星載計算機的性能不如智能手機?背後的原因非常複雜

隨著科技水平的不斷進步,計算機、手機的性能也在飛速提升。就拿現在人們離不開的智能手機來講,四核、八核早已不是什麼新鮮詞彙,運行內存大小也從過去的1GB、2GB擴展到4GB、6GB。不少手機的紙面數據性能已經大幅度超越了幾年前的家用計算機。按照這個趨勢來判斷,作為高精尖代表的航天領域,其所用星載計算機、太空計算機的性能一定非常出眾,至少要高出民用產品幾個檔次。然而並不是,單就性能而言,星載計算機和太空計算機不僅大幅落後於家用計算機,甚至連一些老舊的智能手機都趕不上。為什麼會出現這種情況,其背後又有怎樣的原因呢?

目前的家用計算機也好,智能手機也罷,之所以性能越來越強大,主要是為了讓用戶獲得更好的試聽感受、遊戲體驗等等。而星載計算機、太空計算機則不同,它們的主要目的是要讓衛星、航天器在太空中安全、平穩的運轉。因此,性能強大與否並不是第一位的,可靠性、穩定性才是最重要。至於性能,夠用即可。舉個簡單的例子,當年阿波羅登月計劃中使用的太空計算機Apollo Guidance Computer,其主頻只有2MHz,RAM僅為2K,ROM是36K,比現在的電子計算器還差,但它依舊很好的完成了登月任務。目前隨便拿出一款智能手機,其性能也要比Apollo Guidance Computer強百倍以上吧,可誰敢說我能造智能手機就能造登月飛行器上用的計算機?這就是差別所在。

星載計算機的性能不如智能手機?背後的原因非常複雜

阿波羅登月計劃所使用的太空計算機

除了可靠性、穩定性外,星載計算機和太空計算機之所以“性能差”是人們有意為之。為什麼要這樣做呢?因為在宇宙中的工作條件實在是太惡劣了。在地球上,由於有大氣層的存在,許多來自太空的高能粒子都被阻隔在外,各種動植物才得以生存。而在太空中運行的衛星、航天器,時刻都要受到各種質子、中子、電子等物質的洗禮,很容易產生一種名為“單粒子翻轉”的現象。所謂的“單粒子翻轉”是指在一些電磁、輻射環境比較惡劣的情況下,大規模集成電路常常會受到干擾,例如宇宙中單個高能粒子射入半導體器件靈敏區,使器件邏輯狀態翻轉:原來存儲的"0"變為"1",或者"1"變為"0",從而導致系統功能紊亂,嚴重時會發生災難性事故。星載計算機和太空計算機專門加裝了各種防護措施防止“單粒子翻轉”現象發生,這些措施往往是以性能降低為代價的。再加上星上產品難以修復的特性,導致了必須追求穩定而非性能。

星載計算機的性能不如智能手機?背後的原因非常複雜

宇宙射線進入大氣層所引發的次級粒子簇射

上面所列的種種情況,不過是星載計算機、太空計算機所能遇到困難的冰山一角。像防輻射、防靜電、抗衝擊等各種指標都是科研人員所要考慮的。以“神舟九號”的控制計算機為例,別看它的外觀只是一個不起眼的“黑盒子”,其造價至少是地面普通商用計算機的500倍以上。正所謂“人不可貌相”,星載計算機與太空計算機即便在某些性能上亞於家用電腦和智能手機,但它依舊是高精尖科技的代表做之一。

星載計算機的性能不如智能手機?背後的原因非常複雜

太空計算機並非以性能強大而著稱



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