航天器上的处理器

来自Jack's Lab
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1 概述

空间环境对电子信号的最大威胁就是电离辐射,其能使本来是1的数字信号“翻转”变成0,反之亦然

因此航天处理器的主要性能指标就是抗辐射性、容错性,还有就是可靠、稳定



2 SPARC

2.1 ERC32/LEON

ERC32 由欧洲航天局 (ESA) 设计,Temic(现被 Atmel 吞并)制造、销售。

有两个版本:

  • 一个是ERC32 Chip Set,其由定点(TSC691E)、浮点(TSC692E) 和 Memory Controller (TSC693E) 三个芯片组成。现在 Atmel 已经不再生产,亦不再提供支持。
  • 另一个是 ERC32 Single Chip (TSC695),定点、浮点和 Memory Controller 都做到一个芯片内。


其皆实现 SPARC V7 的指令集

后 ESA 重新设计了 ERC32,且将 VHDL 代码开源,实现了先后实现了多个个版本: LEON (SPARC V7),LEON2 (SPARC V8) 和最新的 LEON3 (SPARC V8)。


下图是 LEON2 的容错 (Fault Tolerant) 版本 -- LEON2FT:

LEON2FT-dia.jpg


嫦娥一号上主要的两台计算机即使用 ERC32(TSC695F)

参考:




2.2 EH32



3 MIPS

3.1 Mongoose-V

Mongoose-v.jpg


Feature
        Radiation hardened
        10~15 MHz version of the MIPS R3000
        Developed by Synova, Inc.


Applications
  • NASA's Earth Observer 1 (EO-1) satellite (launched in Nov. 2000) --- Main flight computer
  • NASA's Microwave Anisotropy Probe (MAP), (launched in June 2001) --- Main flight computer similar to that on EO-1.
  • NASA's three microsatellites of Space Technology 5 (ST5) (launched in Mar. 2006) --- Onboard flight computer (the Command & Data Handling system)
  • NASA's New Horizons spacecraft --- Two computer system, the Command and Data Handling system and the Guidance and Control processor. Each of the two systems is duplicated for redundancy, giving a total of four computers.


Reference



3.2 RH32

Feature
        Radiation hardened, fault tolerance
        Based on MIPS R3000
        Manufactured by Honeywell


Applications


Reference



4 PowerPC

4.1 RHPPC

Feature
        Radiation hardened
        Based on PowerPC 603e, compatible with the PowerPC architecture (Book I-III)
        190MIPS @ 100MHz
        25 ~ 50 MHz 60xbus (SYSCLK)
        Superscalar, Out-of-order, 5 units (include a float point unit)
        Manufactured by Honeywell
Applications


Reference



4.2 RAD600



4.3 RAD750




5 C51

MIL-STD-1750A



6 参考文献

  • 基于LEON3的高可靠体系结构设计关键技术研究,2006
  • 航天高可靠处理器容错设计与实现,2007

















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