今年7月中旬，德国各大报纸纷纷打出“太空中计算机三次系统崩溃！”、“德产计算机在国际空间站俄罗斯段宕机！”和“美国国家航空航天局考虑从国际空间站撤离人员”等骇人听闻的标题。这次发生系统崩溃的“计算机”实际上是两台DMS-R数据处理系统，它被安装在国际空间站（ISS）俄罗斯段内，主要负责数据交换、稳定对地高度（空间站每天下降约350米）及舱内水与空气的供给，因此它实际上对于宇航员在太空中的生存发挥了至关重要的作用。
不过就职于EADS Astrium（欧洲宇航与防卫公司）的Matthias Spude（现任EADS德国公司公关部主任）的一席言论则安抚了外界焦虑的情绪，他表示一切并没有想像的那么严重。EADS Astrium位于德国不来梅，它曾于上世纪90年代末研发并生产了该款太空计算机。实际上外界的猜测均与事实不符，此次代号为STS-117的航天飞机太空飞行计划是由美国宇航员为国际空间站安装新的太阳能电池板，在安装过程中造成了短时的电力供应中断（包括备用电源也被完全切断），它造成了计算机系统停止工作，而此前国际空间站上的计算机系统已经从2000年7月起无故障工作达7年之久。Spude开玩笑的说：“没有电源，再好的电脑也无法正常工作。”
小寒节气的含义太空射线
足够危害到计算机
考虑到太空中复杂的工作环境，太空计算机较地球上的普通电脑而言需要满足更为苛刻的标准。仅在火箭或宇宙飞船起飞加速时，计算机硬件就必须承受高达每毫秒9g的加速度和巨大的震动，而进入太空后则须适应长期失重的工作环境。此外，太空电脑还必须保证能在巨大的温差（太空中温度变化从零下20摄氏度到零上60摄氏度不等）和真空的环境中可靠工作。当然，最重要的是能防护宇宙射线对电脑运行带来的危害，因为地球大气层能为我们挡住大部分来自太阳的高能粒子射电流，而在太空中人和计算机都将毫无保护地遭到质子、中子、离子和电子的轰炸。
高能粒子
改变计算机特性
“闩锁效应”（Latch up ef fect）和“单粒子翻转效应”（Singel Event Upset effect）是两种典型的太空射线对计算机造成的损害，电子工程师常常为解决这两大问题而深感困扰。所谓“闩锁效应”是指因中子或质子冲入芯片内部造成短接从而损坏模块组件的一种破坏性电子现象，通常“闩锁效应”发生后人们即可察觉到其对计算机系统的破坏；而相比之下“单粒子翻转效应”的破坏作用则更为“阴险”，其作用原理类似于高能粒子流携带中子冲击计算机存储芯片，但它并不对存储设备造成物理损坏，而是
太空计算机系统
从2000年7月起，这台由EADS
Astrium（欧洲宇航与防卫公司）研
发的名为“故障包容区”（FCR）的
太空计算机系统一直在国际空间站无
故障运行。为了尽可能地避免运算错
误，研发人员开发了由多个同类“故
障包容区”（FCR）所组成的容错计
霸王别姬主题曲优盘写保护算机系统（FTC）。
Gerhard Thiele（54岁），
悄无声息地改变在存储器中存储的内容。
9年前的一幕向我们展示了计算机系统错误有可能给航天飞行所带来的致命后果：阿丽亚娜5号运载火箭（Ariane 5）发射过程中因参数设定错误而造成在起飞后不久即坠毁爆炸。这次事故后让许多人开始明白，人类的太空之梦绝不能倚靠那些堆放在电器商店角落里的打折电脑。为此EADS Astrium公司在Bernd Wolff的领导下开始为国际空间站俄罗斯段设计一种具有较高容错能力的计算机系统，即现在的“DMS-R”计算机系统（“Data-Management-System-Russia”，俄罗斯数据管理系统，以该系统首次使用区域和设计制造发包商命名）。
这套当时的研发资金高达一亿德国马克的计算机系统的核心部分，最初是由几个所谓的“故障包容区”（Fault Containment Regions）组成。这是一个体积如同普通鞋柜大小的金属铁盒，长宽高分别为295、160和250毫米。工程师在其内部安装了三块电路板，分别为应用层电路板（Application-Layer-Board）、故障管理层（Fault-Management-Layer）和航空电子界面（Avionics-Interface）。应用层电路板集中系统的运算核心及数据存储器，故障管理层则负责电子系统错误的识别和处理，而航空电子界面主要负责系统与外界环境的数据交换。整个系统非常节能，功耗仅为40瓦，相比之下如今较为节能的双核处理器功率最高仍达65瓦。
系统运算能力
仅为486家用电脑水平
该计算机系统使用了一颗S PA R C兼容格式的32位的ERC32处理器，主频为14MHz，每秒钟可进行250万次浮点预算，运算能力大致介于386和486级别的CPU之间。不过在“故障包容区”（FCR）上仅需运行专为该系统编写的应用程序，而无需运行耗费资源的Windows操作系统，因此实际运行速度尚可接受。
这颗处理器最为值得称道的是其超强的抗辐射能力，芯片设计师借助于独特的架构设计实现了这一目标。而该系统的存储芯片具有更强的抗辐射能力，但大小仅为8MB，所有程序装载于大小为4MB的EEPROM（电可擦写可编程只读存储器）之中。该系统在存储设备中应用了第一层EDAC
相关连接
宋慧乔档案www.dlr.de德国航天航空中心官方主页
www.dir.de/rd/index/Raumfahrtkalender.html德国及欧盟范围内有关德国航天活动的日程安排
www.esa.int欧洲宇航局主页
www.eads欧洲宇航与防卫公司主页
v美国航空与航天局主页
www.raumfahrer德国航天及天文学私人站点
的过程中排除两个相连的错误。若连续发生第三次运算错误，将导致整个系统的崩溃。
教育部学籍在线验证报告Kai Burmeister（曾为欧洲宇航与防卫公司DMS-R系统测试负责人，现任“哥伦布”项目经理）在为国际太空站俄罗斯段研发这套计算机系统时发现运用简单容错原则即可满足实际需要，因此在国际太空站上所安装的每套容错计算机系统仅有3个独立的运算核心组成。
表示听的词语R a k e r s目前正在进行新一代“太空架构计算机”（SPAICE，Space Infrastructure Computer）的研发。
这项研究依靠前代DMR-S系统的研究成果，进一步增加运算能力、缩小系统体积并加强模块化设计。但就下一代德国制造的容错计算机系统何时能在航天领域中获得实际应用，目前尚无人知晓。
责任编辑：谢晴xie_qing@chip
收稿日期：2007-10-19
通讯组件：含SoC
I/F控制器、局域网
（LAN）、控制器
局域网（CAN）和
PCI桥。
PMC插槽：可用于插入
其余扩展卡和第二颗处
理器。
CPU：Leon II FT AT697，频率：100MHz，运算能力：每秒2300万次浮点运算。256M B内存，冗余和抗辐射能力较前代强3倍。
32M B闪存，双倍冗余。PCI总线接口。
容错管理模块。P A I C E使用的处
器是时钟频率为100MHz的“Leon II FT AT697”，它的运算能力只相当于奔腾级别电脑。现在常见PCI总线被用来加速其通讯速度。
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