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，三個關(guān)鍵設(shè)計元素也是必要的，以使戰(zhàn)場服務(wù)器在生命受到威脅的情況下保持運行。

首先，高性能服務(wù)器需要創(chuàng)新的熱管理，以便在不限制CPU的情況下實現(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，其性能會受到影響（或?qū)е鹿收希?。?dāng)英特爾處理器接近其最高 100 °C 溫度時，CPU 會節(jié)流，減慢時鐘以降低工作負(fù)載和設(shè)備溫度。發(fā)生這種情況時，服務(wù)器速度會變慢，其性能會受到影響，并且在戰(zhàn)場條件下，速度會變慢可能會導(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（通過對流）機架式設(shè)備，寬 19 英寸，與其他設(shè)備堆疊在一起，例如 RAID ［獨立磁盤冗余陣列］ 驅(qū)動器、電源、以太網(wǎng)交換機，有時還有機架式無線電。對流服務(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)器機房中工作，但在燒毀的戰(zhàn)場指揮所建筑物或移動作戰(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)器運行而不會過熱。

當(dāng)機架式服務(wù)器在沒有空調(diào)的情況下運行時，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熱插拔風(fēng)扇托盤組件，每個組件包含六個獨立控制的風(fēng)扇。在每個風(fēng)扇 10，000 rpm 時，整個 19 英寸機箱可提供數(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，需要一個非常大的組件（與 6U VPX 主板的整個表面一樣多）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，混合較冷的進氣以平衡穿過散熱器的較熱空氣。單個風(fēng)扇控制可用于監(jiān)控多個系統(tǒng)內(nèi)溫度傳感器，以便調(diào)節(jié)氣流以實現(xiàn)最大冷卻。

在車輛中，服務(wù)器可能安裝在機架式并安裝在類似手提箱的運輸箱中，但它們越來越多地是傳導(dǎo)冷卻的小型 （SFF） 密封機箱，這些機箱更堅固且專為處理至強級工作負(fù)載而設(shè)計。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%以上的熱量進入散熱器并進入氣流，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特的要求。一個是可靠性：對于機架式服務(wù)器，由于故障或升級而快速更換模塊的能力推動了對模塊化和熱插拔線路更換單元 （LRU） 的需求。系統(tǒng)的每個模塊（從電源和風(fēng)扇組件到基于 VPX 的主板和驅(qū)動器組件）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：如果出現(xiàn)故障，必須更換整個服務(wù)器。

商用機架式服務(wù)器的最大用戶之一是美國海軍，因為空調(diào)船上環(huán)境通?？梢匀萑躺逃迷O(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)場堅固耐用的服務(wù)器帶來更高的平均故障間隔時間 （MTBF），并且可以在經(jīng)歷極端高溫、潮濕、沖擊和振動的環(huán)境中運行更長時間，同時保持與商業(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)時進行交換。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大量備用服務(wù)器要實用得多。

跨平臺重用應(yīng)用程序代碼

許多大型國防承包商擁有多平臺系統(tǒng)，例如具有移動地圖、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飛機上的航空運輸架（ATR）或車載底盤中，可以位于船上的風(fēng)冷機架中，或者可能需要硬塞進多任務(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)的計算機模塊 （COM） 引擎（如英特爾至強 E5、至強 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)冷卻機箱、風(fēng)冷 19 英寸機架安裝，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)中心機動指揮所;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、計算機、情報、監(jiān)視和偵察（C4ISR）和電子戰(zhàn)平臺;以及連接到機載和衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的機載指揮基礎(chǔ)設(shè)施。對于這些不同的領(lǐng)域中的每一個，模塊化的專用設(shè)計方法可確保生命受到威脅的系統(tǒng)的成功運行。關(guān)鍵設(shè)計考慮因素包括創(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系統(tǒng)的應(yīng)用可移植性。

審核編輯：郭婷