信息处理技术培训讲座

1、中北大学机电工程学院机电控制工程系主讲人：焦国太教授第二章 军用计算机技术 主要内容：n1、嵌入式计算机 n2、军用计算机 1、嵌入式计算机一、嵌入式计算机的定义 1、什么是嵌入式计算机 2、军用嵌入式计算机的分类二、军用嵌入式计算机的特征及关键技术 1、军用嵌入式计算机的特征 2、嵌入式计算机的关键技术 3、军用嵌入式计算机的重要相关技术三、嵌入式计算机应用的典型实例四、研制发展和应用前景一、嵌入式计算机的定义嵌入在宿主系统中使嵌入在宿主系统中使用的计算机用的计算机嵌入式计算机嵌入式计算机军用嵌入式计算机作为武器和武器系统作为武器和武器系统组成部分的计算机组成部分的计算机军用军用嵌入式计算机

2、嵌入式计算机嵌入式计算机的分类按使用领域分类：嵌入式计算机军用民用军用嵌入式计算机的分类按装载平台区分为：车载计算机舰载计算机机载计算机弹上计算机星上计算机军用嵌入式计算机军用嵌入式计算机的特征 (1)功能嵌入与结构嵌入； (2)直接与传感器及执行机构相连接； (3)高可靠性、高安全性； (4)实时性； (5)程序固定、界面简单、整体更替、脱机维护； (6)性能指标与宿主系统相适应； (7)单片机、单板机的用武之地。 嵌入式计算机嵌入在武器或武器系统之中，是其重要的组成部分，不独立于该宿主武器系统运行。因此，嵌入式计算机的体积、质量、形状等物理结构参数要适应宿主武器系统所能提供的嵌入环境和条件

3、。 相比较而言，导弹、卫星、坦克、潜艇武器或平台所能提供的环境或条件往往极为苛刻，而舰船、指挥基地则较为宽松。功能嵌入与结构嵌入 由于嵌入式计算机多作为武器或武器系统的一个组成部分，因此其输入端多与传感器相连接以获取各种实时信息，这些信息经处理而产生的输出信息多用于控制驱动各种执行机构，或被输出显示，以供辅助决策。直接与传感器及执行机构相连接高可靠性、高安全性 多数嵌入式计算机将在其宿主武器系统的运行、存储和运输过程中经历高低温、高湿、盐雾、尘埃、振动、加速度、剧烈冲击等恶劣环境，甚至还有辐射、电磁脉冲以及人为强电磁干扰的侵袭，因而都需按其使用环境要求进行加固，以确保其恶劣环境下可靠运行，因为

4、其可靠性直接关系到武器系统的安全和作战效能。 由于嵌入式计算机是武器的作用距离、精度、自动搜索能力、杀伤能力、机动性、灵活性以及自我保护能力的主要技术基础，因而也是敌人的主要攻击目标。所以，除可靠性外，安全性也同样重要。必须采取诸如防计算机病毒、防信息泄漏、防非授权入侵等安全性措施。实时性 嵌入式计算机有很强的实时性约束。从接收传感器的输入信号，对信号进行处理，到输出信号的产生，都受实时因素约束。海湾战争中，作战双方大量使用了爱国者导弹和飞毛腿导弹。爱国者导弹在侦知飞毛腿导弹发射后，必须在飞毛腿导弹击中有效目标前，实时作出反应。爱国者导弹防空系统从其相控阵雷达截获目标到打出导弹只有15s的时间

5、窗口。离开实时性，其它性能就无从说起。 程序固定、界面简单、整体更替、脱机维护 嵌入式计算机的应用程序往往固定不变，虽然亦可以修改和扩充，但是一旦投入使用，将长时间不作变更，因此其操作系统和应用程序往往被固化。而且嵌入式计算机一般没有用作人机界面的输入键盘和显示输出设备。因而，其软件的开发调试，需有另外的开发环境。 由于嵌入使用，不独立运行，以及牢固组装和缺少人机界面等因素，往往小小的故障在现场亦很难排除。如星载嵌入式计算机一旦投入轨道运行，就不能现场维护。因此，嵌入式计算机在设计时，除尽可能提高可靠性以减少维护要求外，亦要尽可能考虑整体更替和脱机维护的方便。 嵌入式计算机虽然在提高武器自动寻

6、的能力、自动化作战指挥、控制等重要功能上起着核心作用，然而从整个武器系统的角度看，它仅仅是提高武器性能的一个重要组成部分，是武器系统的一个部件(虽然可能是核心部件)，而不是武器的主体。因此，嵌入式计算机的性能指标应适应宿主武器系统的水平和要求。现代武器系统的每个组成部分在运行环境中都要互相配合和制约。某一单个环节性能特别优越未必能增加系统的整体功能，而往往只是一种不必要的奢侈。但某个单个环节的性能低下，必定会造成系统的功能下降，成为制约整个系统功能的薄弱环节。性能指标与宿主系统相适应 从数量上看，武器系统中使用嵌入式计算机最多的是单片机和单板机，尤其是单片机。数量巨大的灵巧炮弹、灵巧地雷、巡航

7、导弹等武器中都使用单片机、单板机。 现在单片机芯片内还嵌埋有嵌入式控制器。当前8位、16位、32位的单片机用量最多，而且64位市场增长亦很快。单片机性能随着微电子技术的进展亦提高很快，主频增加、集成度提高，RAM、ROM及外存容量增大，信息交换形式多样。特别是植入嵌入式软件的，在单片上实现系统集成的，具有信号采集、AD和DA转换、存储、处理及输入出等功能的系统级芯片在武器系统中大有用武之地。单片机、单板机的用武之地 军用嵌入式计算机所特有的关键技术主要包括以下几种： 1)军用加固技术 2)容错技术 3)数据融合技术 4）实时软件技术实时操作系统和实时应用程序嵌入式计算机的关键技术 专门设计军用

8、嵌入式计算机无疑是一种浪费，因此它们很多都是以民用机为基础经加固而成的。按军用标准(在美国为MILSTD一810C(D)加固的嵌入式计算机能承受战场环境中冲击、振动、湿度、温度、加速度、泥水烟雾和尘埃以及太空自然辐射的考验。军用加固技术容错技术 容错技术可在超大规模集成电路(VLSI)等芯片器件一级实施，也可在印制板模块或部件一级实施，还可在系统一级来实施。其最基本的技术手段是冗余和重组。 数据融合技术是利用多源数据的互补性、目标与环境及其它诸多制约因素的相关性，通过计算机综合的、智能的信息处理技术来提高目标识别和定位的精度、态势和威胁评估的正确性、优化决策方案质量的一种技术。 数据融合技术

9、嵌入式计算机的实时性由其硬件、软件的综合性能保证，其中硬件运算速度、实时操作系统以及实时应用程序起主要作用。由于嵌入式计算机所承担的任务相对固定，其应用程序可以固化在芯片上，可以周而复始地使用。在嵌入式计算机中，往往是实时操作系统和实时应用程序结合为一体化的实时运行程序。实时软件技术嵌入式计算机的相关技术：n网络技术n多媒体技术n信息安全技术n智能接口技术等。和武器的嵌入式系统更直接相关技术是：n传感器n总线技术。军用嵌入式计算机的重要相关技术 20世纪80年代中期以前美军主要采用具有标准指令系统结构(ISA)的嵌入式计算机，例如陆军的NEBULA系列，空军的AYK-14，海军的UYK-43和

10、UYK-44。嵌入式计算机应用的典型实例嵌入式计算机应用的典型实例 1984年陆军转而大量使用以民用机为基础的加固机以及MIL-SPEC计算机，如以PDPII和VAX系列为基础的加固机，以Honewell公司的DPS-6为基础的加固机和Rolm公司加固的NOVA机等。 空军和海军没有终止标准指令系统结构的计算机，而是仍致力于用先进的微电子技术超高速集成电路(VHSIC)来改造它们，使这些标准指令系统结构的计算机不仅又轻又小，而且性能指标成数量级地提高。与此同时，空军和海军也逐步开始采用加固机以及MIL-SPEC计算机，海军开始大量使用Rolm公司的NOVA加固机UYK-19、MIL-SPEC计

11、算机和HoneyweIl公司的DPS-6加固机。嵌入式计算机应用的典型实例嵌入式计算机应用的典型实例嵌入式计算机应用的典型实例嵌入式计算机应用的典型实例一些典型的嵌入式计算机应用情况： 1）美国的B-1B多用途战略飞机 2) 美国M-1坦克 3) F-15E鹰式战斗机 4) 陆基巡航导弹美国的B1B多用途战略飞机 B-1 B飞机是多用途战略武器系统，能充当普通轰炸机、巡航导弹发射平台以及战术和战略任务中的核武器发射系统。以 1 9 8 5年的价格计，B1B飞机每架约2亿美元，安装有进攻性航空电子设备和防御性航空电子设备。在这些电子设备中嵌入有6台IBM AP 101 F计算机，航空电子设备用4

12、条具有A、B冗余通道的MIL-STD-1553 B总线相连。IBM AP 101 F计算机是MILSTD一1750 A标准指令系统结构的计算机，使用J73语言编程。J73语言是一种可改造成适合Ada语言的语言。美国M1坦克 Ml坦克火控系统的核心是嵌入式计算机，该嵌入式计算机由TISBP9900型16位单片微处理机和高可靠性的半导体存储器组成，还配以乘法器、信号处理器、模拟数字转换器、电源以及接口电路等。F一15E鹰式战斗机 20世纪70年代初期F一15E战斗机上用AP1计算机，1986年后改用IBM在1983年开发成功的32位APIR中央计算机，而从1992年6月开始，新的F15E飞机上又采

13、用新的超高速集成电路的16位VHSIC微计算机，其速度达到每秒3兆条指令，内存容量为3MB6MB。这些都是MILSTD1750A标准指令系统结构的计算机，并且其性能仍然在不断地提高。陆基巡航导弹 用6个Z8001微处理器构成松耦合多重处理器结构的嵌入式计算机装备了一种陆基巡航导弹，进行飞行参数处理、中段制导、末段制导、存储管理、自动寻的等处理。 研制发展和应用前景1、美军嵌入式计算机的发展过程2嵌入式计算机的应用前景美军嵌入式计算机的发展过程这些军事应用包括以下几方面：(1)军事情报系统；(2)密码系统；(3)武器系统整体的一部分武器系统实时作业的基础，亦用于武器系统的专门训练、诊断测试和维护

14、、仿真校准以及研制开发；(4)直接履行军事或情报任务各类传感器、战斗任务的布置、作战设计、气象环境的测量、电子战、军事通信、后勤等； (5)军事力量的指挥控制。美军嵌入式计算机的发展过程 美军在嵌入式计算机的应用上主要采取了以下政策：规范各军种嵌入式计算机的烟囱式发展。普及Ada语言。采用商用现货(COTS)和开放系统结构。嵌入式计算机的应用前景1)电子战武器2)C4ISR系统3)精密制导的智能化武器嵌入式计算机的应用前景就嵌入式计算机而言将会有以下发展前景： (1)追求小而轻 (2)提高可靠性 (3)提高性能指标 (4)模块化的可灵活拼接的硬件和软件。 (5)高智能化 (6)防核辐射和防核电

15、磁脉冲 (7)分布式应用 (8)研制新的统一的编程语言2 军用计算机 一、军用计算机的应用、技术 与特点二、军用计算机的分类三、军用计算机的系统结构四、军用计算机的发展趋势军用计算机的应用、技术与特点1、军用计算机的应用2、军用计算机技术3、军用计算机特点军用计算机的应用 军用计算机的主要用途有四个方面： (1)用于科学计算。 例如：核爆模拟计算，人造卫星与弹道导弹运动轨迹计算等。 (2)用于军事信息处理。 如对高速飞行目标的各种信息进行分析综合；对战场预警、雷达搜索与跟踪、遥感探测的各种数据进行处理；对大型武器系统的位置、射速、目标分配进行调整；对战场上敌我双方态势信息的处理、显示及威胁评估

16、与决策方案的优化等。军用计算机的应用 3)用于自动控制和过程控制。 例如导弹的制导控制和武器系统的火力控制，飞机、舰艇、地面战斗车辆的自动驾驶以及军工部门的生产自动化管理。(4)用于发展智能武器。 即用于发展能有意识地寻找、辨别、跟踪、打击敌方目标的武器。军用计算机的应用 典型的军事应用系统例如： 美军的全球指挥控制系统(GCCS)，是为美军提供战略指挥控制功能的计算机系统。 在战术指挥控制系统方面，海军在航空母舰、巡洋舰、驱逐舰和两栖登陆舰上安装有海军(战术)先进作战指挥系统(ACDS) 陆军的21世纪部队旅及旅以下战斗指挥系统(FBCB2)是一个数字化的作战指挥信息系统，已装备于美国第一个

17、数字化步兵师第四步兵师，该师装备了约1200台APPlique+标准计算机以及大量车载的“野战2000(FW2000)”系列计算机。军用计算机技术 现代计算机技术组成：硬件技术、软件技术和网络技术。硬件技术主要包括：体系结构、处理器、存储器、输入与输出设备、总线和接口等技术。软件技术主要包括：系统软件(如操作系统、数据库、编程语言)支撑软件和应用软件等技术。网络技术主要包括：网络体系结构、网络协议、网络管理、网络互连、网络安全、网络服务和网络融合等技术军用计算机技术通常军用计算机技术主要涉及以下几个方面：(1)为适应军事应用环境所采用的技术 例如计算机加固技术，包括抗恶劣环境的加固技术和防信息

18、泄漏的加固技术。 (2)为适应武器系统平台所采用的技术 例如嵌入式计算机技术、实时计算机技术、分布式计算机技术及与之相关的嵌人式操作系统、实时操作系统和分布式操系统等技术。军用计算机技术(3)为保证军用计算机系统可靠、安全、保密运行所采用的技术。 例如容错计算机技术、计算机和网络安全技术、安全操作系统技术。(4)专用设备技术。 例如武器系统中的A/D、D/A转换设备技术，前者用以接收雷达、声纳、激光、红外等各种探测设备来的模拟量转换为数字量，输入计算机处理，后者将处理结果从数字量转换为模拟量用以控制武器系统。军用计算机技术 (5)系统集成与军用计算机应用相关的技术。 例如：图形图像处理技术、计

19、算机仿真技术，虚拟现实(VR)技术、模式识别技术、可视化技术、多媒体技术、智能技术以及当今普遍关注的移动计算技术、数据融合技术和网格计算与应用技术。军用计算机特点军用计算机的最主要特点：n可靠n安全n实时n抗恶劣环境n嵌入高可靠性 影响军用计算机可靠性的因素有外部的和内部的两个方面。 外部因素主要是各种恶劣的环境因素，对此，必须有针对性地采取加固措施，使外部因素对可靠性的影响减到最少； 内部因素主要包括器件性能老化，偶然失效和硬软件缺陷等。通常对元器件要进行各种严格测试和筛选，在设计和生产的各个环节进行严格的质量控制，制定可靠性大纲，进行可靠性分配，可靠性设计(如降额设计，冗余和容错设计)，可

20、靠性分析评价，可靠性评审和可靠性试验等，以确保军用计算机的可靠性。高安全性 随着计算机及网络的普及和应用，病毒、黑客、电磁泄漏等安全事件层出不穷，而且愈演愈烈。尤其在信息化作战中，计算机为核心的信息系统是敌人攻击的重点目标。计算机内的信息是军事情报的重要来源，为此，在操作系统的安全、数据库安全、信息的存储、处理和传输的安全等方面必须采取严密措施以防止信息泄漏、黑客攻击和病毒入侵，确保军用计算机安全性 。强实时性 武器装备系统中的计算机主要功能就是要完成实时处理，要求中断响应时间短、运算速度快及具有高速数据传输率等。 以防空导弹指挥控制系统为例，整个防空导弹武器系统对其中的指挥控制系统的要求是：

21、反应时间短，能对付高速机动目标的大规模密集空袭；在战术上能实现点和区域防御；实现多个火力单元、多种武器配系的协同作战；有效的大范围战场管理等。这就要求指挥控制系统的计算机有非常强的实时响应能力。抗恶劣环境 各类战场上使用的计算机有着一个共同特点，就是使用环境极其恶劣，仅以温度为例，计算机的应用从热带海洋性气候、大陆干燥气候到寒带大陆性气候，其温差变化达数十摄氏度。因此无论是战场上直接使用的计算机，还是运载工具上使用的计算机，都应当考虑恶劣的使用环境。计算机要经受严寒、高温、湿热、振动、冲击、暴晒、雨淋、砂尘、雷电的考验，以及盐雾、霉菌、生物蛀虫的侵蚀带来的影响等。在核战争或在外层空间条件下工作

22、的计算机，还应有抗核辐射和抗电磁脉冲加固措施，使其在遭受核爆或电磁脉冲弹攻击或外层空间强辐射环境下仍能正常工作，保证完成预定的任务。嵌入宿主系统 军用计算机多数是嵌入武器装备或武器系统之中的嵌入式计算机，所以和一般民用计算机有一个很大的不同，就是在体积、重量、形状和功能等方面有特别严格的要求，必须适应宿主系统所能提供的条件。另外，根据系统设计的监控程序或操作系统、应用程序的一部分或全部常采取固化措施以提高可靠性和可维护性。 此外，军用计算机在外围设备方面，除了配置常用的外部设备外，通常还加接一些专用的外部设备和接口。军用计算机的分类n按基本工作原理：冯诺依曼型和非冯诺依曼型计算机。n按数据的表

23、示方式和计算原理：数字计算机和模拟计算机。n数字计算机按其性能、规模及价格：巨型、大型、中型、小型及微型计算机。n按其应用范围：专用和通用计算机。n按其军事应用特点:实时计算机、容错计算机、嵌入式计算机和火控计算机等.军用计算机的分类n按体系结构:单处理机、多处理机、分布式计算机等。n按其装载平台:车载、机载、舰载、弹载、星载和穿戴式、便携式、手持式计算机等。n此外，为适应恶劣环境使用要求或特定环境安全使用要求，可分为未加固和加固计算机(如抗恶劣环境计算机和防信息泄漏计算机)。车载计算机 车载计算机(VehicleMounted computer)是指安装在车辆上的计算机。这里主要是指安装在各

24、种军用车辆上的计算机。n地面突击车辆，如坦克、步兵战车、装甲运送车等；n火力支援车辆，包括自行压制武器(自行迫击炮、自行加榴炮等)自行反坦克武器(自行反坦克炮、反坦克导弹发射车等)自行防空武器(自行高射炮、防空导弹发射车等)；n电子信息车辆，如侦察、指挥、通信、电子对抗等装甲车；n装甲保障车辆，如工程、技术、后勤保障车。车载计算机是车载电子系统中的核心设备车载计算机车载计算机主要用于：n武器控制n通信n指挥n电子对抗n模拟训练n军事技术装备检测车载计算机的特点是：实时性强机载计算机 机载计算机(Air-bome computer)是安装在飞机、直升机等航空器上的计算机。 机载计算机主要用于:导

25、航计算、大气数据处理、飞行控制、发动机控制、雷达信号处理、火力控制、电子侦察、电子干扰、地形跟随、地物回避、敌我识别、加密通信、综合显示和系统性能管理等。机载计算机 按数据和信号这两种处理对象，机载计算机可分为信号处理计算机和数据处理计算机。n信号处理计算机处理雷达信号、通信导航和敌我识别信号、电子战信号、惯性参照信号等；n数据处理计算机专用于计算、管理、数据形态变换等，主要用于任务管理和飞行管理。机载计算机按应用对象可把机载计算机分为以下几种： (1)飞行管理计算机：实现性能管理、制导、导航、发动机参数显示和乘员告警等功能； (2)任务管理计算机：实现火控计算、存储管理、地形跟踪地形防撞管理

26、、空勤管理、防务警理等功能； (3)飞行控制计算机：实现飞行控制系统中的核心控制功能； (4)推力管理计算机：对发动机的推力等有关参数进行管理； (5)火力控制计算机； (6)大气数据计算机：测量和计算与大气数据有关的飞行参数。舰载计算机 舰载计算机(Ship-Borne Computer)是配备于舰艇上适应舰船使用环境的计算机。它是舰船的作战指挥、控制、通信、导航、火力控制、电子对抗等系统中的核心部件。 其主要功能：完成信息的获取、传输和综合处理。 分为：专用机和中心机两种。 舰载计算机舰载计算机主要用于以下几方面：(1)组成舰艇作战指挥控制系统；(2)组成舰艇综合火力控制系统；(3)组成舰

27、艇综合导航系统。(4)组成舰载电子对抗系统。舰载计算机舰载计算机的特点：n具有较强的实时处理能力，对于各种实时请求能迅速地作出响应和处理；n具有防止海洋湿热、盐雾、霉菌的严重侵蚀和抗振动、冲击、摇摆等抗恶劣环境的能力；n具有良好的电磁兼容性、可靠性和可维护性；n应按照系列化、标准化的要求，实现功能模块化、结构模块化和软件模块化，以便根据不同的任务要求，组成各种不同规模的计算机应用系统。 弹载计算机 弹载计算机(Missile-borne computer)是指安装在导弹上，对导弹的飞行进行实时计算、实时控制和数字信号处理等的专用嵌入式计算机，又称弹上计算机，是导弹制导和控制系统的重要组成部分。

28、弹载计算机 弹载计算机是一种嵌入式计算机。具有体积小而轻、功耗低、可靠性高、实时性强和能抗恶劣环境等特点。此外，应用在不同的环境尚有一些不同的要求。 例如战略导弹中的计算机要求具有一定的核突防能力；用于精确打击的导弹未制导地图匹配的相关计算机必须具有每秒几十亿次的高速运算能力及大容量存储器；小型导弹上的计算机则要求小型化、轻型化；运载火箭中制导和控制的计算机则必须具有对惯性测量敏感器件、时序驱动、伺服机构、地面计算机和箭上网络、总线等设备相关的多样性接口。 星载计算机 星载计算机(Satellite-borne Computer)是用于卫星、飞船等航天器上的计算机。 它是姿轨控制系统的核心部件

29、。它用于完成姿态和轨道控制，即在卫星、飞船等航天器飞行过程中完成姿态敏感装置测量数据的采集与处理，控制策略的实时计算，执行机构控制指令的输出，星上数据管理设备或地面测控系统发出的控制指令的接收及处理，姿控系统信息的收集及向地面测控系统的反馈。它也可用于数据管理、能源管理、通信管理、容错管理及有效载荷管理和控制等。 星载计算机星载计算机的特点：u小而轻、功耗低、实时处理能力强u可靠性高、工作寿命长u能在振动、冲击、电磁干扰、空间粒子辐射、核辐射等恶劣环境和无人维修的情况下长期连续运行 火控计算机(Fire Control computer)是武器系统中用于实施火力控制的嵌入式计算机，它是火力控制

30、系统的核心设备。 火控计算机的发展已经历了机械模拟、机电模拟、全电子模拟、数模混合和数字式五个阶段。火控计算机 火控计算机的主要任务： 根据目标探测器(如光学仪器、雷达、红外电视及激光跟踪器等)提供的目标坐标(如目标的方位角、高低角、斜距等)，计算目标运动参数，修正自然因素(如风速、风向、大气密度、重力等)对射击诸元的影响。对于行进中的火力控制系统，还应从武器载体姿态、运动参数测量装置和定位导航系统来获得数据以对瞄准和射击诸元进行补偿和修正，按设定的弹道实时而连续地计算出准确击中目标的射击诸元(如射角、提前方位角、射弹引信分划值等)，并实时将它们传给武器发射控制装置(如高射炮的伺服机构、导弹飞

31、行控制参数装定接口部件等)，操纵武器自动跟踪射击目标。此外，火控计算机还具有某些控制和管理功能，如稳定自行武器的瞄准线和火炮轴线、弹药管理、武器的行军状态与战斗状态管理、自检与故障诊断等。 火控计算机模拟式火控计算机数字式火控计算机模拟数字混合式计算机火控计算机按所用技术按承担的战术任务单一武器控制众多武器控制综合控制的火控计算机火控计算机按用途高射炮射击火控计算机地面火炮射击火控计算机鱼雷射击火控计算机深水炸弹火控计算机舰载火控计算机潜艇火控计算机导弹射击火控计算机坦克火控计算机机载火控计算机 各种火控计算机的共同特点如下： (1)实时性强。根据探测器测得的目标坐标，能快速、正确地计算出目标

32、运动参数和击中目标的射击诸元，并控制武器自动跟踪、射击目标。 (2)可靠性高。能在温度、湿度、冲击、振动、电磁场、盐雾及辐射等各种恶劣环境条件下，仍具有高可靠性和良好的可维护性。 (3)结构紧凑。小而轻，能适应如飞机、舰艇、车辆等载体的要求。随着武器系统自动化程度的不断提高，要求火控计算机的功能不断扩展，不仅能解算射击诸元，同时还增加了敌我运动姿态的显示、多批目标的火控分配、射击区域的选择、最佳发射数量等辅助指挥决策功能。 火控计算机 实时计算机(Realtime Computer)是能以足够快的速度，响应外部事件和对输入信息进行处理。并在规定时间内发出处理结果的计算机。 它区别于一般计算机的

33、最主要标志是其实时性。即在规定的时间内完成确定的任务和处理随机事件的能力，系统对外部事件能及时响应，及时处理并及时发出处理结果，以便足以控制发出实时信号的过程，使所有实时设备和实时任务协调一致地执行。实时计算机通常与某一过程控制相联系，并成为整个自动控制系统的一部分。实时计算机实时计算机 实时计算机的信息流程大致可以分为四个阶段：n数据的测定或数据收集；n数据的处理及报告；n对数据处理的结果进行判断并做出决定；n执行所作出的决定或输出结果。实时计算机实时计算机不同于一般计算机的主要特征：n硬件，中断系统按中断级优先顺序响应中断，而实时中断为高优先级，同时，要求中断响应时间短，运算速度快，数据传

34、输率高。此外，实时计算机中除通用外部设备外，通常还需要加接一些专用外部设备。n有实时操作系统的支持，应提供基于强占和优先级的实时任务调度机制，死锁侦测和特殊的进程间通信机制，操作系统开销要小，进程切换要快、中断屏蔽时间和中断处理时间要短。n实时应用程序，特别是其实时部分应常驻留在系统核心中，在一些特殊的应用场合，将固化实时操作系统和实时应用程序的部分或全部。n 具有高可靠性和高可用性，要求高可靠性的实时系统一般都采用容错计算机。可穿戴计算机 可穿戴计算机(Wearable Computer) 是一种可供穿戴的计算机。即可戴在手腕上、系在腰带上、嵌入在眼镜框架上或编织在衣服内的个人计算机(PC)

35、。 它具有普通PC机的全部功能，可用于多媒体娱乐、电子邮件收发、卫星定位信号接收、文字处理外，还具有环境感知、生理状态监测、虚拟现实、增强现实、提高人的感知能力等功能，可随时主动或被动地为使用者提供各种服务。与传统PC和笔记本计算机相比，它的最大特点是在使用时可以让使用者将双手彻底解脱出来，可以在移动的过程中工作，携带和应用更加自然和方便，特别适合野外和机动场合下的应用。可穿戴计算机n由于应用环境，应用方式和穿戴性约束，通常要求可穿戴计算机在温度、湿度、振动、冲击、防水、防尘、抗腐蚀、电磁兼容等方面具有抗恶劣环境性能。n按构成形态，可穿戴计算机可分为集中式和分布式两种。n可穿戴计算机的输入主要

36、有：语音、键盘、手写、视频(如摄像机、夜视仪)GPS、无线通信机、PDA、光学探测设备。输出主要是目镜式和头盔式显示器，用以显示战场态势、地图等。此外也有固定在手腕上的显示器。预计薄膜显示器和编织在衣服上、袖子上的显示器也会很快推出。音频输出为扬声器和耳机。n实现可穿戴计算机的主要技术难点是体积小而轻、功耗低、高可靠与高能电池、穿戴的舒适性与柔软性、理想化的用户界面与新操作方式等。军用计算机的系统结构1军用电子系统的三个发展阶段2、支持综合电子系统的计算机系统结构军用电子系统的三个发展阶段 以军用航空电子系统为例，军用电子系统的发展大致经历了三种系统结构的发展阶段：n分立式 (Discrete

37、d System)u联合式 (Federated System)u综合式结构 (IS) 早期的航空电子系统为分立式结构，各分系统及设备(雷达、惯性导航等)的控制、处理、显示均自成独立体系。系统以堆砌的组合方式构成，各分系统不能共享信息，每个分系统必须依赖驾驶员的操作，操作人员要不断从各分系统接收信息，以保持对武器系统及外界态势的了解。所以，分立式系统使驾驶员负担过重，且分系统及设备间电磁干扰严重，系统可靠性差。分立式系统结构 联合式系统是在各分系统及设备自成体系的前提下，通过系统级数据总线进行信息交连，使各分系统能协调合作地完成使命任务的一种航空电子系统结构。 这种结构的特点是各分系统(要含总

38、线接口)仍相对独立，但在主控计算机(含有总线控制器及软件，它也可由某个分系统计算机充当)的统一控制下(为提高可靠性，常设有和主控计算机相同的备份计算机)可进行信息的交换、调度、集中显示和控制。 联合式系统结构综合式系统结构 综合式系统以共用模块为基础，采用开放式结构，打破传统的以设备来划分系统的方法，而以功能为依据将同一类功能融汇在一个功能区，而整个系统由若干功能区经各种信息传输手段交联在一起，实现综合管理和资源共享及重构能力，提高了系统综合作战能力，减少了设备的体积和质量，降低了成本，改善了系统的可靠性、可维护性和规模的可变性。综合式系统结构的特点(1) 基于功能分区概念；(2) 基于分布处

39、理概念；(3) 基于开放式系统结构；(4) 标准化、模块化；(5) 资源共享与容错；(6) 向智能化发展；(7) 向网络化发展。 支持综合电子系统的计算机系统结构 1）美国空军“宝石柱”计划与共用综合处理机CIP2）美国空军“宝石台”计划与综合核心处理机ICP“美国空军“宝石柱”计划与共用综合处理机 (1)“宝石柱”计划 “宝石柱”计划是美国空军20世纪80年代中期提出的综合航空电子系统预先发展计划，于1987年公布宝石柱航空电子系统结构规范，1992年完成研究并公布“宝石柱”实验室研究最终报告。它是军用航空电子系统由联合式系统结构向综合式系统结构发展的标志，采用共用综合处理机(CIP)作为核

40、心处理机，为综合航空电子系统的发展打下了基础。 特点：“宝石柱”打破传统的以设备划分分系统的方法，采用功能分区概念，将航空电子系统按功能划分为三个功能区： 传感器管理区； 任务管理区； 飞机管理区。“宝石柱”首次采用高速光纤总线作为系统的互连总线，并实现数据、任务的综合。“宝石柱”采用开放式系统结构和二级维护的模块化结构，实现从外场可更换单元(LRU)到外场可更换模块(LRM)的转变。美国空军“宝石柱”计划与共用综合处理机美国空军“宝石柱”计划与共用综合处理机(2)共用综合处理机CIP CIP是“宝石柱”计划和F-22战斗机中用于全机控制，任务计算与管理、信号及数据处理的计算机，是支持综合航空电子系统的核心处理机系统。支持所有传感器子系统的处理在一个综合的处理系统中完成，允许传感器子系统之间信息共享。支持使用共享数据区的多个并行处理，实时任务处理和系统管理。支持容错，在标准的SEM-E型外场可更换模块(LRM)一级上实现