看了个网上的评价:
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咱聊聊吧,算是给大俄洗下地——这件事一点都不奇怪,反而是一个国家军工扎实的体现。
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最近,乌克兰战场上缴获的一枚俄罗斯伊斯坎德尔-K型巡航导弹被拆解,内部控制板照片流出——在一块主控电路板上,赫然有几段绿色飞线。这下好了,网络上一片“嘲讽声”:什么“粗制滥造”“山寨工艺”,甚至有人直接把它当成俄罗斯电子工业的“耻辱证据”。
在W君这里尽量要让大家知其然知其所以然。
首先得说这件事情很常见。W君在很早很早之前做过很多军企和研究所的“街溜子”,有一次去808所看到我们的某型红外导引头在用飞线。事情很简单,原始设计的这款导引头所用的导航计算任务是依靠一块8088 CPU完成的。
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究其根源来说,这件事就很有时代特点了。当年——上世纪80年代,8088和8086这两款芯片都是上世纪80年代初期生产的CPU,8086继续往后走就是80286、80386、80486这样的CPU了,装在计算机上也就是很多70后和80后知道的286、386、486计算机了。
咱们先说8086这个芯片,
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这是世界上第一款16位总线的CPU,比起我们早早年玩的任天堂8位机的总线带宽扩大了一倍,算是开了个人计算机的先河,很多的16位操作系统就由此而来。直至7年后也就是1985年,intel 80386的出现,计算机才有了32位机的概念,其实到了1999年一家叫做AMD的公司推出了AMD64架构咱们的电脑才升级为64位机,而64位的外设其实到现在还没有完全普及,现在依然有大量的硬件设备依然运行中32位甚至16位之下。
在当年intel也遇到了相同的问题虽然在1978年推出了16位机,但是市场上还是有大量的8位外设。于是它搞出了一个“兼顾新老”的版本:8088。它的内部架构和8086几乎一样,依旧是16位寄存器、16位ALU,但外部数据总线只有8位。
8088有多便宜呢?1978年一颗8086的CPU采购价格是89美元,而一枚8088CPU的采购价格只有19.8美元。而且由于当年冲充斥着大量的8位外设,于是就连IBM这样的大厂在推出个人计算机IBM XT的时候都采用的8位的8088 CPU而不去用更高性能的8086。
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当年的军工企业也是一样,例如在设计AIM-9导弹的导引头的时候使用的所有外设都是8位的,又因为8088便宜也就一窝蜂的全使用了这款8位CPU。
当然了这是40多年前的事情了,但影响深远。到了20多年前,咱们自己的导弹导引头上还有很大一部分CPU依然是在用8088。这件事就很微妙了,虽然8088用在导弹和很多早期的计算机上,但是这玩意经过了20多年的时间后存世量就不够了。反而后期的很多电子垃圾上面都用的是8086的CPU——技术的发展此一时彼一时嘛。
我们的军工部门和研发部门就得从这些电子垃圾上拆解可用的CPU来维护和生产我们的一些军工产品。你没看错的,当年我们军工就是这么苦,有的时候说捡洋垃圾度日都不为过。
而这时候问题就来了——8088和8086虽然内部架构,但外部总线接口不完全一致,8086是16位数据总线,Pin定义里还有 /BHE# 高字节使能,而8088是8位数据总线、Pin 34是 SS0。在原本为8088设计的8位总线系统里,如果直接换8086,控制信号和总线时序都会出问题。
怎么办?飞线。工程师会把8086的关键控制脚(比如 /BHE#)固定在低字节模式,把原 SS0 信号用跳线引出来送回总线控制器,同时屏蔽高字节通道。这样8086在系统里就可以当作8088使用,用原有的8位外围电路继续工作。
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绝大多数国人其实都不知道的是,在2000年左右,大家乐呵呵的玩着奔腾电脑打游戏、看片、上网的时候,我们的战斗机有勇气升空,带着导弹巡为祖国边疆靠的就是一堆西方国家20年前的洋垃圾和电路板上的那几根飞线,想起当年的事情就感觉窝心,所以你们就珍惜现在的美好时光吧。
咱们不卖弄情绪,把话说回“飞线”的事情来。军工产品不像是消费电子,大量生产并且有大量的外部供应链支持。通常一个国家每年就产这么几百枚导弹,而一枚导弹有可能一放就放十几甚至年。当初生产这些武器的配件是很难保证库存的。于是用现有的元件或者能找到的替换原有部件就成了一个基本课题。而且这件事如果到了战时更是有什么用什么在这件事情上,军工产品可是一点都不挑剔的(也没法挑剔)。
在伊斯坦坎德尔导弹这张图上我们能很明眼的一眼看到一块存储芯片用了飞线。之所以大家能注意到是因为这几条飞线过于明显了。这套图W君这里早就有了,给大家看一张那个博主没有注意到的:
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这是一个二手的ARM A53的CPU,在很多电子设备上都有的,这样的:
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只不过,这种芯片叫做BGA芯片,所有的焊点都在背面:
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就和军工常用的QFP不同了。
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QFP的优势在于所有的引脚都可以在电路板表面看到,便于质量的检查和缺陷的修复。
因此,在伊斯坎德尔导弹的飞行控制板上我们会看到一个怪异的芯片。
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这其实就是一个结合体,通过转换器把BGA封装转成了QFP封装的接线形式。说明伊斯坎德尔的飞行控制芯片大俄手里也没多少货了,正在使用民用设备拆解下来的芯片进行替代。
那么到这里就有人会问,换新的部件为啥不直接改下电路板呢?原因很简单——就手里的这些部件也是难以保证供应量的,谁知道下一次能找到的替代品是什么,改电路板也就成了一个笑话——毕竟这不是从头生产。
但是光靠飞线就能搞定所有替代元件了吗?当然是不可能的了!还得在电路板上有更有“心机”的设计。还拿伊斯坎德尔导弹的这个飞线的存储芯片来做例子,你看它的线飞到了哪里!
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在图中红框的位置上有两个贴片电阻,其中一个标记了332一个标记了103,103电阻到芯片之间的电路板上被钻了四个孔切断了到芯片方向的连接。为什么会有并列的两个电阻呢?其实103是一个10K欧姆的贴片电阻排,而332是一个3.3K欧姆的电阻排,做的是给这片芯片分压,通过把线接到这个电阻组的不同区域就可以实现3.3V和5V的电压切换,以适配不同芯片的电压需求。否则这个位置放一个15K的电阻排就足够了。
所以说,如果有人说大俄导弹粗制滥造的话,那W君必然要出来给大俄“洗个地”了。这才是真正能够保障一个国家进入战争状态依然维持一定的火力输出能力的精心设计。在战场上,漂亮的焊点是打不赢仗的,只有能打到目标的导弹才是真正的好导弹,这一点大俄做得不赖!
题外的话——俄罗斯是一个很奇怪的民族,他们总是可以在遇到困难的时候迅速的找到替代品不惜一切的达到他们的目的地。
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从这一点来说值得我们学习。反思怪一下,如果我们的军工再次经受20年前一样的封锁,我们会做得比俄罗斯好吗?
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