Многофункциональный защищенный микровычислитель



Многофункциональный защищенный микровычислитель
Многофункциональный защищенный микровычислитель

 


Владельцы патента RU 2613763:

Куклев Владимир Петрович (RU)

Изобретение относится к многофункциональным защищенным микровычислителям. Технический результат заключается в обеспечении устройства комплексной защитой от внешних воздействующих факторов при сохранении функциональных возможностей устройства. Устройство содержит сверхбольшую интегральную схему «система на кристалле», проводные и беспроводные порты ввода-вывода информации, размещенные в общем защитном экране, выполненном из многослойного защитного материала, а также пульт дистанционного управления, при этом корпуса проводных портов ввода-вывода информации, расположенных в отверстиях корпуса, выполнены из многослойного защитного материала либо выполнены из стандартного материала и снабжены заглушками, выполненными из многослойного защитного материала. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Устройство относится к вычислительной технике, точнее к мобильным, портативным, информационно защищенным компьютерным средствам, и может быть использовано для создания многофункциональных защищенных микровычислителей, комплексно защищенных от внешних воздействующих факторов.

Известен защищенный микровычислитель, содержащий интегральные схемы малой и средней степени интеграции, размещенные в защитном корпусе из радиационно-стойкого материала [1]. Данное устройство позволяет использовать интегральные микросхемы (чипы) коммерческого и индустриального классов вместо радиационно-стойких микросхем за счет наличия соответствующего защитного корпуса.

К недостаткам данного устройства следует отнести его недостаточные функциональные возможности по выполняемым алгоритмам работы (из-за узкой специализации интегральных микросхем) и из-за невозможности работы в среде с комплексным воздействием различных внешних факторов (электромагнитного и ионизирующего излучения, климатических воздействий) вследствие недостаточно универсального характера защиты, представляемой радиационно-стойким защитным корпусом.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является многофункциональный защищенный микровычислитель, содержащий сверхбольшую интегральную схему «система на кристалле» (СБИС «СнК») в защитном корпусе из композитного материала, каждый слой которого обеспечивает защиту от различных видов внешних воздействия [2]. Известное устройство характеризуется широкими функциональными возможностями, обеспечиваемыми высокой производительностью и разнообразными режимами работы БИС «СнК». Недостатками устройства являются незащищенность внешних интерфейсов (портов ввода-вывода информации) от неблагоприятных внешних факторов, поскольку данные интерфейсы (порты) находятся вне пределов защитного экрана.

В изобретении решается задача обеспечения устройства комплексной защитой от внешних воздействующих факторов при сохранении широких функциональных возможностей устройства.

Поставленная задача решается тем, что в многофункциональном защищенном микровычислителе СБИС «СнК» и порты ввода-вывода информации совместно размещены в общем защитном корпусе из многослойного защитного материала с комплексной защитой от внешних воздействующих факторов, при этом порты ввода-вывода информации, относящиеся к первой группе, полосы частот сигнала которых попадают в спектральные полосы пропускания защитного многослойного материала, выполнены беспроводными, в устройство дополнительно введен пульт дистанционного управления, рабочая полоса частот которого попадает в полосу частот пропускания защитного материала корпуса, а порты ввода-вывода информации, относящиеся к второй группе, и полосы частот сигнала которых, например, не попадают в спектральные полосы пропускания защитного материала, выполнены проводными, корпуса разъемов которых установлены в отверстиях защитного корпуса.

В первом частном варианте выполнения устройства корпуса разъемов проводных портов ввода-вывода информации выполнены из многослойного защитного материала с комплексной защитой от внешних воздействующих факторов.

В втором частном варианте выполнения устройства корпуса разъемов портов ввода-вывода информации выполнены из стандартного материала и снабжены заглушками из многослойного защитного материала с комплексной защитой от внешних воздействующих факторов, причем в заглушках выполнены отверстия для вывода сигнальных проводников с защитной изоляцией из многослойного защитного материала с комплексной защитой от внешних воздействующих факторов.

За счет универсальных защитных свойств защитного корпуса из многослойного материала (каждый слой которого обеспечивает защиту от определенного вида внешнего воздействующего фактора) в комбинации с топологией размещения всех компонентов устройства в едином защитном экране достигается комплексная защита от внешних воздействующих факторов, при этом сохранение функциональных возможностей устройства обеспечивается выполнением портов ввода-вывода в двух вариантах - беспроводными портами (относящимися к первой группе), у которых полосы частот сигнала согласованы с спектральными полосами пропускания многослойного защитного материала, и проводными портами (относящимися к второй группе) при соответствующем выполнении корпусов портов второй группы, которое способствует сохранению защитных свойств экрана в отверстиях, занятых корпусами портов второй группы.

Сущность изобретения поясняется с помощью чертежа на фиг. 1, на которой представлен общий вид и состав устройства. Устройство содержит СБИС «СнК» 1, беспроводные порты 21-2m ввода-вывода информации, проводные порты 31-3n ввода-вывода информации, защитный корпус 4 из многослойного защитного материала с комплексной защитой от внешних воздействующих факторов и пульт 4 дистанционного управления, причем m=1, 2, …, М; n=1, 2, …, N, где М и N - числа соответственно беспроводных и проводных портов ввода-вывода информации.

Спектральные полосы сигнала беспроводных портов 21-2m соответствуют спектральным полосам пропускания многослойного защитного материала. Спектральные полосы сигнала проводных портов 31-3n могут быть любыми, в том числе не попадающими в полосу частот пропускания защитного материала.

Защитный корпус 4 содержит отверстия, в которых установлены разъемы проводных портов 31-3n ввода-вывода информации. В первом частном варианте выполнения устройства корпуса разъемов проводных портов 31-3n ввода-вывода информации выполнены из многослойного защитного материала с комплексной защитой от внешних воздействующих факторов. Во втором частном варианте выполнения устройства корпуса разъемов проводных 31-3n портов выполнены из стандартного материала и снабжены заглушками из многослойного защитного материала с комплексной защитой от внешних воздействующих факторов, при этом в заглушках выполнены отверстия для вывода сигнальных проводников, защитная изоляция которых выполнена из многослойного защитного материала с комплексной защитой от внешних воздействующих факторов.

СБИС в общем случае включает в себя многоядерные процессоры, электронные узлы спутниковой навигации ГЛОНАСС/GPS, графические видеоконтроллеры (в формате HDMI, Display Port, SVGA, VGA), аудио контроллеры (Dolby), встроенную динамическую и статическую, постоянную и перезаписываемую память (SRAM/PSRAM/ROM/NOR FLASH/DDR3), программные интерфейсы UART, JTAG, I2C, информационные интерфейсы USB, Ethernet, каждый из которых сопряжен с соответствующими проводными 31-3n и беспроводными 21-2m портами ввода-вывода информации, включая Bluetooth, Wi-Fi.

В третьем частном варианте выполнения устройства многослойный материал выполнен в виде структуры «металл - диэлектрик - композитный материал - диэлектрик - металл» при толщине стенок защитного корпуса порядка нескольких миллиметров, в том числе радиационно-стойким и содержащим, например, слои из материалов и соединений W, Cu, Al2O3, Fe, Ni, Co [1], сапфира, керамического материала из соединений оксидов железа, марганца [3]. Каждый слой многослойного материала обеспечивает защиту от определенного воздействующего фактора или от группы факторов. Составом слоев многослойного защитного материала обеспечивается повышенная стойкость к следующим факторам: действию климатических факторов (соляного - морского - тумана, плесневых грибов; конденсируемых осадков; изменению влажности; изменению давления; атмосферным осадкам; гидростатическому давлению; статической и динамической пыли; солнечному излучению) действию агрессивных сред, в том числе компонентов ракетного топлива, химических растворов, биологических сред. При этом обеспечиваются малые габариты микровычислителя (не более нескольких десятков миллиметров по каждому из трех измерений), малой потребляемой мощностью порядка нескольких Ватт, широкий температурный диапазон при возможном использовании нагревательных или охлаждающих элементов (элементов Пельтье).

Устройство работает следующим образом. При включенном питании устройства (поступающим, например, через соответствующий вывод разъема USB) входная информация поступает через проводные 31-3n и беспроводные 21-2m порты в СБИС «СнК» 1, в которой осуществляется требуемая обработка информации, осуществляемая при необходимости совместно с процессорами графической видео подсистемы и аудио подсистемы. Обработка информации осуществляется с возможным использованием сигналов, поступающих с различных вспомогательных датчиков (GPS/GLONASS). Результат обработки поступает на выход проводных 31-3n и беспроводных 21-2m портов ввода-вывода информации. С помощью пульта 5 дистанционного управления осуществляется управление как собственно процессом обработки, так и состоянием беспроводных 21-2m портов ввода-вывода информации и вспомогательных датчиков.

Устройство в силу универсального характера выполняемых функций и комплексной защиты от разнообразных видов внешнего воздействия (излучений, электромагнитных волн, климатических факторов) может быть использовано в различных системах управления наземного, воздушного, морского и космического базирования.

ЛИТЕРАТУРА

1. Василенков Н., Максимов А., Грабчиков С., Ластовский С. Специализированные радиационно-защитные корпуса для изделий микроэлектроники. // Электроника (наука, технология, бизнес), 2015, №4, с. 50-53.

2. Белоус А.И., Солодуха В.А., Шведов С.В. Микросхемы в корпусе и на пластине. Глава 11 в кн.: Космическая электроника (книга 2). // М.: Техносфера, 2015 (прототип).

3. Поляков А.А. Технология керамических радиоэлектронных материалов. // М.: Радио и связь, 1989.

1. Многофункциональный защищенный микровычислитель, содержащий сверхбольшую интегральную схему «система на кристалле», порты ввода-вывода информации и защитный корпус из многослойного материала с комплексной защитой от внешних воздействующих факторов, отличающийся тем, что порты ввода-вывода информации размещены в едином защитном корпусе вместе с сверхбольшой интегральной схемой «система на кристалле», порты ввода-вывода информации выполнены в виде портов первой группы и портов второй группы, из которых порты первой группы выполнены в виде беспроводных портов ввода-вывода информации, а порты второй группы выполнены в виде проводных портов ввода-вывода информации, корпуса разъемов которых расположены в отверстиях защитного корпуса, в устройство дополнительно введен пульт дистанционного управления, при этом полоса частот сигнала беспроводных портов ввода-вывода информации и полоса частот сигнала дистанционного пульта управления попадают в спектральные полосы пропускания защитного многослойного материала.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что корпуса разъемов проводных портов ввода-вывода информации выполнены из многослойного материала с комплексной защитой от внешних воздействующих факторов.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что корпуса разъемов проводных портов ввода-вывода информации выполнены из стандартного материала и снабжены защитными заглушками из многослойного материала с комплексной защитой от внешних воздействующих факторов, при этом в заглушках выполнены отверстия для вывода сигнальных проводников, защитная изоляция которых также выполнена из многослойного защитного материала с комплексной защитой от внешних воздействующих факторов.

4. Устройство по п. 1, или 2, или 3, отличающееся тем, что многослойный защитный материал выполнен радиационно-защитным.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для получения точного решения задачи о назначениях. Технический результат заключается в повышении точности работы устройства за счет оптимизации решения задачи о назначениях в двух вариантах постановки задачи нахождения оптимального решения.

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано в устройствах по определению возникновения перемещений конструкций сооружения относительно друг друга.
Изобретение относится к автомобильной промышленности, в частности к системам и способам автоматической настройки автомобильных устройств. Технический результат заключается в ускорении работы за счет упрощения настройки автомобильных устройств при подключении к бортовому компьютеру или мобильному устройству управления.

Изобретение относится к устройству для вычисления функций. Технический результат заключается в повышении достоверности информации.

Предлагаемое техническое решение относится к области телекоммуникаций и может быть использовано для анализа состояния защищенности, мониторинга и управления безопасностью автоматизированных систем, являющихся элементами сети связи и автоматизации, в условиях информационно-технических воздействий.

Изобретение относится к системам с архитектурой типа "клиент-сервер" для графических приложений, то есть для отображения данных в форме модулей программного обеспечения, называемых "виджетами", на экранах дисплеев, называемых "устройствами отображения".

Изобретение относится к области автоматизированных рабочих мест операторов мобильных и стационарных пунктов управления автоматизированных систем управления различными объектами.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в цифровых системах и устройствах для сглаживания стационарных и медленно меняющихся случайных процессов.

Группа изобретений относится к системе и способу определения режима работы светофоров на основе информации, получаемой с навигационных устройств. Техническим результатом является обеспечение возможности определения режима работы светофора на основе информации о характеристиках передвижения навигационного устройства.

Изобретение относится к области обработки картографических данных. Способ обработки картографических данных, включающий: отображение маршрута, содержащего последовательность транспортных сегментов, которая располагается между начальной и конечной точками на карте, анализ потенциальных мест отображения графических представлений, относящихся к индивидуальным транспортным сегментам в пределах последовательности для каждого уровня приближения карты, отображение объединенного графического представления соседних индивидуальных транспортных сегментов вместо обычных графических представлений индивидуальных транспортных сегментов при пересечении потенциальных мест для отображения графических представлений соседних индивидуальных транспортных сегментов и отображение объединенного графического представления на фрагменте упомянутой карты на упомянутом уровне приближения.
Наверх