為什麼好奇號的計算機系統只用到了核心頻率最高為 200MHZ 的處理器，256M 內存？

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好奇號的 Rover Compute Element 包含兩套相同的計算機系統，一個發生故障後另一個會自動配置接管，它包含 256K EEPROM，256MB 內存，2GB 快閃記憶體，抗輻射處理器是 BAE RAD750（1040 萬晶體管，核心頻率 110 到 200 MHz），基於 IBM 的 PowerPC 750 設計，速度 400MIPS。
http://hardware.solidot.org/hardware/12/08/06/0742256.shtml

那個被摺疊的答案其實說到點子上了，但沒太解釋細節。

為什麼用這麼低的配置：主要因為信號頻率越高，越容易被干擾。太空中有各種高能射線、帶電粒子，這些東西能穿透晶元，對晶元內的晶體管和電容產生干擾，後果就是原來的高電位變成了低電位，低電位變成了高電位，也就是計算機里1/0之間互換了，這有個專用的名詞叫位翻轉，其實在家用計算機里也會出現，但概率很低，但在太空中就很容易遇到。為了防止干擾，就使用低頻信號，這樣，微小的干擾不會產生翻轉。

另外一個原因是極端溫度，家用CPU不用風扇已經很難工作了，超過100度肯定就完蛋了，但太空中需要面對的是低溫零下100多度，高溫零上100多度的環境，並且因為沒空氣（或者空氣密度太低），無法有效散熱，所以功耗太高的也不能考慮。

最終的結果就是低頻低配置。

這種配置對於航天器來說，足夠了，阿波羅登月那會，主機頻率才幾MHz，相當於現在家用計算器的水平。航天器要求的是高可靠性，不是高性能。

航天器計算機里運行的是實時操作系統，系統規模很小，不是一般的Linux或者Windows，最常見的是VxWorks，一個VxWorks最小內核可以只有100KB，好奇號的配置算是土豪配置了。

另外，設計周期長是一個因素，算不上主因，因為航天的人也希望計算機能快一點。至於有人說配置低夠用了，不能這麼說，誰都希望用好一點的配置，可是高配置的適合航天器極端環境的設備還沒有造出來。

參考下面2篇文章：
Mission Critical系統設計－－淺談Mars Pathfinder 1997
http://www.tektalk.org/2012/07/09/mission-critical%E7%B3%BB%E7%BB%9F%E8%AE%BE%E8%AE%A1%EF%BC%8D%EF%BC%8D%E6%B5%85%E8%B0%88mars-pathfinder-1997/

http://www.tektalk.org/2012/08/05/mission-critical%E7%B3%BB%E7%BB%9F%E8%AE%BE%E8%AE%A1%EF%BC%8D%EF%BC%8D%E6%B5%85%E8%B0%88mars-pathfinder-1997%EF%BC%882%EF%BC%89/

你別拿他來跟你自己的電腦和手機比啊，這貨絕對是超級高配啊，前幾個禮拜咱送上去的神舟九號也不過10MHz，內存也只有2M。這種東西在太空高輻射，溫度還特別極端，造價很高的呀。除此之外還有很多因素，具體可以參考當時關於神舟九號配備計算機的討論。猛擊這裡-&> http://www.zhihu.com/question/20328784

CPU的頻率由很多方面決定，也只有生產CPU的廠家能說清楚，我們這些科班出身的說破天也就是說個大概。但是簡單說來，CPU的性能主要和單位面積內晶體管數量有關。即單位面積的晶體管數量越多，CPU越強大，處理速度越快。集成度越高，晶體管之間的距離就越小，線寬就越小。

為什麼航天航空器件的頻率現在做不高（當然，隨著科技的發展，將來航天航空器件的性能還會更好），主要是因為輻照。在太空中，輻照的強度很大，而且其中很大部分是電離輻射。太空晶元都要經過一個特殊的過程：「輻照淬火」(Radiation Hardening)以防止太空輻照的影響。輻照的影響有很多：

可以導致電子的急劇震動引起劇烈雜訊和脈衝，引起電路的邏輯值混亂。
改變物質的晶格結構和原子排列，對器件造成持續的損壞。
離子化，引起絕緣柵控制的誤動作。
封裝絕緣材料受激釋放能量，更改DRAM存儲值。

而這些效應在小間距空間內發生的更為明顯。也就是說，高能的宇宙輻射也限制了器件的晶體管集成度的提高。

看 RD750 處理器的參數：

0.25 μm radiation-hardened bulk CMOS (Rad-Hard 0.15μm)
110 to 132 MHz （Rad-Hard 200M）

對於線間距亞微米級的處理器，速度和納米工藝的處理器比起來顯然遜色很多了。

單單從自動控制的角度來說，因為是數字控制系統，所以從信號角度來看，計算機部分（控制器）的信號是時間上離散、空間上量化的，而物理部分（車輪馬達等）則當然是時間上連續、空間上連續的（這個尺度不許考慮量子效應）。

控制器信號是時間上離散的，間隔叫控制周期，是由採樣、保持的頻率決定，比計算機主頻大好幾個數量級。一般控制周期做到比系統的響應周期小一個數量級就夠了。再小的話，效果就不明顯了，因為離散（時間）響應已經足夠逼近連續（時間）響應了；換句話說，相隔一個控制周期的兩個點之間可以忽略了，因為控制周期比系統的響應周期小一個數量級了。

所以，對於控制系統而言，計算機足夠好之後，再好也不會對控制性能提升太多了。而倒是系統本身和擾動的性質主要決定了控制性能。但控制系統對計算機的可靠性要求非常高，因為控制系統是一個控制周期一個控制周期的在實時運行的：在一個控制周期內，一半是ms級，要完成所有控制器計算與信號傳輸（有時延則加上時延），不能當機。

它是RAD6000的升級版。關於RAD6000，2008年的統計是有200個左右用這個處理器的空間探測器正在太空中（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，不知道是總共還是現在還在太空中的），可見穩定性和可靠性是非常高的。然後系統是VxWorks，自1996年就開始在市場上賣了，價格在200,000到300,000美元之間（應該是核心板，不只是晶元）。

至於RAD750，從2001年開始賣，2005年第一次進入太空。110M到200M時鐘，266或者更過的MIPS，系統構架是IBM PowerPC 750。2002年的數據顯示賣200,000美元，這個和RAD6000是差不多的，當然，對於不同的程序和質量要求，最終價格是會變的。到2010年為止，也有150多個空間探測器上用到了這個處理器了。這次的火星車上面一共有兩套這個設備，一套備用。

這個CPU主要負責控制電機和搭載的科考設備，另外就是和地球的通信。實時採集數據，至於運動和對儀器的操作都是由地球發送的指令來控制的。總體上來說的話，也沒有那麼巨大的任務量。

最後進入正題：
1。我們習慣在買手機的時候關注屏幕和處理器性能，但是空間探測器不一樣，首先關注的穩定性和抗干擾性，另外功耗啊一些其他的東西，主頻可能比較其次了。200,000美元應該是穩定性的價格而不是主頻的價格。想像一下，NASA的人去買火星車的CPU的話第一個肯定不會問主頻有多高吧，而是會問，可不可靠。

2。另外就是價格和難度的原因，為了在穩定性和抗干擾性上保持不變的話，高主頻可能需要更高的價格，而且製造難度也會加大。

3。不去追求高主頻可能還有個原因就是確實是沒有必要的（從性價比上面來說），火星車的CPU的任務比較簡單，只是搜集數據和控制運動，至於具體怎麼運動是由地面控制中心發送的。另外，說到整個探測器的著陸這麼複雜的控制，我相信是由地面事先模擬環境和計算了各種因素之後按部就班來的，就像普通衛星的發射一樣，什麼時候變軌什麼的時候分離都是事先計算好，或者如果需要處理數據的話是由特定單元來處理和控制。

最後一句話，剛好夠完成所有任務就行，沒必要最炫。

參考網址：
IBM RAD6000
RAD750
http://en.wikipedia.org/wiki/Mars_Science_Laboratory
Mars Science Laboratory: Rover

航天使用的多數功能應該由專用集成電路晶元實現，複雜的運算，數據採集與傳輸，數據處理，控制行動，定位服務等等，這些功能由其他晶元實現，專用晶元處理對應的事件效率很高的。cpu主要只是調度各個部分協同工作，而家用電腦頻率高，什麼事都幾乎必須經過他的運算，加上臃腫的操作系統，效率是很底下的。而cpu加各種專用集成電路晶元可以以低頻完成高頻pc都不一定能完成的任務。
前面有人也說了，低頻可靠性強，不易受干擾。

不是一類東西:
其實你說的處理器並不準確，實際上現在普遍分成是微處理器和微控制器兩類產品。
在硬體配置方面：
你說在移動類或者桌面應用是微處理器以運算處理為主，DMIPS值高，內存支持比較大，一般都是外置內存。
微控制器應用是控制場合，控制演算法通過控制器系統控制被控目標。演算法的執行好壞，並不只是看重運算性能：
穩定性，在複雜的電磁環境下仍能正確執行指令。
介面，而且有豐富的嵌入式控制器介面如SPI,IIC,CAN,UART等來連接各種感測器，驅動部件。
在控制上用到400Mhz的powerPC處理器已經是相當高端的產品了。平時也就是40,50Mhz的8,16位處理器就足夠了。

記得老師說過這種任務最重要的是穩定 N多年前的東西雖然性能低但是所有的優缺點已經完全暴露過了經過合理的設計可以達到近似絕對的穩定
現在的東西性能好但指不定什麼時候出個什麼毛病要是衛星都上天了突然發生硬體故障了…那可是得浪費多少錢啊！

簡單點兒
這東西是完成任務的
只要配置足以完成任務就可以了

「radiation-hardened」這款CPU是抗輻射加固的，單價至少得上百萬人民幣。

從任務角度來說，好奇號的任務主要是採集分析，甚至只有採集任務，處理任務是在地球完成的，所以設計上儘可能把經費用在探測單元上，再說了，處理信息要能量的，主頻越高的cpu能耗越高，電源受不住啊，至於高可靠性我覺得不是影響主頻的主要因素，實際上性能冗餘越大，容錯率越高，就會更加穩定

精簡～:可靠～（你自已查一查當時電腦的主流配製，有驚喜喲）

好像跟「比特反轉」也有點關係吧。

因為內建的重要儀器內都有它們自帶的處理器。