为什么好奇号的硬件配置那么低?

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2021年4月3日19:32:48评论43 views字数 4257阅读14分11秒阅读模式

好奇号的 Rover Compute Element 包含两套相同的计算机系统，一个发生故障后另一个会自动配置接管，它包含 256K EEPROM，256MB 内存，2GB 闪存，抗辐射处理器是 BAE RAD750（1040 万晶体管，核心频率 110 到 200 MHz），基于 IBM 的 PowerPC 750 设计，速度 400MIPS。

为什么不使用更高的配置，既然要飞那么久，肯定要拿出当时候最好的硬件配置额。

elfmedy 2012-08-07 11:13:13

恩，今天也是看到好奇号的配置就觉得很低，也想知道为什么。不过好像没人回答，我搜集了一点资料，然后加上自己对于这些东西的一些基本了解来解析一下。

它是RAD6000的升级版。关于RAD6000，2008年的统计是有200个左右用这个处理器的空间探测器正在太空中（As of June 2008, there are 200 RAD6000 processors in space on a variety of NASA, United States Department of Defense and commercial spacecraft，理解差，不知道是总共还是现在还在太空中的），可见稳定性和可靠性是非常高的。然后系统是VxWorks，自1996年就开始在市场上卖了，价格在200,000到300,000美元之间（应该是核心板，不只是芯片）。

至于RAD750，从2001年开始卖，2005年第一次进入太空。110M到200M时钟，266或者更过的MIPS，系统构架是IBM PowerPC 750。2002年的数据显示卖200,000美元，这个和RAD6000是差不多的，当然，对于不同的程序和质量要求，最终价格是会变的。到2010年为止，也有150多个空间探测器上用到了这个处理器了。这次的火星车上面一共有两套这个设备，一套备用。

这个CPU主要负责控制电机和搭载的科考设备，另外就是和地球的通信。实时采集数据，至于运动和对仪器的操作都是由地球发送的指令来控制的。总体上来说的话，也没有那么巨大的任务量。

最后进入正题：

1。我们习惯在买手机的时候关注屏幕和处理器性能，但是空间探测器不一样，首先关注的稳定性和抗干扰性，另外功耗啊一些其他的东西，主频可能比较其次了。200,000美元应该是稳定性的价格而不是主频的价格。想象一下，NASA的人去买火星车的CPU的话第一个肯定不会问主频有多高吧，而是会问，可不可靠。

2。另外就是价格和难度的原因，为了在稳定性和抗干扰性上保持不变的话，高主频可能需要更高的价格，而且制造难度也会加大。

3。不去追求高主频可能还有个原因就是确实是没有必要的（从性价比上面来说），火星车的CPU的任务比较简单，只是搜集数据和控制运动，至于具体怎么运动是由地面控制中心发送的。另外，说到整个探测器的着陆这么复杂的控制，我相信是由地面事先模拟环境和计算了各种因素之后按部就班来的，就像普通卫星的发射一样，什么时候变轨什么的时候分离都是事先计算好，或者如果需要处理数据的话是由特定单元来处理和控制。

最后一句话，刚好够完成所有任务就行，没必要最炫。

参考网址：

http://en.wikipedia.org/wiki/RAD6000

http://en.wikipedia.org/wiki/RAD750

http://en.wikipedia.org/wiki/Mars_Science_Laboratory

http://marsprogram.jpl.nasa.gov/msl/mission/rover/

星期天的北极 2012-08-12 18:38:26

好奇号上面跑的是VxWorks，我可以确定的说。

因为就是我们公司的产品，公司内部有邮件都说过了。版本方面不太确定，可能是VxWorks 5.x（应该是5.4或者5.4）或者6.4.

对于VxWorks来说，这个配置不算低了，VxWorks能在更慢的CPU和更低的配置上跑（有传说能把VxWorks内核裁剪到100K以下）。

而且好奇号的主要功能不是人工智能，而是探测，所以最主要的功能就是接受控制信号和返回数据，所以稳定性是最重要的。高性能的CPU往往在抗辐射抗干扰方面比较差，所以用低端的稳定的设备才是最好的选择。

顺便说说上面的软件：这个系统里貌似是只有一个中断的（另有说法是一个都没有），一个中断是时钟中断，也就是说，除了时钟用来维护任务调度以外，别的任务都保持绝对的实时性，据说这么实际是为了保证任何时间断面下，整个系统的运行状态都是可以模拟和预知的。

DUMBO 2012-08-12 17:17:04

军品与民品的要求是不一样的。同样的486CPU，现在民品白送都没有人要，但军品的486还在很多低端常规武器中使用，价格从数百美元到数万美元不等。好奇号上用的CPU等级比486高多了。

这种航天级CPU的难度在于：高辐射导致芯片内BIT位反转的问题，这在民用环境的可能性并不大，常规的ECC技术解决不了，因为反转的位数可能远高于2位。再就是抗震问题，过解决数G甚至10几G的过载。最后就是高低温问题，最低温和最高温差数百度，民用CPU单是热涨冷缩就会报销掉。

对于好奇号来说，这款CPU的主频已经足够使用，再NB的CPU从成本上已经不上算了。

倔强de小白菜 2012-08-10 20:03:08

稳定是王道~还有低功耗~！

花生夹心巧克力 2012-08-07 21:11:41

航空比较特殊，因为它容不得失误，发射一次需要消耗巨大的人力物力财力，所以稳定才是首要的，要考虑到宇宙中各种高能粒子的撞击，要考虑宇宙射线的辐射，等等等等

当年阿波罗登月的时候整个飞船的硬件性能还不如现在的手机，不也是上去了？

飞船最重要的就是能够稳定的运行，收集数据，至于数据处理那是在地面完成的，航空中硬件配置的大头都在地面上，飞船上的设施只是充当数据的传输和执行命令的功能，没必要弄太高的硬件配置

owzq 2012-08-10 14:17:25

航天和民用设备在设计原则上是完全不一样的。

首先，航天首要考虑的是可靠性。尤其是长时间留轨或长途飞行。空间粒子、大温差等对设备尤其是器件影响太大，所以很多芯片都是特殊设计过，才能保证能上太空。

再者，因为航天器的功能和民用电子的功能根本不是一回事，cpu运算能力够用就行，不需要追求高主频大内存。

半瓶子酱油 2012-08-07 12:21:43

稳定和故障率低那是必须必的，人家又不跑windows又木有图形界面要那么高配置做啥，难道打算把奥运上的全球直播蓝屏拓展到全火星广播蓝屏广告咩……

不存在者_AIAlpha 2012-08-07 23:21:05

可靠是这样环境中选择硬件的最重要的标准

plasmabob 2012-08-12 21:19:14

简单的来说，太空里面的辐射能把内存里面的0直接轰击成1，从而进一步影响其他数据，而在飞船里面0和1的差别往往决定任务成败的吧。。。。另外个人觉得现在的个人计算机内存主要还是用来处理图形界面了，好奇号上没有图形显示器，内存就远不需要那么大了。其实现在个人计算机能做的事情很多几十年前的电脑就能做了，不同的是现在不用输命令而且界面华丽。

猫行天下一世 2012-08-07 02:44:50

“抗辐射处理器"

lightrail 2012-08-10 14:49:01

看到一篇报道，貌似是05年左右看是研制的，那时候有些配置已经算高端。

另外，楼主的数据无误？

snowmark-zhang 电子信息硕士，高校教师，奶爸ψ 2012-08-10 14:55:11

400百万条指令每秒，在DSP里面算是很不错的性能了。这又不是CISC的通用CPU，这是RISC的DSP。哈佛结构的指令和数据空间是独立的，跟冯诺依曼结构不同。

别看了-洗洗睡吧 2012-08-10 15:04:08

dsp里能跑vxworks么？应该是rics核加个dsp的协处理器吧

1379 2012-08-10 17:19:21

越是复杂，出问题的概率也越大。

发现ubuntu 2012-08-11 12:32:12

感觉跑的是汇编，所以低了速度也很快的

wishpolo 2012-08-12 14:48:40

双冗余计算机系统

所有部件全部都是抗辐射航天级器件

就凭这两项已经高过所有人手中使用的所谓高配置计算机了。

Fire47 2012-08-12 20:10:12

好奇一个问题，所谓的抗辐射实在硬件结构上实现的么？如何实现是加一个大铁壳就完成这么简单么，如果不是为什么？

另外如果不是抗辐射，普通CPU放到太空会烧掉？

LostManCN 2012-08-12 22:02:40

主要是功耗：发热跟耗电，如果性能太高，过热烧毁……

然后是太阳能驱动，太阳能的转换效率。还是频率低点好

Think521 2012-08-13 10:20:55

我觉得功耗问题还是很重要的影响因素，因为好奇号估计是要用好多年的，而这次好奇号用的是钚238电池，具体的数据还不太清楚，不过应该不会有很高的电压和电流输出吧。

穷梦 2012-08-13 11:00:28

配置越高耗电越大，好奇好主要负责收集信息，信息分析传回地球后再进行分析，所以不必要用那么高的配置。

双控小霸王 2012-08-13 11:11:42

好奇号简单地说就是一辆数据采集遥控小车，搞的太复杂啦，各个研发团队之间磨合也困难，技术也不好推广……

搞科研为了要工程经验和实验数据，不是要吹牛逼自己的技术有多强！

任真的从技术的角度上说，我拉上一个团队也可以造出类似的火星探测设备，但是就是放不到火星上，数据也传不回来，只能在地球上溜达，但是技术可以很牛逼，老美是实用主义至上，讲究性价比，够用而且稳定可靠才是王道。

这样解释可以吧！

DonQuixote 2012-08-14 13:55:54

和楼上几位朋友看法相同，我估计硬件配置低是为了节能，毕竟没什么机会补充能源，能省就省了。