑物、帳篷和拖車中，服務(wù)器通常是風(fēng)冷（通過對(duì)流）機(jī)架式設(shè)備，寬 19 英寸，與其他設(shè)備堆疊在一起，例如 RAID ［獨(dú)立磁盤冗余陣列］ 驅(qū)動(dòng)器、電源、以太網(wǎng)交換機(jī)，有時(shí)還有機(jī)架式無線電。對(duì)流服務(wù)器使用風(fēng)扇和純商用溫度組件。這些設(shè)備通常與企業(yè)安裝中使用的設(shè)備相同，這些設(shè)備在空調(diào)服務(wù)器機(jī)房中工作，但在燒毀的戰(zhàn)場指揮所建筑物或移動(dòng)作戰(zhàn)帳篷中則不然。在這些位置，需要大型便攜式空調(diào)來保持服務(wù)器運(yùn)行而不會(huì)過熱。

當(dāng)機(jī)架式服務(wù)器在沒有空調(diào)的情況下運(yùn)行時(shí)，只有通過系統(tǒng)的高效氣流以及有效地將熱量從處理器等組件轉(zhuǎn)移到散熱器上，才能避免節(jié)流。一種有效的方法是使用兩個(gè)熱插拔風(fēng)扇托盤組件，每個(gè)組件包含六個(gè)獨(dú)立控制的風(fēng)扇。在每個(gè)風(fēng)扇 10，000 rpm 時(shí)，整個(gè) 19 英寸機(jī)箱可提供數(shù)百 CFM ［立方英尺/分鐘］，以保持系統(tǒng)冷卻。要將空氣輸送到散熱器，需要一個(gè)非常大的組件（與 6U VPX 主板的整個(gè)表面一樣多）以及垂直鰭片。

另一種方法是使用一組風(fēng)扇將空氣推過散熱器組件，而第二組風(fēng)扇將空氣從系統(tǒng)的另一部分抽出，混合較冷的進(jìn)氣以平衡穿過散熱器的較熱空氣。單個(gè)風(fēng)扇控制可用于監(jiān)控多個(gè)系統(tǒng)內(nèi)溫度傳感器，以便調(diào)節(jié)氣流以實(shí)現(xiàn)最大冷卻。

在車輛中，服務(wù)器可能安裝在機(jī)架式并安裝在類似手提箱的運(yùn)輸箱中，但它們?cè)絹碓蕉嗟厥莻鲗?dǎo)冷卻的小型 （SFF） 密封機(jī)箱，這些機(jī)箱更堅(jiān)固且專為處理至強(qiáng)級(jí)工作負(fù)載而設(shè)計(jì)。這些系統(tǒng)可能需要新的冷卻技術(shù)，例如使用粘性金屬浴，處理器的接觸塊位于其中，從而從熱處理器封裝到最終風(fēng)冷散熱器形成非常低的熱路徑。結(jié)果是從熱芯片到散熱器的熱量上升不到 10 度（圖 3）。這種高效的熱路徑意味著來自處理器的90%以上的熱量進(jìn)入散熱器并進(jìn)入氣流，這使得它可用于沒有空調(diào)的戰(zhàn)場上的風(fēng)冷服務(wù)器。對(duì)于傳導(dǎo)冷卻的戰(zhàn)場服務(wù)器，該技術(shù)將熱量直接傳遞到盒子的安裝冷板。

圖3：散熱器可以在熱CPU和冷卻板之間保持小于10度的熱量上升。

備件可能是物流的噩夢

戰(zhàn)地服務(wù)器在環(huán)境之外的其他方面也有獨(dú)特的要求。一個(gè)是可靠性：對(duì)于機(jī)架式服務(wù)器，由于故障或升級(jí)而快速更換模塊的能力推動(dòng)了對(duì)模塊化和熱插拔線路更換單元 （LRU） 的需求。系統(tǒng)的每個(gè)模塊（從電源和風(fēng)扇組件到基于 VPX 的主板和驅(qū)動(dòng)器組件）都必須可在幾秒鐘內(nèi)更換。這是典型的商用現(xiàn)貨 （COTS） 1U 或 2U 服務(wù)器的垮臺(tái)：如果出現(xiàn)故障，必須更換整個(gè)服務(wù)器。

商用機(jī)架式服務(wù)器的最大用戶之一是美國海軍，因?yàn)榭照{(diào)船上環(huán)境通常可以容忍商用設(shè)備。船舶囤積大量新的品牌服務(wù)器，這些服務(wù)器不斷部署為船上廣泛部署的服務(wù)器的備件。

相比之下，戰(zhàn)場堅(jiān)固耐用的服務(wù)器帶來更高的平均故障間隔時(shí)間 （MTBF），并且可以在經(jīng)歷極端高溫、潮濕、沖擊和振動(dòng)的環(huán)境中運(yùn)行更長時(shí)間，同時(shí)保持與商業(yè)服務(wù)器成本的競爭力。這些專用服務(wù)器的模塊化設(shè)計(jì)使系統(tǒng)中的任何內(nèi)容都可以在戰(zhàn)場上、船上或空中執(zhí)行偵察任務(wù)時(shí)進(jìn)行交換。例如，這在潛艇中尤其重要，在潛艇中，攜帶一些替換模塊比拖運(yùn)大量備用服務(wù)器要實(shí)用得多。

跨平臺(tái)重用應(yīng)用程序代碼

許多大型國防承包商擁有多平臺(tái)系統(tǒng)，例如具有移動(dòng)地圖、傳感器融合和數(shù)據(jù)庫檢索的命令模塊，該模塊將數(shù)據(jù)疊加在展開的任務(wù)場景中。該指揮系統(tǒng)可以駐留在安裝在裝甲車或?qū)掦w飛機(jī)上的航空運(yùn)輸架（ATR）或車載底盤中，可以位于船上的風(fēng)冷機(jī)架中，或者可能需要硬塞進(jìn)多任務(wù)地面車輛上的SFF系統(tǒng)中。

相同的應(yīng)用軟件必須可跨許多不同的服務(wù)器類型移植，因此客戶只需根據(jù)安裝選擇服務(wù)器的格式。這種選擇要求堅(jiān)固耐用的服務(wù)器在同一處理器家族中使用容納處理器或處理器子系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)模塊 （COM） 引擎（如英特爾至強(qiáng) E5、至強(qiáng) D 或未來的處理器類型）的代碼兼容。無論是用于 VPX 服務(wù)器刀片、SFF 傳導(dǎo)冷卻機(jī)箱、風(fēng)冷 19 英寸機(jī)架安裝，還是夾在智能平板電腦顯示器中，引擎都是相同的。

專用戰(zhàn)場服務(wù)器

戰(zhàn)地服務(wù)器正被設(shè)計(jì)成各種要求苛刻的國防應(yīng)用。其中包括前沿部署的作戰(zhàn)中心機(jī)動(dòng)指揮所;用于半永久性戰(zhàn)場作戰(zhàn)的車載網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施;船上系統(tǒng);寬體指揮、控制、通信、計(jì)算機(jī)、情報(bào)、監(jiān)視和偵察（C4ISR）和電子戰(zhàn)平臺(tái);以及連接到機(jī)載和衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的機(jī)載指揮基礎(chǔ)設(shè)施。對(duì)于這些不同的領(lǐng)域中的每一個(gè)，模塊化的專用設(shè)計(jì)方法可確保生命受到威脅的系統(tǒng)的成功運(yùn)行。關(guān)鍵設(shè)計(jì)考慮因素包括創(chuàng)新的散熱方法、確保系統(tǒng)可靠性的模塊化備件以及多平臺(tái)系統(tǒng)的應(yīng)用可移植性。

審核編輯：郭婷