宇航级处理器发展现状与趋势

doi:10.11959/j.issn.2096-8930.2023006

天地一体化信息网络 ›› 2023, Vol. 4 ›› Issue (1): 50-58.doi: 10.11959/j.issn.2096-8930.2023006

宇航级处理器发展现状与趋势

虞志刚, 冯旭, 陆洲, 高吉星, 丁文慧

中国电子科技集团公司电子科学研究院，北京 100041

修回日期:2023-02-10 出版日期:2023-03-20 发布日期:2023-03-01
作者简介:虞志刚（1989-），男，博士，中国电子科技集团公司电子科学研究院高级工程师，主要研究方向为卫星通信网络
冯旭（1987-），男，博士，中国电子科技集团公司电子科学研究院高级工程师，主要研究方向为卫星通信网络
陆洲（1972-），男，硕士，中国电子科技集团公司电子科学研究院研究员，主要研究方向为卫星通信网络
高吉星（1988-），男，博士，中国电子科技集团公司电子科学研究院高级工程师，主要研究方向为卫星通信网络
丁文慧（1986-），女，博士，中国电子科技集团公司电子科学研究院高级工程师，主要研究方向为卫星通信网络
基金资助:
国家重点研发计划资助项目(2020YFB1806000);国家自然科学基金资助项目(62201534);国家自然科学基金资助项目(61931017);复杂电子系统仿真重点实验基金项目(614201004032101)

Development Status and Trends of Space Processor

Zhigang YU, Xu FENG, Zhou LU, Jixing GAO, Wenhui DING

China Academy of Electronics and Information Technology, Beijing 100041, China

Revised:2023-02-10 Online:2023-03-20 Published:2023-03-01
Supported by:
National Key Research＆Development Program of China(2020YFB1806000);The National Natural Science Foundation of China(62201534);The National Natural Science Foundation of China(61931017);State Key Laboratory of Complex Electronic System Simulation Foundation(614201004032101)

摘要/Abstract

摘要：

航天电子系统是航天工程型号的“大脑”，是世界各主要国家竞相发展的核心领域。作为航天电子系统中最核心的器件，宇航级处理器直接影响航天型号的性能、可靠性和安全。在简要介绍航天电子系统的基础上，首先分析国外宇航级处理器架构发展现状；然后梳理形成SPARC、PowerPC、ARM、RISC V等宇航级处理器体系架构发展路线图，综合考虑架构、性能等参数，将其发展历程归纳总结为3个发展阶段：起步阶段、发展阶段、新的阶段；最后对未来宇航级处理器的发展方向总结为“五化”：众核化、商业化、智能化、生态化、云网化。

关键词: 航天电子, 宇航级处理器, 星上处理, 处理器架构

Abstract:

Space electronic system is the ＆quot;brain＆quot; of aerospace engineering models and the core fi eld of competitive development of major countries around the world.As the most core device in space electronic system, space processor directly aff ects the performance, reliability and safety of aerospace models.On the basis of brief introduced of space electronic systems, fi rstly, the development status of foreign space processors was analyzed, and then the development roadmap of space processors such as SPARC, PowerPC, ARM, RISC V, etc were combed and formed.The development process was summarized into three stages:initial stage, development stage and new stage, considered architecture and performance parameters.Finally, the development trend of space processors in the future was summarized as ＆quot;fi ve modernizations＆quot;: micro system, commercialization, intelligent, ecological and cloud enabled.

Key words: space electronic, space processor, in-satellite computing, computer architecture

中图分类号:

TP393

虞志刚, 冯旭, 陆洲, 高吉星, 丁文慧. 宇航级处理器发展现状与趋势[J]. 天地一体化信息网络, 2023, 4(1): 50-58.

Zhigang YU, Xu FENG, Zhou LU, Jixing GAO, Wenhui DING. Development Status and Trends of Space Processor[J]. Space-Integrated-Ground Information Networks, 2023, 4(1): 50-58.

图/表 8

表1

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图2

图3

表2

表3

表4

图4

参考文献 28

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类型	指令集	公司	时间	功耗	特点	生态
X86	CISC	Intel	1978年	高	封闭	桌面生态好
SPARC	RISC	Sun	1987年	中	开源、开放	生态不完整
PowerPC	RISC	IBM	1991年	中	方便灵活	生态不完整
MIPS	RISC	Stanford	1981年	中	授权价格高	生态不完整
ARM	RISC	Acorn	1983年	中	开放、灵活	移动生态好
RISC V	RISC	UCB	2010年	低	简单、低功耗	生态不完整

阶段	型号	年份	国家/地区	主频	功耗	核数	计算能力	架构
1.0	80386ex	1994年	美国	33 MHz	1W	1	11 DMIPS	X86
2.0	RAD750	2001年	美国	200 MHz	5W	1	400 DMIPS	PowerPC
2.0	GR712RC	2009年	欧洲	100 MHz	1.5 W	2	200 DMIPS	SPARC
	DAHLIA	2019年	欧洲	1.6 GHz	-	4	4 000 DMIPS	ARM
3.0	HPSC	2019年	美国	800 MHz	10 W	8	15 000 DMIPS	ARM
	GR7xV	2021年	欧洲	-	-	16	-	RISC V

芯片	IP核
GR740	LEON4
HPSC	ARM -A53
DAHLIA	ARM- R52
LS1046-Space	ARM- A72

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Development Status and Trends of Space Processor

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芯片	位宽/位	核数/个	主频/MHz
P1750A	16	1	20
GR712RC	32	2	100
GR740	32	4	250
HPSC	64	8	1 000
GR7xV	64	16	-
QLS1046-Space	64	4	1 800

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