Những loại CPU nào được sử dụng trên máy tính của tàu vũ trụ trong không gian

VNZ-NEWS
Vn-Z.vn Ngày 02 tháng 12 năm 2021, Bạn đọc hẳn sẽ tưởng rằng hệ thống máy tính trên tàu vũ trụ chắc chắn sẽ sử dụng các công nghệ tiên tiến nhất. Tuy nhiên với bài viết dưới đây bạn sẽ thấy rằng có vẻ như hệ thống máy tính trên các tàu vũ trụ thường cũ và lạc hậu hơn nhiều so với thời đại. Nhiều CPU đã được sử dụng trong tàu vũ trụ, trạm không gian và các tàu thăm dò khác. Những CPU như vậy phải có độ tin cậy cao và rất bền. Môi trường nhiệt độ trong không gian có thể khác nhau rất nhiều so với nhiệt độ ở dưới trái đất . Bức xạ mà một hệ thống máy tính phảitiếp xúc cũng có thể rất lớn. Vì vậy, khi thiết kế một trong những hệ thống máy tính cho tàu vũ trụ , các nhà thiết kế không phải lúc nào cũng sử dụng các bộ vi xử lý. Họ sử dụng một con chip đã được thử nghiệm và kiểm tra. Điều đó họ BIẾT con chip đó sẽ hoạt động.

soyuz-1590987900857979009393.webp


CPU được sử dụng trong không gian trước tiên phải là MIL-STD-883 (thường là Class M hoặc S, dựa trên mặt đất là B). Điều này có nghĩa là CPU đó đã đáp ứng hơn 100 bài kiểm tra mà Bộ Quốc phòng Mỹ đã phát triển nhằm đảm bảo độ hoạt động đáng tin cậy. Các thử nghiệm này bao gồm: thử nghiệm nhiệt, cơ, điện xoay chiều và điện một chiều cũng như lấy mẫu yêu cầu đối với việc kiểm tra wafer riêng lẻ.

Hầu hết các CPU đi qua đều đến từ trung tâm của tấm wafer. Điều này giúp loại bỏ các cạnh khuyết tật và tạo ra một thiết bị chống bức xạ tốt hơn. Một tàu vũ trụ cũng sử dụng nhiều CPU cho nhiều nhiệm vụ khác nhau và để dự phòng. Điều khiển từng thành phần của tàu vũ trụ rất quan trọng nên không thể để một CPU điều khiển tất cả hệ thống. Trên mỗi hệ thống máy tính nhỏ hơn sẽ có riêng các CPU của chính nó, những hệ thống con này có thể tự kiểm soát hoặc tự quản lý năng lượng và khả năng chịu lỗi . Nếu một CPU chết, sẽ chỉ có một thiết bị gặp sự cố không phải toàn bộ tàu vũ trụ.

Dưới đây là các đời CPU máy tính được sử dụng trên các hệ thống máy tính của tàu vũ trụ theo từng năm.

Date
Space Craft
CPUNote:
1972
Pioneer 10 and 11
Pioneer10.jpg
Custom CPU in TTL/DiscreteBan đầu, CPU đã được thực hiện bởi nhiều chip, về cơ bản, việc xây dựng các cổng của CPU với một tập lệnh tùy chỉnh rất đáng tin cậy nhưng phải cân nhắc rất nhiều.
1976
Viking
viking.jpg
Hệ thống máy tính trên Viking Orbiter là máy TTL 18-bit của General Electric (không phải 12-bit) với bộ tích lũy thanh ghi đơn, nối tiếp bit và truy cập nối tiếp bit vào RAM dây mạ từ (4096 words). Nó thực hiện khoảng 25.000 lệnh mỗi giây. Máy tính Viking Lander (Honeywell HDC 402) có thiết kế khác với 18.000 từ 24-bit của RAM dây được mạ.Trước đây các tàu thăm dò Viking thường bị nhầm lẫn là do 1802 xử lý , tuy nhiên, chúng không có cơ sở thực tế cho điều này. Các bộ xử lý thực tế có thiết kế 18bit với 64 lệnh. Các tàu thăm dò Voyager sử dụng cùng một thiết kế, cho một trong các máy tính trên tàu này.
1977
Voyager 1 and 2
voyager.jpg
Voyager sử dụng cùng một máy tính với Viking Orbiter , chỉ một trong 3 hệ thống con được máy tính hóa của nó (Hệ thống con Chỉ huy và hệ thống Điều khiển). Hệ thống con kiểm soát trạng thái hoạt động và khớp đã sử dụng phiên bản tăng cường của máy tính CCS được chèn thêm bộ phận (Mạch giao diện đệm hỗn hợp (HYBIC)) giữa CPU và RAM, hệ thống này chặn các lệnh thêm khả năng địa chỉ được lập chỉ mục (với chi phí của các lệnh khác) và hướng dẫn tăng tốc sử dụng chu kỳ nhàn rỗi. Máy tính thứ ba, được sử dụng là Hệ thống con Dữ liệu Chuyến bay, có thiết kế tùy chỉnh mới trong CMOS với thanh ghi 128, CPU nối tiếp nibble và RAM 8096 words 16-bit. Nó chạy khoảng 80.000 lệnh mỗi giây.Các tàu thăm dò Voyager (như Viking Probe) thường bị nhầm lẫn là do một chiếc 1802 chạy, tuy nhiên, chúng không có cơ sở thực tế cho điều này. Cả hai tàu thăm dò Voyager vẫn đang hoạt động, 35 năm sau khi phóng (2012)
1981
Space Shuttle
shuttle.jpg
Intel 8086 và RCA 1802 (bộ điều khiển màn hình) - Intel 80386 mới hơnTàu con thoi sử dụng máy tính APA-101S (5 trong số chúng để dự phòng). Hệ thống này chạy với tốc độ khoảng 1,2MIPS và vẫn sử dụng một vài megs bộ nhớ lõi ferit (không thấm bức xạ). Toàn bộ phần mềm điều khiển cho tàu con thoi nhỏ hơn một meg. Buồng lái mới trong tàu con thoi chạy CPU Intel 80386s
1989
Galileo
galileo.jpg
RCA 1802 - Command and Data System
Sandia Labs Rad hard 2901s - Attitude Control Computers
CPU RCA 1802 được sử dụng trong không gian được chế tạo bằng Silicon-on-Sapphire ổn định hơn nhiều trong môi trường bức xạ. Tàu vũ trụ Gallileo có tổng cộng có 6 chiếc 1802 đã được sử dụng (2 cho các mô-đun cấp cao, 4 cho các mô-đun cấp thấp). Toàn bộ hệ thống có 176k bộ nhớ. 2901s được định cấu hình như một bộ xử lý 16bit (4x4bit2901s) và được sao chép để dự phòng bằng bộ xử lý 8x2901s
1990
Hubble Space Telescope
hubble.jpg
Ban đầu là DF-224 (8-bit).
Nhiệm vụ dịch vụ đầu tiên (1993) đã thêm một bộ đồng xử lý 386. Hubble hiện chạy trên 80486
1996
Pathfinder
pathfinder.jpg
BAE RAD6000 w / 64MB Bộ nhớ trạng thái rắn (Solid State Memory)RAD 6000 là CPU IBM POWER được làm cứng bằng bức xạ do Công ty Điện tử Hàng không Vũ trụ Anh sản xuất. Pathfinder Lander được sử dụng làm giao tiếp với chiếc xe tự hành người máy Sojourner
1996
Sojourner (on Mars)
sojourner.jpg
Intel 80C85Tất cả các thông tin liên lạc được xử lý thông qua Pathfinder Lander
1996-2006
Mars Global Surveyor
MarsGlobalSurveyor.jpg
Bộ xử lý An 8086 được sử dụng cho hệ thống dữ liệu trọng tải. Còn bộ xử lý 1750Ađược sử dụng cho bộ xử lý điều khiển tiêu chuẩn và bộ định dạng dữ liệu kỹ thuật. Dữ liệu được lưu trữ trên bốn máy ghi trạng thái rắn 0,75 Gb.Mars Global Surveyor là sứ mệnh đầu tiên của Hoa Kỳ tới Sao Hỏa sau 10 năm . Mars Global Surveyor là tàu vũ trụ robot của Mỹ được phát triển bởi Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực của NASA và được phóng lên vào tháng 11 năm 1996. Mars Global Surveyor là một sứ mệnh lập bản đồ toàn cầu kiểm tra toàn bộ sao Hoả, từ tầng điện ly xuyên qua bầu khí quyển đến bề mặt Sao Hỏa. Ở đây chúng ta thấy tàu vũ trụ này được trang bị 2 loại bộ xử lý hoàn toàn khác nhau ,điều này thực sự khá phổ biến,mỗi CPU có nhiệm vụ xử lý tốt nhất cho từng hệ thống riêng.
1998
International Space Station
ISS_color.jpg
Intel 80386SX-20 w/ Intel 80387Có một số máy tính trên ISS. Quan trọng nhất là các máy tính sử dụng i386.
2004
Spirit and Opportunity Rovers
spirit.jpg
BAE RAD6000 (Tối đa 25MHz): Đây là phiên bản tăng cường bức xạ của Bộ xử lý IBM RS / 6000 (RSC). Có giá khoảng $ 200.000- $ 300.000RAD6000 dần trở nên rất phổ biến cho các nhiêm vụ trong không gian không cần khả năng xử lý lớn. Có hơn 200 bộ vi xử lý RAD6000 hiện đang được sử dụng bởi tàu vũ trụ. Các thiết kế cao cấp hơn đã chuyển sang bộ xử lý RAD750 hoặc Mongoose Tính đến tháng 8 năm 2012, The Opportunity Rover vẫn đang hoạt động (Spirit ngừng hoạt động vào năm 2011). Cả hai chiếc xe đều vượt mức thời gian hoạt động so với thiết kế.
2007
DAWN (Asteroid Rendezvous)
dawn_orbit_121211_full.jpg
RAD6000 w/ 8GB of Solid StateDAWN là một tàu vũ trụ chạy bằng năng lượng mặt trời sử dụng Ion engines. Tàu vũ trụ này được thiết kế để khám phá tiểu hành tinh Vesta và hành tinh lùn Ceres
2011
Curiosity
Curiosity.jpg
Dual BAE RAD750 @ 400MIPS (lên đến 200MHz): Phiên bản tăng cường bức xạ của IBM PowerPC 750 (một phiên bản được định cấu hình làm bản sao lưu, có thể tiếp quản nếu phiên bản kia bị lỗi (hoặc bản cập nhật phần mềm vô hiệu hóa nó).Rover Compute Element cũng bao gồm 256KB EEPROM (có thể cho cấu hình khởi động, v.v.) 256MB DRAM và 2GB Bộ nhớ thể rắn . Các máy ảnh trên chiếc Rover này cũng có bộ nhớ Flash lưu trữ riêng (8GB cho mỗi máy ảnh ). RAD750 có giá khoảng 200.000 USD
2012
Morpheus
Morpheus.jpg
RAD750 ProcessorTàu đổ bộ Morpheus sử dụng Khí tự nhiên làm chất đẩy. Thật không may, nó đã bị cháy và phát nổ trong quá trình thử nghiệm vào tháng 8 năm 2012. Không nghi ngờ gì nữa, RAD750 đã bị phá hủy
2006-2026
New Horizons (Pluto)
new_horizons.jpg
Mongoose-V là phiên bản tăng cường và tăng cường bức xạ của bộ xử lý MIPS R3000 có tốc độ 15MHz do Synova sản xuất. Tính đến tháng 8 năm 2012 bộ vi xử lý Mongoose-V có giá $ 20.000- $ 40.000New Horizons cũng sử dụng 8GB bộ nhớ flash dự phòng. Nó phải lưu trữ dữ liệu trong thời gian dài vì tốc độ dữ liệu từ tàu thăm dò quá chậm nên nó sẽ vượt qua Sao Diêm Vương trước khi nó có thể chuyển tất cả dữ liệu của mình trở lại trái đất. Tàu vũ trụ gần như chắc chắn sẽ phải được định hướng sao cho ăng ten của nó không hướng vào Trái đất trong khi tiến hành quan sát Sao Diêm Vương và các Vật thể Vành đai Kuiper khác.



Dưới đây là một số loại Chip CPU khác được sử dụng trên các tàu vũ trụ​


Flight Processor Usage​
Mission
Processor
Cassini​
1750A​
Cluster (ESA)​
1750A​
MSTI-1,2​
1750A​
Rosetta (ESA)​
1750A​
EOS Terra​
1750A (2)​
EOS Aqua​
1750A (4) & 8051 (2)​
EOS Aura​
1750A (4) & 8051 (2)​
Clementine​
1750A, 32 bit RISC​
MSTI-3​
1750A, R-3000​
Pluto Express​
32 bit RISC​
Sampex​
80386, 80387​
SMEX​
80386, 80387​
SWAS​
80386, 80387​
TRACE​
80386, 80387​
WIRE​
80386, 80387​
FUSE​
80386, 80387, 68000​
Surrey MicroSat​
80386EX (2)​
UoSat-12​
80386EX (3)​
FAST​
8085 (2)​
HealthSat-II​
80c186 (2), 80c188​
PoSat-1​
80c186, TMS320C25, TMS320C30​
Galileo AACS​
ATAC (bit slice) and 1802​
SPOT-4​
F9450​
EO-1/WARP​
Mongoose V​
IceSat Glas​
Mongoose V​
MAP​
Mongoose V, UTMC 69R000​
CGRO​
NSSC-1​
Topex/Poseidon​
NSSC-1​
UARS​
NSSC-1​
EUVE​
NSSC-1, 1750A​
HST​
NSSC-1/386, DF-224->486​
Coriolis​
RAD6000​
Deep Space-1​
RAD6000​
Gravity Probe B​
RAD6000​
HESSI​
RAD6000​
MARS 98​
RAD6000​
SIRTF​
RAD6000​
SMEX-Lite​
RAD6000​
Swift​
RAD6000​
Triana​
RAD6000​
MightySat-II​
TMS320C40 (4)​


Notes:
Mongoose V
is a MIPS R3000 core
TMS320 is a DSP chip
1750 is a MIL-STD 16 bit non-RISC CPU.
NSSC-1: NASA Standard Spacecraft Computer
F9450: 1750A MMU​






Vn-Z.vn team tổng hợp tham khảo CPU history
Sao chép vui lòng ghi rõ nguồn từ Vn-Z.vn
 
Trả lời

Swings Onlyone

Rìu Vàng Đôi
bản dịch tốt.
bài viết bổ ích

giphy.gif