[发明专利]一种基于处理器阵列的航天器星载计算机系统及故障处理方法

说明书

一种基于处理器阵列的航天器星载计算机系统及故障处理方法，本发明涉及基于处理器阵列的星载计算机设计方法。本发明为了解决现有技术处理能力不强、无法运行复杂的软件、经常出现跑飞、复位等故障现象的问题。本发明包括：用于完成星载计算任务的处理器阵列模块；用于为处理器阵列模块提供数据存储和外部通信功能的公用资源模块；用于为处理器阵列模块和公用资源模块之间提供数据交互通道并识别处理器阵列模块中的故障处理器的调度管理模块。本发明通过故障处理器的自主恢复保障系统运行连续性，通过处理器连接多个处理器组成处理器阵列，实现系统计算能力的进一步扩展。本发明用于星载计算机设计领域。

技术领域

本发明涉及基于处理器阵列的星载计算机设计方法。

背景技术

星载计算机是指运行在航天器中的中心计算机，该计算机承担卫星部件管理、数据管理、任务管理、姿态控制等功能，是航天器的重要组成部分，其可靠性及性能直接影响整个航天器的性能及可靠运行。

目前，星载计算机通常采用具有抗辐射指标的高等级处理器，以抵抗复杂的空间运行环境，同时采用双备份体系结构，进一步增强系统可靠性。这种处理器虽然抗辐照指标较高，但是处理能力不强(通常不超过100MIPS)，无法运行复杂的软件。同时，某些微小卫星的星载计算机采用低等级处理器，虽然处理能力得到提升，但是由于抗辐照能力不足，在轨经常出现跑飞、复位等故障现象，影响了飞行任务的正常运行。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术处理能力不强、无法运行复杂的软件、经常出现跑飞、复位等故障现象的问题，而提出一种基于处理器阵列的航天器星载计算机系统及故障处理方法。

一种基于处理器阵列的航天器星载计算机系统包括：

用于完成星载计算任务的处理器阵列模块；

用于为处理器阵列模块提供数据存储和外部通信功能的公用资源模块；

用于为处理器阵列模块和公用资源模块之间提供数据交互通道并识别处理器阵列模块中的故障处理器的调度管理模块。

一种基于处理器阵列的航天器星载计算机系统的故障处理方法包括以下步骤：

步骤一：星载计算机启动后，进行计算任务的数据输入，每个处理器的输入数据由其他处理器或外部输入给出；

步骤二：由处理器管理单元对处理器进行任务分配；

步骤三：根据步骤二的任务分配处理器执行计算任务；

步骤四：得到计算任务的输出数据，即计算结果。

本发明的有益效果为：

(1)实现了由多个低等级高性能处理器组成高可靠、高性能星载计算系统。

(2)通过处理器间软件功能冗余保证系统运行可靠性。

(3)通过故障处理器的自主恢复保障系统运行连续性。

(4)通过处理器连接多个处理器组成处理器阵列，实现系统计算能力的进一步扩展。

计算能力：若系统采用10个500MIPS处理能力的处理器，即使单处理器能力也是高等级处理器的5倍，考虑通信引起的计算损耗(假设为50％)，再考虑处理器故障情况(假设同一时间有两个处理器故障)，则系统计算能力为500×(10-2)×50％＝2000MIPS，为高等级处理器的200倍。

可靠性提升：假设单处理器可靠性为0.5(实际远大于该值)，则10个处理器并行计算的可靠性为1-(1-0.5)¹⁰＝0.999，满足在轨可靠运行。

附图说明

图1是本发明系统示意图；