航天804所正在研发抗辐照PowerPC处理器

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中国航天“芯”在太空展示高可靠性
刘伟亮 丁洁
版号 : 6
版名 : 聚焦航天
日期 : 20150204
期号 : 2812
副题 : ——国产P1750处理器计算机成功执行主任务
标题 : 中国航天“芯”在太空展示高可靠性
作者 : 刘伟亮 , 丁洁

        2013年10月25日,实践十六号卫星成功发射,装载着国产P1750处理器的两台核心计算机开始了他们的漫漫征程。至今,距离发射成功已一年多,国产P1750处理器运行稳定、性能良好。

        这是中国航天首次采用国产处理器芯片作为执行主任务的计算机,两代航天人20年的坚持使中国航天“芯”计算机自主可控迈出了跨越性、标志性的一步。

        初期:引进与跟随策略

        国际知名的美国宇航局和欧空局三代空间处理器发展趋势依次为1750A(3MIPS)、RAD6000(35MIPS)和高端的RAD750(200MIPS)。

        美国宇航局在轨运行的以三代处理器GSVC1750、RAD6000和RAD750为核心的标准单板计算机已超过600台,其中1750系列的就有180多台。

        欧空局使用的处理器一直以美国宇航局为参考,处理性能也与美国宇航局使用的相当。

        1994年,八院804所研制了我国第一台采用进口P1750CPU套片的高可靠宇航计算机,随后的发展一直跟随美国宇航局和欧空局的脚步。

        此后,1750系列星载计算机在八院各系列卫星上得到了全方位的应用,在轨运行期间从未发生故障,在技术的掌握上,不论硬件还是软件都有了深入和彻底的掌握。

        中期:克服困难实现国产化

        2008年,处理器获取遭遇瓶颈,使航天计算机的研发陷入了巨大困境,一些计算机的处理器只能依靠剩余的库存芯片来维持,多方疏通也未能使供应渠道有任何改变,随之而来的是漫天要价和不切实际的承诺。

        面对严峻的形势和巨大的压力,804所的年轻人非但无所畏惧,还被激发了无穷的斗志,他们要走自主可控的国产化芯片道路。

        为什么能有这样的底气?早在十年前804所就紧跟航天领域的发展趋势,着手进行国产P1750CPU芯片的应用验证。在总装备部的支持下,由深圳国微设计、中电58所研制,804所全程参与芯片各项性能验证和考核的宇航用基于SOI工艺的国产P1750套片(SM1750、SM1753、SM1754)终 于 在2007年定型。

        基于国产P1750星载计算机先在遥感一号卫星、风云三号卫星的搭载验证成功,试验四号卫星国产P1750载荷计算机也重点考核了SM1750套片。在高保真项目中,八台国产P1750计算机在系统地面半物理平台上进一步得到充分验证。

        真正标志着国产P1750成功应用的是实践十六号卫星的发射。国产P1750处理器作为姿轨控计算机和数管计算机的主控处理器,以完美的成绩充分展示了高可靠的性能,为后续风云三号、快速响应及其他新型号计算机中使用国产P1750芯片奠定了坚实的基础。

        近期:架构通用化

        通用化、模块化的设计理念在804所宇航计算机中已逐步推广和深入。

        国产P1750计算机正是基于标准模块化构建,由CPU A板、CPU B板、部分I/O板、母板、机箱结构件组成。电源板、CPU板和部分I/O板可以通用。冗余备份的A与B电路设计相同,他们具有各自独立的电源和总线,母板提供A/B计算机内总线信号通道,总线信号定义做到通用化。机箱结构取消了机箱内电缆,改善抗干扰性能,提高单机可靠性。

        国产P1750处理器模块在设计时采用FPGA作为处理器空间映射、功能扩展的桥,以FPGA来匹配高速处理器与低速存储器、功能IO的时序。

        在这种架构下,只要定义了CPU访问I/O功能模块的标准总线,CPU板和I/O功能板在设计上就相对比较独立。

        按照接口类型进行的模块划分如表1所示。国产P1750计算机形成的标准模块可以组合成不同接口需求的星载计算机。

        未来:具备高性能和高可靠性

        从P1750核心处理器的国产化历程来看,在国产化芯片自主可控方面,只要一个器件不国产化,那么我国宇航领域就存在禁运风险,影响产品研制,进而严重影响国家安全。

        在统一应用方面,八院宇航计算机既可以面向数管计算机应用,也可以面向控制计算机应用,后续还要面向载荷计算机应用。以上两个方面是宇航计算机发展的必然趋势。

        随着宇航计算机功能的日益增多和高速率的处理需求,PowerPC将是今后八院宇航计算机处理器的首选。该处理器由于具备高性能和高可靠的特征,在国外已经在宇航项目上应用。

        基于PowerPC的宇航计算机的应用更需要关注的是外围接口和软件应用以符合航天的高性能抗辐照综合电子产品。同时也要与0.13um SOI工艺线的相互配合,并形成针对抗辐照处理器的开发套件及开发环境等。

        目前具有804所自主知识产权的抗辐照PowerPC处理器正在研发中,预计2016年底完成。先期开展的国产PowerPC内核芯片搭载验证模块已定于今年进行在轨考核。
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中国航天“芯”在太空展示高可靠性
刘伟亮 丁洁
版号 : 6
版名 : 聚焦航天
日期 : 20150204
期号 : 2812
副题 : ——国产P1750处理器计算机成功执行主任务
标题 : 中国航天“芯”在太空展示高可靠性
作者 : 刘伟亮 , 丁洁

        2013年10月25日,实践十六号卫星成功发射,装载着国产P1750处理器的两台核心计算机开始了他们的漫漫征程。至今,距离发射成功已一年多,国产P1750处理器运行稳定、性能良好。

        这是中国航天首次采用国产处理器芯片作为执行主任务的计算机,两代航天人20年的坚持使中国航天“芯”计算机自主可控迈出了跨越性、标志性的一步。

        初期:引进与跟随策略

        国际知名的美国宇航局和欧空局三代空间处理器发展趋势依次为1750A(3MIPS)、RAD6000(35MIPS)和高端的RAD750(200MIPS)。

        美国宇航局在轨运行的以三代处理器GSVC1750、RAD6000和RAD750为核心的标准单板计算机已超过600台,其中1750系列的就有180多台。

        欧空局使用的处理器一直以美国宇航局为参考,处理性能也与美国宇航局使用的相当。

        1994年,八院804所研制了我国第一台采用进口P1750CPU套片的高可靠宇航计算机,随后的发展一直跟随美国宇航局和欧空局的脚步。

        此后,1750系列星载计算机在八院各系列卫星上得到了全方位的应用,在轨运行期间从未发生故障,在技术的掌握上,不论硬件还是软件都有了深入和彻底的掌握。

        中期:克服困难实现国产化

        2008年,处理器获取遭遇瓶颈,使航天计算机的研发陷入了巨大困境,一些计算机的处理器只能依靠剩余的库存芯片来维持,多方疏通也未能使供应渠道有任何改变,随之而来的是漫天要价和不切实际的承诺。

        面对严峻的形势和巨大的压力,804所的年轻人非但无所畏惧,还被激发了无穷的斗志,他们要走自主可控的国产化芯片道路。

        为什么能有这样的底气?早在十年前804所就紧跟航天领域的发展趋势,着手进行国产P1750CPU芯片的应用验证。在总装备部的支持下,由深圳国微设计、中电58所研制,804所全程参与芯片各项性能验证和考核的宇航用基于SOI工艺的国产P1750套片(SM1750、SM1753、SM1754)终 于 在2007年定型。

        基于国产P1750星载计算机先在遥感一号卫星、风云三号卫星的搭载验证成功,试验四号卫星国产P1750载荷计算机也重点考核了SM1750套片。在高保真项目中,八台国产P1750计算机在系统地面半物理平台上进一步得到充分验证。

        真正标志着国产P1750成功应用的是实践十六号卫星的发射。国产P1750处理器作为姿轨控计算机和数管计算机的主控处理器,以完美的成绩充分展示了高可靠的性能,为后续风云三号、快速响应及其他新型号计算机中使用国产P1750芯片奠定了坚实的基础。

        近期:架构通用化

        通用化、模块化的设计理念在804所宇航计算机中已逐步推广和深入。

        国产P1750计算机正是基于标准模块化构建,由CPU A板、CPU B板、部分I/O板、母板、机箱结构件组成。电源板、CPU板和部分I/O板可以通用。冗余备份的A与B电路设计相同,他们具有各自独立的电源和总线,母板提供A/B计算机内总线信号通道,总线信号定义做到通用化。机箱结构取消了机箱内电缆,改善抗干扰性能,提高单机可靠性。

        国产P1750处理器模块在设计时采用FPGA作为处理器空间映射、功能扩展的桥,以FPGA来匹配高速处理器与低速存储器、功能IO的时序。

        在这种架构下,只要定义了CPU访问I/O功能模块的标准总线,CPU板和I/O功能板在设计上就相对比较独立。

        按照接口类型进行的模块划分如表1所示。国产P1750计算机形成的标准模块可以组合成不同接口需求的星载计算机。

        未来:具备高性能和高可靠性

        从P1750核心处理器的国产化历程来看,在国产化芯片自主可控方面,只要一个器件不国产化,那么我国宇航领域就存在禁运风险,影响产品研制,进而严重影响国家安全。

        在统一应用方面,八院宇航计算机既可以面向数管计算机应用,也可以面向控制计算机应用,后续还要面向载荷计算机应用。以上两个方面是宇航计算机发展的必然趋势。

        随着宇航计算机功能的日益增多和高速率的处理需求,PowerPC将是今后八院宇航计算机处理器的首选。该处理器由于具备高性能和高可靠的特征,在国外已经在宇航项目上应用。

        基于PowerPC的宇航计算机的应用更需要关注的是外围接口和软件应用以符合航天的高性能抗辐照综合电子产品。同时也要与0.13um SOI工艺线的相互配合,并形成针对抗辐照处理器的开发套件及开发环境等。

        目前具有804所自主知识产权的抗辐照PowerPC处理器正在研发中,预计2016年底完成。先期开展的国产PowerPC内核芯片搭载验证模块已定于今年进行在轨考核。


94年产品的国产化,太惨了吧,20多年前的老东西啊。龙芯2的抗辐照芯片难道还不如这货?

94年产品的国产化,太惨了吧,20多年前的老东西啊。龙芯2的抗辐照芯片难道还不如这货?
什么时候把我电脑上的intel inside CORE i7换成loongson inside GODSON X
希望不是有生之年系列
莫得办法操美帝粑粑的后路不容易
x86授权不好弄,难道power的授权就好弄?
zjdhn 发表于 2015-2-9 15:38
莫得办法操美帝粑粑的后路不容易
那是你粑粑 不是我们的
太空里无法使用intel芯片?? 现在手机的CPU芯片也要比94年的CPU强大无数倍啊!!怪不得我们的卫星性能没法和西方比。
PowerPC 目前最NB的授权是苏州国芯的C9000, 基于PowerPC 476,可以跟ARM A9差不多吧。

http://www.china-core.com/news/html/?60.html

2014年6月,苏州国芯发布CCFC9000双核平台芯片。CCFC9000是苏州国芯基于PowerPC指令集架构自主设计的一款高性能双核SoC平台芯片,其中C9000 CPU运行频率达到1GMHz,具备PCI-E,SATA,USB,千兆网口等高速接口,集成LCD显示控制器及接口,适用于网络通讯、系统控制、高速信号处理、存储及航空等应用领域。
   作为完全兼容PowerPC的指令的C*Core C9000 CPU,CCFC9000支持国际主流厂家,如WindRiver,Green Hills,Epoc32,Lauterbach和Eclipse等公司的开发工具,支持Linux和VxWorks等操作系统,并和国内相关单位合作,支持国内自主操作系统。
   CCFC9000芯片是国内首款正向设计的高性能PowerPC SoC芯片,达到MPC8系列芯片的性能,它的发布为相关应用的芯片选型提供了完全自主可控的可选方案。
太空里无法使用intel芯片?? 现在手机的CPU芯片也要比94年的CPU强大无数倍啊!!怪不得我们的卫星性能没法 ...
除了空间站里的个人笔记本,似乎真没有inte|的芯片,死机了不是闹着玩的。
禁运是个喜闻乐见的事情。如果不禁运,土鳖就没有进步的动力。禁运的结果,世界上就只有两个国家了,一个中国、一个外国。
yuhongpans 发表于 2015-2-9 15:42
太空里无法使用intel芯片?? 现在手机的CPU芯片也要比94年的CPU强大无数倍啊!!怪不得我们的卫星性能没法 ...
太空里的工作环境要恶劣的多, 高能粒子太多了. 所以要做抗辐射
2012918 发表于 2015-2-9 16:00
禁运是个喜闻乐见的事情。如果不禁运,土鳖就没有进步的动力。禁运的结果,世界上就只有两个国家了,一个中 ...
反过来想, 不觉的很悲哀吗? 在一个笼子里面, 坐井观天.
你是说谁在笼子里,美国人吗。
人类的灯塔吗,哈哈哈哈
抗辐照的芯片线宽不能太低,频率不能太高,所以Intel的工艺用不上的。
太空里无法使用intel芯片?? 现在手机的CPU芯片也要比94年的CPU强大无数倍啊!!怪不得我们的卫星性能没法 ...
爱抚娘娘的是286水平的,崭新的35是奔腾水平的。。
小白求教,为什么自己不能开发出指令集架构,非要别人搞出来后再让别人授权?
反过来想, 不觉的很悲哀吗? 在一个笼子里面, 坐井观天.
互联网最近tg封杀的比较狠,真实现了全国局域网这才是坐井观天,否则只要鼻子闻着点味就会通过各种手段获取消息,这是搞技术的通病。

不过我看gfw这趋势很不妙啊,有闭关锁国的影子,区别是当年因为海路的危险,而现在则是网上威胁,我怀疑自从修了长城得到甜头后,面对外界挑战习惯性的选择闭关据守了
a4nder 发表于 2015-2-9 17:15
互联网最近tg封杀的比较狠,真实现了全国局域网这才是坐井观天,否则只要鼻子闻着点味就会通过各种手段获 ...
不可能 说到底所有民用的技术和产品还是要在市场上竞争的 而军用的本来也是封闭的 GFW影响的也就是宣传口的战斗力罢了 目前看宣传口的战五渣 有没有GFW都是被动挨打的局面
cj3d5by 发表于 2015-2-9 17:07
小白求教,为什么自己不能开发出指令集架构,非要别人搞出来后再让别人授权?
指令集相当于行业标准,高端企业玩行业标准,这不是吹牛。

cj3d5by 发表于 2015-2-9 17:07
小白求教,为什么自己不能开发出指令集架构,非要别人搞出来后再让别人授权?
人家这几十年的努力和发展是实实在在的。

相关的硬件,软件,相关的领域的技术人才、各个方面累积的东西都是基于当前已有的结构。
你搞了新的也基本落后人家几十年,而且还得面对没法发展空间的问题...
a4nder 发表于 2015-2-9 17:15
互联网最近tg封杀的比较狠,真实现了全国局域网这才是坐井观天,否则只要鼻子闻着点味就会通过各种手段获 ...
要看封杀的是啥啊,你见过哪里封锁技术信息了?这也能联想到一起,强大。
netxiao1 发表于 2015-2-9 16:41
反过来想, 不觉的很悲哀吗? 在一个笼子里面, 坐井观天.
就这样还整天说我们山寨、偷窃呢。
powerpc航空方面很早就在用,貌似歼10用的就是这货。航天上也是很早就在用powerpc吧,这篇稿子只是说在研发新版升级型号的powerpc吧。
实践九号卫星基于“彗星二号”可编程逻辑电路在轨测试顺利通过总结评审

信息来源:十一室 黄志洪        更新时间:2013/06/08

2013年5月29日,中国科学院电子学研究所可编程芯片与系统研究室(十一室)承担的实践九号B星基于“慧芯二号”可编程逻辑电路在轨测试任务总结评审大会在北京召开。

总装电信部航天局、总装航天研发中心、中国科学院重大科技任务局等单位的相关领导出席了总结评审会,中科院电子所所长吴一戎院士出席并致辞。

总结评审会专家组成员分别来自中科院声学所、自动化所、航天五院物资处可靠性中心、航天东方红卫星有限公司、航天五院503所、航天八院804所、中国电科29所、空军装备研究院通信所、国防科技大学、科电航宇公司等多家单位。以中科院声学所侯朝焕院士为组长的专家组认真听取了项目负责人杨海钢研究员所做的芯片在轨测试总结汇报,并审查了相关技术文档、测试报告,认为“慧芯二号”可编程逻辑电路成功完成了所负责的在轨数据处理任务,各项指标均达到和部分超过任务书规定目标,一致同意通过评审。

实践9号A/B卫星是民用新技术试验卫星系列规划中的首发星,于2012年10月中旬在中国太原卫星发射中心,以“一箭双星”方式被成功发射升空送入既定运行轨道。中科院电子所负责研制的“慧芯二号”芯片是国内自主研制的同等规模可编程逻辑电路首次作为有效载荷搭载上星。

在轨期间,对“慧芯二号”实现的高可靠数据存取功能进行验证,器件功能正常,未发生功能中断或闩锁现象,卫星返回的实验测试数据和地面试验预估的在轨单粒子翻转概率具有良好的一致性。基于“慧芯二号”可编程逻辑电路应用验证板资源,利用率超过70%,通过连续一个月的在轨数据分析,器件在复杂空间环境下无读写不一致、复位和超时等异常现象,在深空轨道上成功完成了数据处理任务。

此次搭载试验,实现了国产大规模可编程逻辑电路的空间在轨验证,突破了大规模可编程逻辑电路空间应用的核心关键技术,属国内首次。在轨试验的成功,是国产可编程逻辑电路航天应用道路上的重要里程碑,标志着我国在轨卫星系统载荷的基础研制能力的进一步提升,对航天装备核心元器件国产化和自主可控保障有着重要的意义。
http://159.226.65.39/11/webpages/Z2013HX2H.html
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这个应该是FPGA吧?
2012918 发表于 2015-2-9 16:00
禁运是个喜闻乐见的事情。如果不禁运,土鳖就没有进步的动力。禁运的结果,世界上就只有两个国家了,一个中 ...
还真是,自古以来兔子就不怕苦怕安逸。。
cj3d5by 发表于 2015-2-9 17:07
小白求教,为什么自己不能开发出指令集架构,非要别人搞出来后再让别人授权?
就好比你非要说大家都听不懂的语言,结果别人的知识你学不会,你的发明人家也听不懂。指令构架就是一套标准,要是你自说自话跟其他人不兼容,那么大量的软件你就没法用,人家因为软件没法用,也就不爱买你的芯片。
就好比你非要说大家都听不懂的语言,结果别人的知识你学不会,你的发明人家也听不懂。指令构架就是一套标 ...
照这个趋势,是不是永无出头之日了。
cj3d5by 发表于 2015-2-9 19:01
照这个趋势,是不是永无出头之日了。
做服务的不如做产品的,做产品的不如做技术的,做技术的不如做标准的,做标准的不如做信仰的。

当然了,可以绕开标准,使其边缘化。过去欧美女士要固定发型,需要用发网来固定,那么这个发网让然是越细越好,这样才不会产生视觉干扰。大家都在用力想,如何把网丝变得纤细。直到有家公司发明了发胶,以前的一切努力,所有的专利,所有的技术标准,全都白费了。
netxiao1 发表于 2015-2-9 16:41
反过来想, 不觉的很悲哀吗? 在一个笼子里面, 坐井观天.
坐井观天?西方还天天炒作中国网络威胁论,说中国偷了他的f35和各种这样那样的,老说中国是抄袭大国.
中国知道什么是自己想要的,什么是垃圾。
八院各系列卫星
yuhongpans 发表于 2015-2-9 15:42
太空里无法使用intel芯片?? 现在手机的CPU芯片也要比94年的CPU强大无数倍啊!!怪不得我们的卫星性能没法 ...
这类设备更多使用专用硬件
94年产品的国产化,太惨了吧,20多年前的老东西啊。龙芯2的抗辐照芯片难道还不如这货?
没相应抗辐照工艺支撑,貌似美国宇航用的也不高。
记得有个新闻就是讲美国很多宇航设备用的8086,也快断货了,有人找华强北帮忙
太空里无法使用intel芯片?? 现在手机的CPU芯片也要比94年的CPU强大无数倍啊!!怪不得我们的卫星性能没法 ...
注意?这是抗辐照工艺,全球没有几家有,我们也是才补上不久!
就是美帝粑粑的宇航设备也无法用太高级的cpu的!!
反过来想, 不觉的很悲哀吗? 在一个笼子里面, 坐井观天.
笼子和井还真不一样!
再说笼子是西方强加的!
小白求教,为什么自己不能开发出指令集架构,非要别人搞出来后再让别人授权?
那是商业用!军用,呵呵,有种来收我的授权费啊?
互联网最近tg封杀的比较狠,真实现了全国局域网这才是坐井观天,否则只要鼻子闻着点味就会通过各种手段获 ...
呵呵,技术不用gfw来封,西方自己就已经再磊墙了,但是也经不起我们钻啊!
再说,gfw封的都是什么东西呢?你见过那条科技新闻被封的?
yuhongpans 发表于 2015-2-9 15:42
太空里无法使用intel芯片?? 现在手机的CPU芯片也要比94年的CPU强大无数倍啊!!怪不得我们的卫星性能没法 ...
嵌入式对时间响应要求很高 CISC不满足这个要求 只能选择 RISC  ARM 和 power PC都是针对嵌入式做了相应优化的

94年产品的国产化,太惨了吧,20多年前的老东西啊。龙芯2的抗辐照芯片难道还不如这货?
上下嘴唇一碰就做出来了?龙芯抗福照?你先看看有没有宇航的mips芯片
什么时候把我电脑上的intel inside CORE i7换成loongson inside GODSON X
希望不是有生之年系列
如果你愿意用linux,你现在就可以换GODSON INDIDE。
好像2005之前的苹果电脑,包括笔记本和台式机、服务器都是清一色的powerpc,由ibm生产。
都是属于频率不高,但效率很高的类型。
后来苹果发现ibm实在没有实力或者没有精力来提升cpu的效能。才咬牙换intel。当然,intel没有让苹果失望。
最近听说苹果在打主意把笔记本和台式机都换成arm的cpu。

总的来说,powerpc是不错的cpu。毕竟军队用的要求稳定性,性能其次。