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神舟飛船用什麽操作系統

據了解,中國航天科技集團公司五院從2001年就開始研發星載計算機特有的操作系統——SpaceOS,並在2006年首飛成功。

那麽SpaceOS為何許人也呢?首先,我們要了解SpaceOS系統,那麽需要先了解航天飛船的計算機的特點。

航天器上的計算機將面臨來自太空的環境的巨大挑戰。在太空中,航天器的計算機將會遭到子、中子、重離子、電子的轟炸。同時“總劑量效應”和“單粒子效應”是兩種典型的太空射線對空間計算機造成的損害,也是星載計算機同其它地面計算機的最大挑戰。

並且,控制計算機要承受攝氏零下35度到70度的巨大變化,同時還要具有抗輻射、抗靜電、抗震動等能力。在考核試驗綜合應力時,壹面震動、壹面溫度急劇變化、同時多個條件加載,考驗產品的極限性能都要滿足。

不能關機、不能復位、不能初始化是航天器控制計算機的基本要求,地面上的通用計算機不可能做到壹直運行,總有開機、關機的時候,如果出錯,換個零件、升級壹下軟件都很容易實現,但是太空計算機如果出錯,不可能更換故障元器件,只能通過及時的故障診斷、故障隔離和系統恢復解決問題。1998年歐洲阿裏亞娜5號運載火箭失敗,2011年國外航天器失敗,都是由計算機系統錯誤導致的。

神州九號太空計算機(圖片來源新浪微博)

太空計算機的外觀與常見的商用計算機有著很大的不同。以神州九號太空計算機為例,它的外形是壹個堅固的經過特殊處理的金屬盒子,通過外露的接口與宇宙飛船各種設備相連接。這樣堅固的構造保證了在起飛和降落階段能夠承載瞬間巨大的“加速度”沖擊和劇烈的震動而不會損壞。並且整個太空計算機總重量的指標是十分苛求的——不能太重,大約是十幾千克吧。

但是,即使是這樣壹個簡樸的黑盒子,它的造價是我們常見的商用計算機的500倍以上。這就需要設計開發人員在工作中分外嚴格遵守操作流程。甚至有人開玩笑說,如果不小心燒毀壹個芯片,那麽壹輛奧迪車就沒了。

好了,介紹完硬件平臺,那麽我們就來說壹下SpaceOS

航天計算機的硬件造價非常高,但是其硬件配置在我們看來卻非常的低。據了解,502所從1998年開始研制星載計算機,從2006年,自主研發的SpaceOS操作系統成功運行,現在的神舟九號和天宮壹號使用的都是用的這個操作系統。

那麽接下來我們來解答上面的各種疑問。為何航天系統不采用Windows 或者Linux這些操作系統呢?

Windows 10

首先,我們需要了解到,家用操作系統與航天系統的要求並不相同,家庭電腦在多數情況下要求系統的均衡運行,能夠滿足我們日常的生活工作需求,例如同時運行多個程序而不影響系能,航天器的系統則不是這樣的,他更多的只是承擔某壹個重要的認為而已。

同時,Linux/Unix/Windows這些都是通用操作系統,所以其需要兼顧的功能太多,利用音樂播放,遊戲等等,所以其操作代碼非常復雜,這也使得操作系統的穩定性要差很多。航天器的計算機並不需要滿足這麽多功能,只要能夠完成所需的操作就可以了,這樣的設計同時也是為了減少系統出現故障的幾率。

而且,航天器的內存和CPU都非常弱,據稱,天宮壹號的CPU是10MHz的,內存是2M,這種配置跑Windows和Linux比較費勁,雖然采用Linux也並非不可能但要裁剪Linux內核確實太麻煩了。但那麽大量的裁剪,誰來保證裁剪後的系統的穩定性?

更致命的是,Linux不是壹個實時操作系統。航天飛船對計算機的要求必須是實時性,需要快速的反應人們的控制操作,航天系統對操作時間有這嚴格的要求,在太空中,壹毫秒的時間也可能對非常產生巨大的影響。Linux/Unix/Windows他們是民用的操作系統,其內核設計並沒有考慮實時性,所以他們並不適用於航天領域。

關於這款操作系統,很多人壹直在質疑SpaceOS操作系統是否屬於純國貨?

中國航天科技集團五院星載計算機首席專家華更新研究員總結說:“我國自主研發的空間計算機的操作系統SpaceOS,已經從引進、消化、吸收,逐步過渡到當前的自主可控。”

VxWorks

很多人質疑,SpaceOS主要內容是仿造美國風河系統公司的VxWorks653(653是產品名,並非版本號),那麽事實是否如此呢?SpaceOS還是自主研發呢?

之所以說系統是自主研制,這只是代表著這個系統的代碼是我國自己從頭開始寫的,但是在代碼編寫的過程中借鑒了現有VxWorks653系統的代碼。SpaceOS代碼非常少,其編寫起來也並不是很復雜,完全能夠實現國產,SpaceOS與其說是說是操作系統,實際就是壹套硬件管理程序而已。

那麽中國人未來能不能編寫出自己的桌面通用操作系統呢?

在我看來,其實,在操作系統方面國內並不缺少技術,技術人員外我們可以花大價錢從競爭對手來挖,但是需要我們了解的事,操作系統並不是壹個獨立的存在,他還需要壹個生態系統。Windows、安卓這些系統的成功,與其完善的生態系統有很大關系,我們即使能夠自己研發壹個操作系統,但是生態系統卻不是靠自己能夠解決的。

IT行業,看似壹個簡單的環境,其實牢固的基礎也起著巨大的作用,我國錯過了計算機基礎發展的黃金階段,這就需要後面我們來填補這個苦果,這個就與我國的鋼材市場壹樣,雖然我國能夠生產很多的鋼坯等初級產品,但是高端的鋼材卻需要進口。所以任何壹個產業,打牢基礎都是非常重要的壹件事。

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