為什么在太空飛船里計算機性能都特別低？

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單粒子翻轉（SEU，Single-Event Upsets），是在空間環境下存在著大量高能帶電粒子，計算機中的電子元器件受到地球磁場、宇宙射線等照射，引起電位狀態的跳變，“0”變成“1”，或者“1”變成“0”。

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太空探索早期人們已經注意到了這個問題

在地球表面，有磁場和大氣層的保護，能夠到達地面的高能粒子很少，一般來說對計算機的影響不大。在計算機設計中，并不需要考慮這種特殊場景。常規的硬件糾錯機制配合操作系統，足以應付偶然的計算錯誤。實在改不過來，大不了藍個屏，喊個“李姐萬歲”也就過去了。

李姐萬歲

在太空中情況就大不一樣了，單粒子翻轉發生的概率大得多。

1995年2月8日發射升空的實踐四號衛星上搭載的兩臺用于單粒子事件測量的監測裝置，在入軌后的19天內共發生了65次翻轉。

衛星設計師可不想回答“衛星主控計算機藍屏是一種什么樣的體驗”，沒人夠得著衛星的Reset按鈕。核心程序跑飛了，可不一定有挽救的機會。

看看中國航天曾經踩過的坑（不公開的還不知道有多少……）

風云一號B星于1990年9月3日成功發射，……運行僅僅兩個月后，11月初就遭遇了太陽耀斑發射的高能粒子流，發生了單粒子事件，造成姿態控制計算機程序混亂，無法控制衛星姿態，導致衛星在空間翻轉。好在這次事件后計算機程序得到了及時的糾正，衛星恢復了正常運行。1991年2月14日衛星的計算機再一次出現單粒子事件，衛星姿態再次出現異常，這次故障未能及時發現。當發現衛星姿態異常時，衛星上攜帶的氣體已噴完，姿態完全失控，無法拍到云圖，本來衛星的設計壽命是要運行一年，但是不到半年衛星就無法工作了。

事后的分析總結，是在元器件選用和軟件設計上留下了未進行抗輻射加固的漏洞，計算機電路芯片在空間高能粒子轟擊下容易產生單粒子翻轉問題，隨時會引發計算機工作失常，姿控系統故障。

動輒上億鎂的設備，性能達到指標就行，可靠性才是最重要的。

提高可靠性的方法也很簡單粗暴，就是加冗余、加校驗。典型的技術是三模冗余（ TMR）、糾錯碼（ECC）等，代價當然是性能的下降。

除此之外，提升計算性能的先進制程，可能受到單粒子影響更大。而且隨著位單元在較小的制程節點中靠得越來越近，單粒子翻轉可能會不止一位，這對校驗算法提出了更大的挑戰。

所以，星上的計算機芯片性能可能真不如你手機里面的那塊。

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