Какие компьютеры и электроника используются в танках

Времена, когда танк был просто металлической повозкой с пушкой, а самыми важными характеристиками толщина брони и калибр пушки, уже давно прошли.

Электронная начинка современных танков — это скрытый от глаз, но важнейший компонент их боевой эффективности. Бортовые вычислители объединяют тепловизоры, лазерные дальномеры, датчики ветра и системы навигации в единую сеть, превращая танк в цифровой боевой узел. Давайте разберем, как устроена цифровая архитектура американского M1 Abrams, немецкого Leopard 2 и российского Т-90, а также какие поколения компьютеров ими управляют.

Какая же электроника используется в боевых машинах? Когда речь заходит о конкретных гигагерцах и гигабайтах, нужно понимать главное правило военной микроэлектроники: здесь не гонятся за характеристиками, объемами памяти и нанометрами. Главные требования к военной электронике — это радиационная и температурная стойкость (работа от -50 до +85 °C), устойчивость к жесткой вибрации и электромагнитным импульсам (ядерный взрыв рядом). Из-за этого военные чипы отстают от гражданских на 10–15 лет, изготавливаясь по намного более "толстым" техпроцессам. Но они намного надежнее. Если же вы хотите ознакомится с характеристиками серверных и народных десктопных процессоров и материнских плат, рекомендуем посетить ресурс о компьютерных технологиях и комплектующих.

Американский M1 Abrams

M1A2 SEP V3 Abrams

В модификациях M1A2 SEPv2 и новейшей SEPv3 произошел переход на открытую модульную архитектуру VPX, где используются процессоры оборонного ведомства США.

• Процессор: В блоках управления СУО и терминалах тактической связи (типа JBC-P) долгое время стандартом были одноядерные процессоры радиационно-стойкого исполнения PowerPC (например, семейство BAE RAD750 или Motorola PowerPC 7447/7448). В последних модернизациях их меняют на специализированные многоядерные процессоры Intel Core i7 и Xeon в специальном защищенном исполнении (rugged), заниженных на программном уровне по частоте ради надежности.

• Тактовая частота: * Для старых критических блоков (управление баллистикой, работа по шине 1553B) — от 200 до 800 МГц (PowerPC).

  • Для дисплеев командира и карт тактической обстановки (SEPv3) — 1.2–2.4 ГГц (многоядерные Intel).

• Объем ОЗУ: От 512 МБ до 8–16 ГБ (быстродействующая память типа DDR3/DDR4 с обязательной коррекцией ошибок ECC, которая предотвращает сбои из-за попадания космических лучей или радиации).

На ранних же модификациях (M1, M1A1) использовались 16-битные микропроцессоры (архитектурно близкие к легендарному Motorola 68000) с тактовой частотой всего от 4 до 16 МГц (мегагерц). ОЗУ исчислялась килобайтами (от 64 КБ до нескольких сотен КБ). На тот момент память была магнитоэлектронной (на магнитных сердечниках), чтобы данные не стирались при электромагнитном импульсе от ядерного взрыва.

Немецкий Leopard 2

Leopard 2A7A1

Немецкая СУО компании Rheinmetall и терминалы KNDS долгое время развивались на базе европейских промышленных микроконтроллеров.

• Процессор: Баллистический вычислитель старых модификаций (2A4) работал на 16-битных процессорах. Версии 2A5–2A6 перешли на архитектуру 32-bit RISC / PowerPC. В современных Leopard 2A7+ и 2A8 за вычисления отвечает модульный компьютер на базе архитектуры x86 или ARM-архитектуры промышленного/военного класса.

• Тактовая частота: Основной баллистический компьютер имеет частоту порядка 400–600 МГц. Для систем кругового обзора и обработки цифрового видеосигнала с тепловизоров в 2A8 применяются процессоры с частотой около 1.5 ГГц.

• Объем ОЗУ: Архитектура НАТО NGVA не требует гигантской памяти для расчетов. Объем ОЗУ СУО составляет от 256 МБ до 1 ГБ. Вспомогательные навигационные компьютеры с картами имеют 2–4 ГБ оперативной памяти.

Если говорить о Leopard 2A4 (эта модификация выпускавшаяся с 1985 по 1992 год), то в ней использовались 16-битные микропроцессоры военного класса (архитектура, близкая к промышленным контроллерам Intel 8086/80186 того периода). Тактовая частота — всего 8 – 12 МГц. Объем ОЗУ — порядка 64 – 256 КБ оперативной памяти. Данные о типах снарядов и таблицы баллистических поправок «зашиты» в постоянную память (ПЗУ/EEPROM). Несмотря на смешные для нашего времени характеристики, этот компьютер тратит на расчет траектории снаряда менее 0.05 секунды.

Российский Т-90М «Прорыв»

Т-90МС

В российской технике параметры бортовых вычислителей жестко засекречены, однако архитектура СУО «Калина» и БИУС строятся на отечественной элементной базе, выпускаемой для оборонного сектора.

• Процессор: Сердцем вычислительных блоков СУО и автоматов сопровождения цели (АСЦ) являются процессоры серий «Эльбрус» (например, одноядерный «Эльбрус-1С+» или встраиваемый «Эльбрус-2С+») и микроконтроллеры архитектуры КОМЛИВ (разработки НИИСИ РАН) или процессоры серии «Миландр» (на архитектуре ARM Cortex-M/R).

• Тактовая частота: Военные процессоры «Эльбрус» для встраиваемых систем работают на частотах от 300 МГц до 1.0 ГГц. Микроконтроллеры периферии — 80–160 МГц. Этого с избытком хватает для мгновенного решения дифференциальных уравнений баллистики снаряда.

• Объем ОЗУ: Специфика архитектуры СУО «Калина» оптимизирована под работу в реальном времени (на ОС РВ «Багет» или аналогичных). Объем ОЗУ баллистического вычислителя составляет скромные по меркам ПК 128–512 МБ. Блоки цифровой обработки видео (для АСЦ) могут иметь до 2 ГБ ОЗУ.

Танкам не нужна видеокарта RTX и десятки гигабайт оперативки, чтобы точно стрелять. Баллистические алгоритмы — это чистая математика, написанная на языках низкого уровня (типа С или Ассемблера), работающая в операционных системах реального времени (RTOS). Программа СУО весит всего несколько мегабайт, поэтому процессора на 500 МГц и пары сотен мегабайт ОЗУ достаточно, чтобы за сотые доли секунды рассчитать траекторию и удержать пушку на цели при динамичном движении танка.