你家电脑里的CPU是双核的、四核的、还是八核的？你对电脑的运行速度是否满意呢？如果不满意 ， 我觉得你应该知足常乐 ， 因为如果你知道航天器里安装的芯片有着怎样的性价比 ， 你就会发现你所使用的电脑简直就是神一般的存在 。
在我们的常识里 ， 航天器是人类科学技术水平的标志性产品 ， 是最尖端的科技产物 ， 所以负责指挥航天器的芯片一定不同于家用电脑里的芯片 ， 它的运算速度应该可以超过家用电脑几条街 ， 但事实却并非如此 。 航天器中所使用的芯片的确与家用电脑中的芯片不同 ， 它有着一个非常高大上的名字：宇航级芯片 。 名字虽然很拉风 ， 但并不代表它的功能很强大 ， 这些宇宙级芯片既不是八核的 ， 也不是四核的 ， 甚至于都不是双核的 ， 它们是最原始的单核处理器 。
航天器上所使用的芯片是最原始的单核处理器？
是的 ， 你还别不信 ， 让我们来看一个例子 。 2011年11月 ， 美国发射了第七个火星探测器 ， 名为“好奇号火星探测器” ， 该探测器于2012年8月成功登陆火星表面 ， 并在此后数年的工作中立下了汗马功劳 。 就是好奇号火星探测器在火星上发现了富含矿物盐的沉积物 ， 从而证明了火星曾经发生过巨大的气候变化 。 好奇号火星探测器项目的总投资超过了26亿美元 ， 这在当时可以说是最为昂贵的火星探测项目了 。
然而就是这样一台耗资甚巨且立下汗马功劳的火星探测器 ， 它所使用的芯片运算速度只有每秒2.6亿次指令集 。 这个速度只是略微超过了英特尔在上世纪八十年代末上市的80486处理器 。 如果你没有使用过安装486处理器的电脑 ， 那么很难有切身的体会 ， 其实这是一台非常不错的电脑 ， 非常适合买给孩子 ， 因为它唯一能够带动的游戏就是电脑自带的纸牌和扫雷 。
超过26亿美元的火星探测项目 ， 只安装了一个玩纸牌和扫雷的处理器 ， 莫非NASA不舍得花钱？不是这样的 ， 这个每秒运行2.6亿次指令集的芯片实际上已经是当前最先进的宇航级芯片了 ， 它的型号为RAD750 。
运算速度如此之慢 ， 价格却有如此昂贵 ， 这宇航级芯片到底有何过人之处呢？宇航级芯片还有着另外一个名字 ， 那就是“抗辐射加固CPU” 。 宇宙环境与地球环境是截然不同的 ， 无论是在宇宙空间中运行的航天器 ， 还是到别的星球上去一探究竟的探测器 ， 又或者是将这些东西送出地球的火箭 ， 都要面临一个相同的问题 ， 那就是辐射 。 宇宙没有磁场和大气的保护 ， 所以充斥着高能辐射 ， 这些辐射不仅会影响生命体的健康 ， 对于芯片同样有着致命的威胁 。
在高能辐射的干扰下 ， 芯片会出现各种各样的问题 ， 这些问题都会导致一个结果 ， 那就是计算错误 ， 而航天器上芯片出现计算错误 ， 后果是极其严重的 ， 轻则失去控制 ， 重则损毁爆炸 。
在人类的航天史上因为芯片出现计算错误而导致的灾难是切实发生过的 。 所以航天器上无法安装普通的民用芯片 ， 必须使用专用的抗辐射加固芯片 ， 抗辐射加固芯片并不是在普通芯片外加装一层抗辐射层 ， 它是一种完全不同于普通芯片的产品 ， 其制造过程是非常复杂的 ， 所以成本也极其高昂 。 现在 ， 世界上能够制造宇航级芯片的国家并不多 ， 而且能够制造的国家也不会轻易把最先进的芯片对外出售 ， 以美国为例 ， 它们卖给我们的芯片价格高达上百万美元 ， 而运算速度只有RAD750的三分之一 。 486的三分之一？连扫雷都省了 ， 这就是我们所面临的困境 。
不过 ， 经过我国科研人员多年的努力 ， 现在我们自主研发的龙芯CPU ， 运算速度已经快赶上RAD750了 ， 而成本只有那个“三分之一486”的几十分之一 ， 相信未来我国还会有更快更好的芯片 。
【火星探测器|你家电脑里的芯片要比航天器上快得多，但它却比你贵得多，为何？】宇航级芯片是一种通过牺牲运算速度来保证安全性的产品 ， 它的安全性很有保证 ， 但缺点也十分明显 ， 那就是价格贵速度慢 ， 这些特性注定了只有国家级的航天机构才能够使用 ， 所以对于一些民营企业而言则只能另辟蹊径 ， 比如马斯克的SpacdX所发射的猎鹰9号火箭以及龙飞船上搭载的就是普通的民用CPU 。 他不怕辐射吗？当然怕 ， 所以就要以量取胜 ， 以猎鹰9号为例 ， 上面一共安装了30个CPU ， 这些CPU在同一时间进行相同的运算 ， 只要有一个运算结果与其它不同 ， 就重启再次运算 ， 直到运算结果全部一致 。 这样就避免了单个CPU因为辐射而出现运算错误的问题 。 这就是SpacdX引以为傲的“冗余设计” 。 当然 ， 这只是为了便于理解的简单解释 ， 实际的设计和其中的算法是非常复杂的 。
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