Welche CPU verwendet der F-16?

MIL-STD-1760A ist einfach der Standard, dem ein Prozessor entsprechen muss, und ist kein tatsächliches CPU-Modell.

Es gibt tatsächlich viele unabhängige Computer in einem Militärflugzeug, jeder mit spezifischen Verantwortlichkeiten. Sie sind normalerweise über Netzwerke verbunden, typischerweise über MIL-STD-1553-Busse für ältere Plattformen. Das Radar hat seine(n) eigene(n) Prozessor(en) und Architektur(en), ebenso wie das Flugsteuerungsmodul, das Feuerleitmodul, das Navigationssystem, die Munitionssteuerungen (manchmal eine pro Waffenstation/Pylon), die Anzeigesteuerung, die Mission Computer usw. Diese stammen alle von verschiedenen OEMs und verwenden daher eine Vielzahl von Hardware. Die verschiedenen vorhandenen Subsysteme und ihre genauen Funktionalitäten hängen von der Konstruktion und den Anforderungen ab. Ein Subsystem kann selbst aus mehreren Computern innerhalb seines eigenen Netzwerks bestehen, unabhängig von den Hauptflugzeugnetzwerken.

Die F-16 verwendet Raytheons Modular Mission Computer (MMC) für ihren Missionscomputer mit den folgenden Spezifikationen:

Die erste Generation, der MMC3000, stützte sich auf MIPS R3500, einen 32-Bit-Chip-Prozessor mit 110.000 Transistoren und einem Takt von 12 MHz. Wir fanden diesen Chip Ende der 1990er Jahre auf HP9000-Computern. Der Computer hatte 4 MB Arbeitsspeicher RAM.

Der MMC5000, die zweite Generation des F-16-Computers, setzte noch auf einen Chip MIPS, einen RM5260, der deutlich schneller war (mit einer Taktfrequenz von 133 MHz bis 150 MHz) und vor allem ein 64-Bit-Chip ist. Der Speicher wurde mit 10 MB mehr als verdoppelt.

Die MMC7000, mit der die modernere F-16 ausgestattet ist, einschließlich aller F-16-Europäer, die von der MLU-Modernisierung (Mid-Life-Update) profitierten, hat immer diese 10 MB Speicher, aber ihr RM7000A-Prozessor, der Anfang der 2000er Jahre entwickelt wurde, arbeitet dazwischen 300 und 400 MHz.

Quelle: http://www.4erevolution.com/en/ordinateur-de-bord-f-16/

Ich habe den Missionscomputer hervorgehoben, weil ich den Missionscomputer/Controller/Prozessor (die genaue Terminologie hängt von der Plattform ab) als das Gehirn eines Militärflugzeugs betrachte. Sie sind in der Regel die Bussteuerung des Hauptflugzeugnetzwerks, sammeln Eingaben von anderen Subsystemen und berechnen/liefern Informationen an den Piloten, um ihn bei der Erfüllung seiner Mission zu unterstützen.

Zum zweiten Teil Ihrer Frage, ich nehme an, Sie meinen schnellere oder leistungsfähigere CPUs, wenn Sie von modernen CPUs sprechen. Modern hängt hier vom Kontext ab. CPUs, die in Flugzeugen verwendet werden, benötigen aus mehreren Gründen niemals die Art von Taktraten oder Speicherkapazität, die Sie in Consumer-Computern sehen. Erstens ist tatsächlich viel Rechenleistung auf die verschiedenen Subsysteme verteilt – der Bedarf an einem einzigen leistungsstarken Chip entsteht erst, wenn Sie verlangen, dass ein einziger Chip alles kann. Zweitens, wenn die Anforderungen von Subsystemen so spezifisch sind wie bei militärischen Plattformen, kann die Software sehr kompakt und effizient sein, im Gegensatz zu Consumer-Software (die viel mehr Code für Dinge wie Architekturadapter, Multitasking-Logik und Tausende von Codes erfordert). Gerätetreiber) - Sie tauschen unnötige Flexibilität gegen Zuverlässigkeit und Effizienz ein.

Die multifunktionalen Displays von Militärflugzeugen (und auch kommerziellen) konzentrieren sich darauf, die notwendigen Informationen klar und prägnant zu vermitteln. Die Rendering-Anforderungen sind im Vergleich zu modernen 3D-Spielen eigentlich recht primitiv – es kann mit weniger Rechenleistung auskommen als ein Computer aus den 1990er Jahren.

BEARBEITEN: Ausgearbeitete Antwort nach dem Kommentar von user3528438.

Designdetails des F-16-Feuerleitcomputers

Der Fire Control Computer (FCC) für das Flugzeug F-16A/B wurde von Delco Electronics, Goleta, Kalifornien (einer Division von General Motors) beschafft. Sein proprietärer Befehlssatz / Architekturprozessor wurde (von DE) als M362F-2 bezeichnet: "M362" war der allgemeine Designname, "F" für Gleitkommabefehlssatz und "-2" für die zweite Version dieses Befehlssatzes . Andere Details:

• 32k-Kernspeicher in zwei 16k-Stacks (angeblich genug Speicher "für alle Zeiten"). Eine Anmerkung: Die "Kerne" (die einzelnen Bitspeicherelemente) waren torusförmige Ferrite mit einem Durchmesser von 13 mils (0,013 Zoll). Das Mittelloch hatte einen Durchmesser von 7 mils. Zwei Drähte gingen durch den Kern.
• Taktfrequenz: 4 MHz (250 ns Taktperiode)
• Integrierte TTL-Schaltungen, hauptsächlich 54LSxx-Teilefamilie, obwohl einige 54Sxx in kritischen Ausbreitungspfaden verwendet werden
• Mikroprogrammierter Prozessor (16-Bit-Wortgröße) auf zwei Schaltkarten, P1F und P2F
• Sechzehn 16 Bit breite Allzweck-CPU-Register (ähnlich wie Data General NOVA-Minicomputer)
• Die CPU enthielt mehrere "Makro"-Befehle, die Floating-Multiplikation, Floating-Division, Generierung von Polynomausdehnungskoeffizienten, Quadratwurzel, Arkustangens in zwei Quadranten implementierten, um Synchronisationssignale des Kraftstoffdurchflussmessers in Wellenwinkel umzuwandeln
• E / A war allgemein digital diskret, sowohl 5 V ("niedriger Pegel") als auch 26 VDC ("hoher Pegel")
• Einzelner, doppelt redundanter serieller Mil-STD-1553-Datenbus
• Stromverbrauch: 150 W aus einphasigem 115 VAC 400 Hz Flugzeugstrom

Siehe f-16.net/forum/viewtopic.php?t=53181 für weitere M362F-2-Details.

Foto einer Seite eines P1F-CCA von einem M362F-Computer. Dieser CCA ist mit dem in der FCC verwendeten P1F-CCA identisch aufgebaut.

F-16C / D- Flugzeuge waren ursprünglich mit dem Enhanced Fire Control Computer (EFCC) ausgestattet, der ebenfalls von Delco Electronics geliefert wurde. Sein Prozessor wurde als M372F-1 bezeichnet: "M372" war der Designname für den Mil-STD-1750A-kompatiblen Prozessor von DE, "F" für Gleitkommabefehlssatz und "-1" für diese Version des Befehlssatzes. Der interne Name von DE für den Computer war "D-cubed" und wurde als "D3" geschrieben. "D" stand für "doppelte" drei Elemente des M362F-2-Designs: doppelte Taktrate wie beim M362F-2, zwei doppelt redundante -1553-Busschnittstellen und doppelt so viel Speicher.

• 64k-Kernspeicher in zwei 32k-Stacks (DEs letztes Kernspeicherprodukt)
• Taktfrequenz: 8 MHz (125 ns Taktperiode)
• Integrierte TTL-Schaltungen, hauptsächlich 54LSxx-Teilefamilie, obwohl einige 54Sxx in kritischen Ausbreitungspfaden verwendet werden
• Mikroprogrammierter Prozessor mit Pipeline und hardwareimplementierter Verzweigungsvorhersage, enthalten auf vier Schaltkarten: P1F - P4F. Dieselben "Makro"-Anweisungen wie beim M362F-2.
• Zwei -1553-Busschnittstellen
• Gleiche digitale diskrete und analoge Schnittstelle
• 300W Leistungsaufnahme (ebenfalls „doppelt“, aber nicht prahlend)

Vergleich des FCC- und EFCC-SRU-Layouts

M362F-2-SpeicherupgradeDer ursprüngliche 32k-Kernspeicher der FCC erwies sich schnell als zu klein, als der F-16 mehr Waffenfähigkeiten hinzugefügt wurden. General Dynamics versuchte, die Größe des Speichers zu erhöhen, indem zunächst 128 KB Kernspeicher benötigt wurden, um die beiden 16-K-Core-Stacks zu ersetzen. Dies erwies sich aufgrund von Größen- und Leistungsbeschränkungen als nicht durchführbar. Stattdessen schlug DE einen durch Lithiumbatterien gesicherten Festkörperspeicher vor. Die Idee wurde der (widerstrebenden) Air Force als einzig praktikable Möglichkeit verkauft, den Speicher zu erweitern, ohne das Gehäuse, die Stromversorgung und verschiedene andere interne Speicherfunktionen des FCC grundlegend neu zu gestalten. Das Speicher-Upgrade wurde mit 128 KB statischem CMOS-RAM (SRAM) implementiert. (Die Zurückhaltung der USAF konzentrierte sich auf die Lithiumbatterie. ) Das Redesign umfasste auch eine hardwareimplementierte Speicherverwaltungsfunktion, um einen Speicherplatz aufzunehmen, der größer ist als der native Adressbereich des 16-Bit-Prozessors. Da der CMOS-SRAM schneller war als der ursprüngliche Kernspeicher, stieg der Prozessordurchsatz aufgrund der reduzierten Latenzzeit für den Speicherzugriff leicht an. Auch der Stromverbrauch wurde drastisch reduziert. (Kernspeicher ist ein Stromfresser.) Diese erweiterte Speicherversion des Computers wurde XFCC genannt.

Delco Electronics verlor das F-16-Geschäft infolge des Verlustes des Wettbewerbs von General Avionics Computer (GAC) an Teledyne Systems, Van Nuys, Kalifornien. Dies erwies sich als Weckruf und beflügelte Designaktivitäten, die zu den sehr erfolgreichen M500 Mil-STD-1750B-kompatiblen Prozessoren führten, die ursprünglich in zwölf kundenspezifischen integrierten CMOS-Schaltkreisen implementiert wurden. Die M500-Serie entwickelte sich schließlich zu einem Einzelchip (in CMOS) -1750B-Mikrocontroller

In einer unabhängigen Notiz verwendete der F-117 drei M362F-2-Computer für verschiedene Rechenaufgaben. Dies waren die gleichen Computer, die von der F-16 verwendet wurden, außer dass sie in einem dunkleren Grauton lackiert waren und zur einfachen Erkennung einen "Rose Monet" (rosa) Punkt auf die Vorderseite gemalt hatten. Etwa 1983, ein paar Jahre nach dem Ende der F-117-Produktion, wurden diese Computer durch einen einzelnen, leistungsfähigeren Rechenautomaten ersetzt, der von der IBM Federal Systems Division geliefert wurde.

F-16A/B hatte zwei Computer (ohne das Feuerleitradar). Es verwendete zwei Intel 8080-Mikroprozessoren für die Stores Management Set Central Interface Unit und Delco M362F (wenn der Speicher mir reicht) (proprietäre 16-Bit) für den Firecontrol-Computer, zumindest bis Block 15B. Die 8080er wurden in Assemblersprache programmiert. Der FCC wurde in JOVIAL J3B programmiert. Das Firecontrol Radar wurde als Einheit gekauft und GD hatte, soweit ich weiß, nichts mit der darin enthaltenen Software zu tun.

F-16C / D hatte vier Computer, wieder ohne das Feuerleitradar, und verwendete Zilog Z8002 und MIL-STD-1750A bis mindestens Block 30. Alle wurden in Jovial J73 programmiert.

F-16C / D wechselte später zu Raytheon (eigentlich Texas Instruments DSEG) Modular Mission Computers. Ich weiß nicht, welche(n) Prozessor(en) die MMC verwendet hat. Sie wurden ursprünglich in Ada programmiert. Ich weiß nicht, was sie derzeit verwenden, aber C++ würde mich nicht überraschen.

Historisch einzigartig an der F-16 war, dass sie die erste Verwendung eines reinen Fly-By-Wire-Steuerungssystems in einem Serienflugzeug ohne einen Backup-Pfad aus mechanisch/hydraulischer Steuerungsverbindung war.

Aber zu fragen, welche CPU dieses Fly-By-Wire-System verwendet hat, wäre ein Fehler: Die ursprüngliche Version war analog .

Erst in der Block 40-Serie wurde das analoge FBW-System durch ein digitales ersetzt.

Also ja, Flugzeuge sind seit einiger Zeit ein komplexes Zusammenspiel mehrerer elektronischer Systeme, und es ist wahrscheinlich, dass es für den Flug von Anfang an, wenn nicht sogar von Anfang an, digitale Berechnungen für den einen oder anderen Zweck gab. Aber diese erste Produktionsinstanz der Elektronik, die im Zentrum der eigentlichen Flugsteuerung zwischen Pilot und Steuerflächen stand, war ein analoges System, das erst später durch ein digitales ersetzt wurde.