空間任務(wù)中的重組計算和軟件無線電-資料下載頁
2025-05-16 07:11本頁面
【正文】 以，要實現(xiàn)高速的動態(tài)重構(gòu)，要求芯片功能的重新配置時間縮短到納秒量級，這就需要對FPGA的結(jié)構(gòu)進行革新，目前還在試驗中。④在算法上，自然界無序的多值算法現(xiàn)象的處理仍是一個很大的難題，尤其是算法在計算問題中信息元素的多樣性、計算問題的復雜性，表現(xiàn)出計算行為和操作的無序和多值化傾向，表現(xiàn)出有限狀態(tài)計算機存在著算法在空間和時間的復雜性。⑤繼續(xù)降低功耗和成本。⑥運算器、浮點流水線，配置性能差，嚴重降低了運算速度。⑦有限的資源，不能適應當今算法和片上系統(tǒng)（SOC）所需集成的部件。⑧繼續(xù)提高數(shù)據(jù)交換的效率。⑨細粒度的體系結(jié)構(gòu)不能適應數(shù)據(jù)通路型的粗粒度的多媒體計算等。因此，器件問題也限定了可重構(gòu)體系結(jié)構(gòu)在空間任務(wù)應用領(lǐng)域中的性能需求和產(chǎn)品需求。 ⑵對策①為了解決算法在微電子技術(shù)中實現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計，在可重構(gòu)體系結(jié)構(gòu)和可編程體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上提出了可重組算法邏輯體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計思想。②可重組算法邏輯體系結(jié)構(gòu)創(chuàng)造了一種不含任何算法的“白裸片”設(shè)計。實時加載重組算法的配置文件。③安全策略和機制要專門研究。⑴可以預見，可重組算法邏輯體系結(jié)構(gòu)的通用CPU芯片，在物理層動態(tài)實施另類指令體系置換設(shè)計、實現(xiàn)指令級和另類體系結(jié)構(gòu)的兼容設(shè)計，具有誘人的研究前景和發(fā)展?jié)摿?。⑵遙感應用中的災害檢測和監(jiān)控系統(tǒng)由GPS導航、圖像、通信、姿控、數(shù)管、存儲和用戶計算機系統(tǒng)組成。其中圖像和計算機系統(tǒng)利用重組計算技術(shù)進行星載實時圖像處理，以便于對災害的最佳性能檢測或跟蹤。⑶基于衛(wèi)星的寬帶服務(wù)在空間段和地面段均利用重組計算技術(shù)傳遞有效帶寬和多媒體服務(wù)。⑷高性能衛(wèi)星計算有效載荷是一種適合于星載數(shù)據(jù)處理和具有改變標準的最佳化的星載快包交換平臺。⑸衛(wèi)星自主導航系統(tǒng)利用重組計算技術(shù)對衛(wèi)星位置的測量數(shù)據(jù)和軌道決定算法的實現(xiàn)進行星載實時處理以及衛(wèi)星在空間能自主導航的各項技術(shù)。⑹未來的軟件無線電通過可重配置通信系統(tǒng)除能提供靈活性外還可提供互操作能力。使軟件無線電擴大成為快捷、多模式和可重組的通信系統(tǒng)，并能工作在寬頻帶和不同的通信協(xié)議上。甚至在不改變?nèi)魏斡布Y(jié)構(gòu)的情況下，將通信協(xié)議完全改變到一個新的通信協(xié)議上。⑺FPGA單片航天器的設(shè)計概念就是單一的一臺FPGA的計算機，將打破普通航天器的設(shè)計概念。首先，所有的器件都是直接連接在FPGA上，任何協(xié)議的調(diào)整都在FPGA上執(zhí)行，儀器和FPGA之間無需接口芯片。因而是無總線的結(jié)構(gòu)。整體上可重配置和自適應。也不需要操作系統(tǒng)。由于是實現(xiàn)了一個重配置FPGA，因而實現(xiàn)全部通信協(xié)議是可能的。自檢和自愈合是可能的，也減少了零件的輻射難度需求。用FPGA提供的靈活性和計算能力的單片航天器概念為地面和航天器系統(tǒng)的新工程在整體上開辟了一個道路。可以想象更加一體化的天地系統(tǒng)，二者具有類似的計算容量和能力。5結(jié)束語 重組計算與軟件無線電本質(zhì)上是同義語，它們是一種能很好地匹配空間任務(wù)設(shè)計與應用的方法，并能有效降低空間任務(wù)的成本和增加任務(wù)的靈活性。目前國內(nèi)空間任務(wù)的應用主要在通用調(diào)制/解調(diào)和綜合基帶處理，實際上，在空基和地面的高性能計算的關(guān)鍵應用中均有發(fā)展?jié)摿Α? 現(xiàn)有的FPGA結(jié)構(gòu)及其在空間任務(wù)中的應用還存在一些問題，附加外電路和系統(tǒng)技術(shù)可以在短期內(nèi)鑒別和改善這些問題，長期來看，這些技術(shù)必須作為FPGA芯片設(shè)計的一部分考慮。另一個問題是動態(tài)重組計算。已經(jīng)有一種在設(shè)計使用上完全不同于FPGA結(jié)構(gòu)的動態(tài)可重配置器件，其變換速度要比FPGA高很多，動態(tài)重組達到幾個ns至幾十個ns。這種電路的切換是在1個時鐘周期內(nèi)利用應用程序通過操作系統(tǒng)(OS)的應用程序接口（API）完成的。由于它速度極快并用程序來完成切換，有人引入“虛擬電路”概念，預計其空間任務(wù)的應用前景廣闊，不過因其結(jié)構(gòu)特殊，迄今所使用的設(shè)計工具都很難支持，成熟應用尚需時日。
公司管理相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1