[科普中国]-航空航天计算机

航空航天计算机其主要是充分利用微电子技术的快速发展，让大型航空电子系统的多个子系统通过统一的网络连接，共享由若干种标准模块构成的资源。

航空航天计算机体系架构对于飞机飞行控制计算机、导弹制导控制计算机和星载计算机这3种典型的航空航天嵌入式计算机，首先对它们的体系架构进行分析，找出它们的共性技术。这些计算机的架构示意图如图1所示，主要架构特征如表1所列。

航空航天领域的嵌入式计算机因其承载平台特性、可靠性要求、功能复杂性等的不同而表现出多种多样的体系架构。尽管如此，它们之间仍然存在相通的技术特点。首先是模块化，或者说，以外场可更换模块（LRM）作为基本的硬件构件。这些模块往往不是完整的计算机，包括处理模块、I/O模块和网络交换模块等形式。LRM可以参加系统运行，也可以在其他LRM工作的同时脱离系统进行诊断，甚 至 可 以 下 电 更 换LRM再恢复参与系统工作。通过诊断问题模块和替换模块的方法使计算机系统的可维护性得到提高。

其次是以数据网络为中心。网络历来是计算机系统的基础设施，发展成高速确定的网络有AFDX、光纤通道（FC）、Space Wire总线和TTE总线等。再次是综合化，加强信息共享程度，系统(模块)实现了原来多个系统（模块）的功能1。

飞行器载体很大程度上决定了嵌入式计算机的架构设计，上述3种嵌入式计算机都涉及飞行控制，但是它们之间的差异显著。对于使用时间和频度有限的载体（如导弹），嵌入式计算机需要着重控制生产成本，表现为集约化设计，尽量合并相同的功能，使机体紧凑。对于使用时间长或者使用次数多的载体（如飞机），嵌入式计算机更强调可靠性和可维护性，往往用到余度设计的方法来保证系统有很长的使用寿命。而这两种努力方向都可以看作是对嵌入式计算机全寿命周期内的成本控制。

航空航天计算机的共性技术除了模块化等技术特点外，典型航空航天嵌入式计算机在架构方面的共性技术还有：

采用商用货架产品（COTS）。元器件、处理器、存储器等采用 COTS，有效地降低生产成本。应用 COTS技术和组件有着诸多优势，如减少专用器件、组件或模块、软件数量，兼容性好，技术先进，技术支持良好等。

遵循开放性标准。遵循开放的接口规范、总线协议等，便于系统的扩展、升级或者功能重构。借助开放性的标准，系统设计者能够方便地在多个厂商、多种产品渠道中选择产品进行系统集成。

本词条内容贡献者为:

王慧维 - 副研究员 - 西南大学