为什么玉兔号内存只有256MB?
要知道,美国20世纪发射的阿波罗11号制导计算机的运行内存才不到4k,存储空间才72k,即使是21世纪的玉兔号内存也才256M。很多人喜欢将玉兔号、阿波罗号的计算机内存与手机甚至个人电脑相比较,以为像登月这么伟大、这么复杂的任务得需要几百上千G的内存,其实这都是误解。可以这么说,市面上的华为、小米也好,苹果手机也好,存储空间都是512G起步,是阿波罗计算机存储容量的700万倍,手机无论是运行内存还是存储空间都能把阿波罗摁在地上碾压。
除了内存外,阿波罗号计算机芯片运行速度只有0。43MHz,天宫一号上的CPU主频也就10Mhz,美国好奇号火星车上的CPU主频也只有200Mhz。而手机芯片的单个核心运行速度就达到了2。86GHz。更不用说iPhone12的A14芯片架构可容纳约116亿个晶体管,每秒可处理22。6亿个指令,这比阿波罗的导航计算机快了近10亿倍。
但是,为什么这些复杂的航天任务都不用更先进、更大的存储器和芯片呢?这篇文章,站长就带大家聊聊这个话题。宇航级芯片更关注稳定性
电脑、手机、电视等消费品上所用的芯片为消费级芯片,像工业机器人、各种工控设备商用的是工业级芯片,而玉兔号等航天产品上用的芯片为宇航级芯片。由于这三种芯片所用的场景不同,所关注的性能就不一样。
就宇航级芯片来说,最关心的莫过于稳定性了,而关系到稳定性指标的,则是抗干扰能力、抗高温低温能力、抗辐射能力和功耗大小了。抗高温、抗低温能力
我们以抗高温、抗低温能力举个例子。
玉兔号所处的月球因为没有大气的保护,那里的温度取决于太阳的光照,由于不存在空气散热,受光面和被光面温差非常大,白天最高温度为160,而到了夜间最低可达180,因此,玉兔号为了能在这个温度范围下继续工作,所用芯片的耐温阈值必须达到180度160的范围(玉兔号上是有太阳板电池进行保温的,实际温度范围稍微好点)。
而我们使用的手机,所用的芯片在大约10C以下或50C以上就难以正常工作,更别说在零下180度的环境下使用了。
正是因此,商业级、工业级、军品级、宇航级CPU有着不同标准。由于各种测试非常多,数据指标也非常细,这里仅就工作温度(存储温度范围更宽)做罗列:
商业级CPU的工作温度为070。
工业级CPU的工作温度为4085。
军品级CPU的工作温度为55125。
宇航级CPU不仅在工作温度上有着不亚于军品级CPU的水准,而且还有抗辐射等方面的要求。抗辐射能力
在太空环境中,宇宙辐射是不可避免的,而宇宙辐射恰恰会对CPU造成损坏。
我们知道,微电子器件中的数字和模拟集成电路的辐射效应一般分为总剂量效应(TID)、单粒子效应(SEE)和剂量率(DoseRate)效应。总剂量效应源于由光子、质子和中子照射所引发的氧化层电荷陷阱或位移破坏,包括漏电流增加、MOSFET阈值漂移,以及双极晶体管的增益衰减。
SEE是由辐射环境中的高能粒子(质子、中子、粒子和其他重离子)轰击微电子电路的敏感区引发的。在PN结两端产生电荷的单粒子效应,可引发软误差、电路闭锁或元件烧毁,SEE中的单粒子翻转会导致电路节点的逻辑状态发生翻转。
剂量率效应是由甚高速率的或射线,在极短时间内作用于电路,并在整个电路内产生光电流引发的,可导致闭锁、烧毁和轨电压坍塌等破坏。
上述几种情况都会导致芯片损毁。
有人用华为Mate10手机做过抗辐射实验,实验中手机被钒钾铀矿(有放射性)照射了大约6小时,屏幕上就出现了明显的带状亮斑,输入法也无法打出正确的字了,显然,手机芯片已经受到了辐射干扰。
而宇航级CPU则通过一系列手段实现了抗辐射加固设计,包括材料设计、系统设计、结构设计、电路设计、器件设计、封装设计、软件设计等都有硬性指标。中国的宇航级芯片超越俄罗斯、追平美国
我们国家的宇航级芯片设计之路起步较晚,在很长一段时间处理器大多依赖进口,国产的人造卫星也大多使用进口CPU。
而美国为首的西方国家严格限制高性能的宇航级和军品级CPU的出口,使我国星载计算机的研制受到很大的限制。
此后,我们国家科技人员采用两条路线分别进行了宇航级芯片开发,一条是自主研发路线,一条是引进开源代码或逆向路线。
引进代码后进行逆向研发,这条路稍微简单一些,也涌现了一批代表性成果,如应用于航天的386EX芯片,被用于遥感X号、风云X号、试验X号等卫星的国产版P1750等。不过,由于这些开源代码往往技术落后,大多存在性能偏低的问题。
而进行自主研发路线虽然经常碰壁,但有一个好处,那就是具备自主的技术迭代能力。2015年发射的北斗双星实现了100采用国产CPU,在北斗双星上搭载了龙芯1E和龙芯1F,性能指标为200MIPS。龙芯1E和龙芯1F的售价仅为几万元一片,比当时西方出售给中国的宇航级芯片ATMELAT697便宜将近5倍(ATMELAT697芯片30万一片,嫦娥四号用的就是ATMELAT697)。
在2017年,龙芯1E300问世,使用64位双发射GS264处理器核,128位向量,增加Spacewire总线,主频200Mhz,400MIPS,这个指标已经达到美国高端抗辐照芯片的水平。目前该芯片已经在成都某所、上海某所的光纤陀螺、太阳敏感器、地球敏感器等进行了使用。
正是由于中国龙芯1E300等的研制成功,在2019年的莫斯科航展上,前俄罗斯副总理、俄航天国家集团公司总经理德米特里罗戈津表示,俄罗斯希望从中国购买微电子设备,以更新老旧的俄罗斯电子装备。结论
综上所述,手机、电脑上的芯片虽然运算能力更强,但宇航级芯片更追求性能稳定可靠,它的执行程序被各种条件所限制,并没有手机的图像渲染、AI控制等各种场景计算,因此,200M的内存对于航天器来说完全够用了。
这里是科学驿站,我是站长,华中科技大学物理学博士,是一名热爱科学、热爱分享的科普答主,同时也是科学领域优质创作者、今日头条青云获奖者,如果我的文章有帮助到你,欢迎点赞和关注哦。
事实上的确如此,我国嫦娥三号月球探测器的玉兔号月球车计算机系统内存只有256MB,做为新世纪电子时代的高科技空间探测器,为什么玉兔号的内存只有256MB?其实答案很简单因为够用了!
科学技术发展到当下水平,一部价值几千块的手机的内存都已经超过1GB,而做为工程总投资相当于4亿美元的探月工程,却给玉兔号月球车搞了一个内存只有256MB的低配计算机系统,这确实让人很难理解。
我们先来了解一下玉兔号:玉兔号月球车的总质量为140千克,造型呈长方形盒状,长1。5米,宽1米,高1。1米,搭载了包括红外成像光谱仪、激光点阵器、计算机控制系统在内的10多套科学探测仪器,行走部由六轮独立驱动,四轮独立转向系统构成,使用电动机驱动,系统用电主要电能由太阳能电池帆板供应,备用电源是一个钚238同位素燃料电池(核电池)。
可见玉兔号是一个由大量电子、电气电器设备高度集成的探测器,这就意味着它将十分耗电,如果计算机系统配置太高,那么功耗一定会上升,这无疑会增加供电系统的负担,这恐怕也是玉兔号最高行驶速度只有200米小时的原因。
另外还有一个不可忽视的原因,那就是散热问题,配置越高的计算机功耗就越高,随之而来的问题就是系统散热难以解决,因为月球是没有空气的,这就意味着系统散热不可能像在地球一样通过风扇、散热片进行散热。
举个例子:我们的手机如果长时间运行大型游戏,那么在很短的时间内就会发烫,这就是手机的金属外壳正在吸收手机的系统热能向空气散热的现象,如果我们把手机放到空调出风口处吹风,那么发烫的手机将会在几分钟内恢复到正常状态。
很显然,月球上并不具备使用空气来为系统进行散热的条件,因此使用低配计算机系统可以起到降低功耗,从而降低系统发热量,进而起到提高系统可靠性的作用。
月球除了没有空气可供散热以外,温度环境十分恶劣,昼夜温差极大,太阳光螚照射到的地方温度高达127,到了夜间时温度又骤降至183。
因此玉兔号包括计算机系统在内的各个电子设备除了考虑散热以外,还需要考虑到保温,而对于电子设备而言,散热和保温是相互矛盾的。
下图为大型空间探测器使用的超大钚238同位素燃料电池,它的特点是持续供电时间长,但是输出功率很小,而且核反应发电时会发出热量,这一点在夜间可以起到为探测器加热的作用,但是一到白天就产生了令人头疼的散热问题,所以玉兔号需要搭载尽可能小的俄制钚238同位素燃料电池,包括计算机系统在内的搭载设备也要尽可能降低功率消耗,256MB的低配计算机系统正好适用,配置太高功率消耗就会升高,保温和散热问题就很难解决。
玉兔号的计算机系统在满足性能需求的前提下没有必要搞高配,配置越高,散热要求就越高,以此同时保温手段也就越复杂,最后势必会造成系统运行可靠性的降低。
举个例子:手机的正常运行温度环境为2045,极限温度分别为低温55和高温90,当环境温度低于55或高于90时,手机就会保护性关机。
如果强行运行,低温环境中计算机系统的硅质半导体元器件的导通性就会发生改变,无法正常导通和截止;高温环境中硅质半导体元器件会发生击穿现象。
所以在特殊用途中对计算机系统的要求是可靠性性能,比如说像玉兔号这样的空间探测器、军用计算机系统、工业计算机系统等等,为了提高可靠性,这些特殊用途的计算机系统配置都会非常低,且尽量运行简单的软件程序。
我们用先进的F22战斗机来例举:在F35和歼20问世之前,F22战斗机是世界上最先进的第四代隐身战斗机,单价采购价格约为1。5亿美元。
然而就是这样的集各种黑科技于一身的战斗机,其机载计算机系统(CIP系统)的配置却十分落后,CPU性能只相当于Intel80486的水平,而内存则只有128MB(升级后达到600MB)。
下图为俄制苏35战斗机的机载计算机,苏35战斗机属于三代半战斗机,是最先进的第三代重型战斗机,然而它的机载计算机内存却只有60G,CPU更是低赫兹单核心,说它比8G1TB内存的智能手机落后毫不为过,但是它的可靠性确实无与伦比的,特殊用途的计算机永远要求可靠性性能。
如果仅从配置高低的角度来看,这样的配置水平只相当于现在几百块一部的老年人专用手机,然而就可靠性而言,任何手机都无法与之相比,因为仅环境温度适应性一项就相差甚远。
比如说F22的机载计算机可以在55165环境中正常运行,在这样的环境里,别说是老年机了,就是一万多块的高性能手机连正常开机都无法做到。
除此之外是性能需求决定了玉兔号不需要高配置的计算机系统,做为月球探测器,它只执行一些简单的指令操作,智能程度是很低的,所以加载不了太大的软件程序。
比如说如果地球控制人员需要玉兔号月球车对某一块月岩进行光谱分析,假设使用光谱仪以及分析展开动作的软件程序为A,那么地球控制人员只需要向鹊桥中继通信卫星发送执行A程序的指令。
然后鹊桥中继通信卫星再向玉兔号月球车发出指令消息,玉兔号收到指令以后,计算机系统就开始执行该指令相对应的程序,完成光谱仪对月岩目标的分析,然后将结果压缩打包发送给鹊桥,最后传到地球控制站解析。
它们的工作原理是这样:上位管理计算机(地球控制站)通信基站(鹊桥通信中继卫星)下部实时控制计算机(玉兔号月球车)。
可见月兔号本质上是一个超远程遥控探测装置,计算机系统不需要运行太复杂的程序,125MB的内存已经全满足了使用要求,像这样一个子任务程序文件可能只需要160kb的内存空间。
相比之下我们使用的智能手机运行的各种程序就复杂多了,既要运行基本的通信功能,还要运行办公程序、购物程序、游戏程序、影音程序、拍摄拍照程序、人机对话智能程度等等等等,都需要在一部手机上完成,一个网络游戏的系统程序或许就要占用几个G的内存,没有大一点的内存空间还真玩不转。
下图为铝冶金中使用到的工业控制计算机主机箱,应用在铝电解槽智能控制系统中的上位管理计算机,一台这样的计算机能够控制200300台铝电解槽的下部实时控制计算机运行,而它的内存仅为60G,虽然配置极低,但是性能特别可靠,连续运行10年都不会出现任何问题,这一点是任何家用高配电脑无法相比的,更不是区区手机能相提并论的。综上所述我们可以得出这样的结论
第一、玉兔号月球车内存只有256MB的原因是它使用了低配计算机系统,而使用低配计算机系统的原因是降低功耗和提高运行可靠性。
第二、大多数特殊用途的计算机系统都采用低配,它们涵盖了空间探测器、高性能军用飞机、军事装备、工业计算机控制系统等,这些用途对计算机系统的要求是可靠性性能。
第三、做为特殊用途的玉兔号计算机系统,它只运行简单的软件程序,较低的内存空间已经能够满足需求,没有必要提高计算机系统的配置。
结语
要说起内存,手机的那几个G的内存比起人工智能机器人来说简直就是小巫见大巫,比如说英国赛博斯坦机器人有限公司出品的泰坦机器人,由于人工智能技术应用,它可以跟人类进行近乎于无障碍的沟通,能用16种语言唱歌跳舞,甚至能用中文说学逗唱,而支持它实现如此强大功能的基础就是能够容纳60TB的人工智能程序的内存,如果按照1TB1000G来计算,假设一部手机的内存为5G,那么一台泰坦机器人的内存就相当于1200部手机的内存。
假设把内存为60TB的泰坦人工智能机器人送到月球与玉兔号月球车放在一起,会出现什么样的情景呢?相信通过阅读上述的知识点,读者朋友们一定会猜到答案了报废!高配置对玉兔号这样的空间探测器来说没有意义,得适用才行,256MB内存的低配特殊用途计算机刚刚好。
下图为参加电视真人秀节目的泰坦机器人,它拥有强大的人工智能技术加持,所以能跟评委进行无障碍沟通,各种说学逗唱本领都快赶上郭德纲了,这类人工智能机器人是未来机器人的发展雏形,而强大的人工智能本质上是一堆超大软件程序,由它们来支配各种传感器进行工作,所以必须要使用足够大的内存空间。然而内存再大的机器人送到月球以后甚至无法正常工作,在这一点上无法与内存只有256MB的玉兔相比。
商业级,工业级,汽车级,航天级,航空级。查一下价格,还有各种特性。最简单,就是看温度范围。
阿波罗登月飞船1969年只有4k内存。256M内存是绝对够的
航天级和军用级的计算机系统与民用计算机系统的最大区别是,前者的硬件和软件追求极致的稳定性。航天器上的计算机需要适应太空的特殊环境。
航天器的计算机将会遭到太空高能粒子对空间计算机造成的损害,这是航天器计算机同其它地面计算机的最大挑战。在地球表面,有磁场和大气层的保护,能够到达地面的高能粒子很少,一般来说对计算机的影响不大。
同时航天计算机的零部件如CPU、内存和接口,需要具备耐高低温、抗辐射、抗静电、抗震动等能力。
民用的高制程技术生产的高性能CPU芯片或者高容量内存芯片,在太空环境甚至军事用途上,都容易产生极高的不稳定性。在稳定是第一位考虑因素的情况下,芯片材料和制造工艺的成本是非常昂贵的,具备抗辐射、耐高温差。甚至为了稳定,还要特意降频处理。航天器的飞控计算机对芯片的计算能力的要求并不高
不像PC或者手机的CPU内存,需要适应多种任务的运算,航天器计算系统往往是针对不同的任务需求或者是不同的使用场合进行单独的定制。这种定制在硬件的配合上,策略是越精简越好,够用就好,与其说是计算机系统,还不如说是控制系统。
这样针对性很强的控制系统,并不需要强大的CPU和高容量内存。而且大容量的内存造成控制的复杂性,也是对稳定性不利的。
这个大小是最完美的搭配和其他硬件兼容好比如发电板大小发电量多少功效方面要求高多了无用少了不够会多方面综合考虑
很高兴能够看到和回答这个问题!
月球上没有空气和大气压。在没有大气压的情况下,很多元素在真空环境中会形成真空气体,也就是说,对周边元素的影响是未知的。在这种情况下,很多人都认为月球车性能一定非常好才能很好地解决这些问题,实际情况恰恰不是我们想的那样!今天我们就来讨论一下为什么玉兔号内存只有256MB的问题!月球表面的温差很大,使用256MB的内存可以有效减少热量的产生
月亮白天的温度高达149摄氏度,晚上的温度高达零下179摄氏度。月亮围绕地球转一圈是有28天。这意味着我们的细胞必须经受14天的烘烤和14天的冷冻。对于手机上的高性能芯片等元器件来说,这么大的温差是非常重要的,但这些元器件在这里其实是不可行的。
内存芯片就像整机的心脏一样。当它开始工作时,处理器和存储器(如重要的辅助设备,如支持)将记录许多精密仪器处理后,将数据传输到地面。但是,无数次的操作造成的问题是严重的发热。这个问题在我们地球上并不重要,但在真空环境下的太空中却是个大问题。由于热量无法通过大的空气散热,主要部件的故障率会增加。另外,月球上一天的温度可以达到120度,晚上的温度可以达到零下180摄氏度,这之间相差300多度,这也是对玉兔号月球生存能力的极致考验。空间处理器系统不仅有工作温度,还有防辐射要求。
其实,中美两国都有足够的机会运行CPU。进宫的第一天,CPU的稳定性和可靠性的关键是10MHz。火星上主处理器的频率只有200MHz。到目前为止,这些国家的移动处理器上的处理器非常弱。但是,在可靠性和稳定性的前提下,可以使用处理器。如果将移动处理器带入太空,这些产品是可以接受的。虽然这些处理器的性能较高,但不能适应太空环境。
要在这里工作,芯片必须解决散热和绝缘问题。当月球处于真空状态时,不能靠风来传递热量,只能靠辐射和热传递来实现。虽然在玉石的上表面射出了坚固的护甲,但内部也有一套热控系统。经过仔细计算,月球车舱内的温度可以控制在2356以内。因此,电子元件必须可以使用,不能太热。如果不控制温度,整个系统就会瘫痪。玉兔号月球车并不需要时刻运转大量的数据,因此可以使用256MB的小内存!
内存是指计算机常用的硬盘、ROM,临时存储文件和命令的空间。它确实不需要存储太多文件,只需要临时存储一组命令,因为这些航空航天器需要从地面发送命令生成文件例如视频、音频、照片等文件,月球车只需要按照人类的要求执行任务就行,这些任务提前就编好了执行程序,不像我们使用的手机那样,需要运转大量的数据和软件,因此可以使用256MB的小内存!
为了正常工作,必须经历发射和登陆月球的恶劣环境。能够承受真空、巨大温差和高辐射干扰。处理器和内存足够好。另外,碧玉兔测试的任务是固定的,就像内置的设备一样,内存256MB就够了。
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我们用的手机真的没办法和玉兔号相比。玉兔号要在太空中求生存,求稳定计算,而我们的手机可以只要求快,偶尔出错重启都没事。我们看看玉兔号都要经历什么严酷考验,你就知道为什么配置那么小了。1、玉兔号面临的严酷环境
玉兔号要完成在月球表面的科学考察任务,首先得保障自己能够承受得住发射、运行两个严酷环境。
、火箭发射飞行环境
我们的玉兔号是在2013年12月2日发射上天的。是靠长征三号运载火箭送入轨道,并在月球环绕后,由嫦娥三号着陆器携带玉兔号降落在月球表面的。这个过程,虽然它被装载在里面,但依然会经历各种严酷考验。加速度:火箭发动机的巨大推力会使航天器(嫦娥玉兔)的速度极速增加,加速度也是非常大的。随机振动:在我们肉眼看来,火箭飞行似乎很平稳,但实际上火箭发动机因为燃烧参数不稳定会引起推力脉动,推力脉动就会出现随机振动。飞行瞬态:航天器在飞行过程中运动状态会发生突然变化,比如:火箭发动机点火关机,级间分离等环节。这会产生0。5100Hz的低频瞬态环境,航天器火箭分离会产生1001000Hz的高频环境。声音环境:在火箭起飞以及跨声速飞行阶段,发动机的喷流噪声和启动噪声将产生频率为10010000Hz的声波环境。
在起飞环境虽然玉兔号不需要工作,但依然要考虑能够承受得住这个考验。不然到了月球也开不了机,也可能是损坏的。但这个都是比较好预测的,真正严酷的是月球环境。
、月球的严酷环境
当玉兔号降落月球,真正的严酷工作环境就开始了。在月球上,玉兔号将来开嫦娥号的保护,独自面对月球环境。真空环境:月球上没有空气,也就没有大气压强。没有大气压,很多元器件在真空环境会产生真空释气,即元器件的表面涂覆会不断气化、释放,从而降低了对元器件的保护作用。也会对周边的元器件产生未知的影响。温度环境:在月球上昼夜温差很大,白昼时温度高达150摄氏度,黑夜时低至零下180摄氏度。而且月球一个昼夜是28天。意味着我们的元器件必须经受住14天的高温烘烤,又还要经历14天低温冷冻。这种大温差,对元器件是很要命的,像手机上用的高性能大容量芯片在这里基本就无法工作了。要想在这里工作的芯片必须解决散热和保温问题。而在月球真空环境下,散热是不能靠风冷的,只能靠辐射和传导散热。虽然玉兔号上表面有黄金甲发射强光,内部也有热控系统,精打细算使得月球车舱内温度可以控制在2255之间。所以,电子元器件要做到够用就行,别发热过大。不然温度无法控制导致整个系统瘫痪就麻烦了。高能辐射:月球没有像地球一样有强大的磁场抵御太空高能辐射。所以,玉兔号是直接面对来自宇宙的各种射线和高能粒子。这些射线和高能粒子会对电子元器件产生很大的影响。比如:产生单粒子翻转、单粒子锁定、单粒子烧毁或单粒子栅击穿。而这一切都可能使我们的元器件出错。
在月球表面工作的严酷环境,玉兔号还是对月球环境估计不足,依然出现了机构控制故障,导致带病工作。所以,月兔号里的芯片必须能够经受住大温差、能抗辐射、抗干扰。设计256MB的内存有很大程度就是从这个角度出发的。
2、玉兔号任务固定,256M已经足够
玉兔号可不像手机那么多功能。它既不需要玩游戏、也不需要要看视频。它的可科学考察任务是在多个探测点开展了科学探测工作。主要工作就是利用全景相机、测月雷达、红外成像光谱仪、粒子激发X射线谱仪采集探测数据传回地球做科学分析。所以,它的控制芯片只需要控制车辆行走、开启这些仪器采集数据即可。我们可以简单将它理解为地球上功能单一的嵌入式芯片控制车辆,嵌入式控制一般需求的内存都不大,有的只有需要几MB、几十MB就可以了。而我们月球车配备了256MB已经是非常多了,已经足够科学考察用了。而且这样更能保障稳定运行。
总结
玉兔号是我国对月球科考的无人驾驶月球车,它要正常工作必须经历严酷的发射和月球环境。为了能够对抗真空、巨大温差,以及高辐射干扰。无论是CPU还是内存都是够用就好。而且玉兔号的科考任务是固定的,类似嵌入式设备,256M内存已经足够了。
感谢阅读,我是数智风,用经验回答问题,欢迎关注评论。
玉兔不装360,腾讯管家,金山毒霸
为什么玉兔号内存只有256MB?
玉兔号是我国第一辆月球车,它于2013年12月随着嫦娥三号探测器一同降落在月球表面,截至2016年7月,玉兔号总共在月球上服役了972天,超额完成了既定目标任务,在深入了解月球表面自然环境状况、土壤结构与组成以及推进我国深空探测技术飞速发展等方面发挥了重要作用。
玉兔号总重量140公斤,其结构共分为电源系统、导航系统、移动系统、综合电子系统、数字通讯系统、有效载荷系统等部分,以太阳能为供能来源,具备很强的耐辐射、耐高低温等极端环境以及较强的爬坡和越障能力。从所搭载的有效载荷来看,配备了全景相机、测月雷达、粒子激发X射线谱仪、红外成像光谱仪等高精端科学监测设备。而玉兔号的移动、导航、探测等功能的实现,得益于综合电子系统的统一调度指挥,其中包含了计算机、驱动和运算处理等模块控制单元。根据公开的资料显示,玉兔号计算机系统的内存仅有256M,在当下一个普通手机的运行内存动辄2G以上,为何玉兔号的内存这么低呢?
其实不光是玉兔号内存这么低,在国际航空航天领域特别是深空探测方面,各种星际探测器计算机系统的内存(计算机CPU的主频)都非常低,比如美国的好奇号火星车的内存为200M,我国天宫一号计算机系统的运行内存仅仅才10M,之所以这么低,是由探测器所处的星际空间环境特征所决定的。
无论是处在地球外层空间的同步轨道,还是在月球、火星这样的天体之上,探测器所处的环境,都表现出高强度的带电粒子流冲击、低温和高温交替这两种与地球表面截然不同的特征。
从带电粒子流冲击来看,在没有大气层覆盖的天体表面或者是空气非常稀薄的地球外太空中,来自宇宙空间特别是太阳的高能辐射,基本没有经过什么有效的干扰和衰减,探测器就直接暴露在太阳辐射中,在光子、质子和中子的照射下,普通的电子元件极有可能发生电流异常、逻辑混乱、敏感性降低甚至烧毁的问题,所以在航天领域的计算机电子元件,需要解决的首要问题就是抗辐射,通过优化材料、结构、系统、电路等进行加固,并不是单纯地追求系统运算速度。
当一个计算机系统追求更佳的性能时,各种电子元件的综合耗能水平势必会提升,这个在地球上很好解决,提升电池的体积和容量就可以了。而在月球上,这个办法就行不通,因为能源的来源为太阳能,也就是使用太阳能帆板电池,通过太阳能电池将太阳能转化为电能,如果耗能水平提升,则需要增大帆板的展开面积,势必会大大增加月球车的总重量,从而牵一发而动全身,将会极大提高整个月球探测的成本,经济性大大降低。
从高低温交替的冲击来看,月球白天的温度高达120多摄氏度、夜间又降低到零下180多度,普通的商用CPU、工业用CPU根本无法承受这样的极端温度,因为它们的最佳使用温度阈值分别为1050摄氏度、4090摄氏度,即使一些军用的CPU的最佳使用阈值也仅能达到50120摄氏度之间,所以在地球上使用的高性能CPU,在月球上根本开不了机,更别提发挥功效了。
另外,计算机系统在运行时,需要良好的散热环境。在月球的白天,由于没有大气层,热量很难通过热传导和热对流的方式进行传输,而只能通过热辐射的形式进行,散热的效率大打折扣。而玉兔号既要考虑白天的散热问题,还需要考虑夜晚的保温问题,这两者实质上是一对矛盾,如果过度追求计算机系统的运行速度,那么势必会增加功耗,提高发热量,显然无法在月球上将散热和保温的矛盾进行调和,因此需要在设计时尽量将综合电子系统的CPU频率调低,减少热量的产生,从而降低对保温和散热系统的冲击,确保在严酷的环境下正常有效稳定运行。
综上所述,玉兔号计算机系统的CPU主频之所以这么低,是出于稳定性和安全性考虑的,在能够满足正常探测需求的前提下,不需要将运行内存设计得很高,也不需要内置一些无关紧要的指令集和功能,也就是说牺牲了一定的运算性能,提高了运行的稳定性,256M完全够用了。
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卢龙县打造百亿元甘薯全产业链河北县域特色产业集群样本67卢龙县甘薯种植历史悠久,甘薯种植历史始于清咸丰年间,因当地土壤通透性好,富含钙、磷、钾、铁、锌等矿物质,非常适合甘薯生长。自清朝引种发展至今已……
红海行动热度不减票房突破30亿!主创致谢观众路演再启程2018开年军事巨制《红海行动》目前正在全国火爆上映,虽已上映3周但热度丝毫不减,上周末,影片斩获2。4亿票房,截至目前影片总票房已破30亿,跻身中国电影票房排行榜第四位!中国……
盘点博纳出品的大火电影红海行动追龙湄公河行动在电影投资制作方面,博纳影业牢牢占据着国内市场,在海外市场也极具影响力,共出品发行了超过200部电影,累计票房超过160亿元。博纳影业也是国内少数能准确把握主旋律与商业片结合点……
环太平洋雷霆再起曝日版海报片长111分钟上演机甲怪兽酣战2月28日,根据加拿大马尼托巴省电影分级委员会提供的信息,由美国传奇影业、美国环球影业和善为影业联合出品的好莱坞科幻动作巨制《环太平洋:雷霆再起》片长确认为111分钟,影片将于……