书籍详情
星载嵌入式计算机技术与应用（航天电子技术与应用前沿）
作者：朱新忠 等
出版社：上海科学技术出版社
出版时间：2023-03-01
ISBN：9787547860564
定价：¥170.00
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内容简介
航天作为当今世界挑战性和广泛带动性的高技术领域之一，是国家综合实力和大国地位的重要体现。“航天电子技术与应用前沿”丛书基于“十二五”“十三五”国家重点研发计划项目等，全面、系统反映了航天电子领域的前沿研究和关键核心技术。本书首先介绍了星载嵌入式计算机的发展历程和基本概念，然后重点介绍了星载嵌入式计算机的体系架构技术、处理器小系统、总线技术、电路与元器件技术、电源与接地设计技术、高可靠FPGA设计、软件技术、抗辐加固技术及其应用，并在后给出星载嵌入式计算机的发展趋势与展望。本书弥补了市场同类书空白，堪称“业内宇航计算机领域中具有可操作性、强工程性、全方位性的指导性图书”，其出版具有一定的价值和意义。本书融合了星载嵌入式计算机的理论基础和作者长期工作中总结的经验，在理论性和实践性方面都具有较高的指导价值。
作者简介
丛书主编、统稿定稿总负责人吉峰，上海航天电子通讯设备研究所所长、研究员。中国航天科技集团有限公司导航、制导与控制技术专业学术带头人，中国海军引俄导弹保障专家组成员。长期从事地面战术武器雷达导引头精确制导和空间微波雷达有效载荷的研发和应用工作。上海市领军人才。本书主编、统稿定稿负责人朱新忠，上海航天电子通讯设备研究所副所长、研究员。上海航天八院综合电子领域副总研究师，航天计算机与微电子专业组、元器件专业组专家，元器件专家组组长。长期从事卫星综合电子、有效载荷数据处理与存储的研发和应用工作。先后主持“863”“973”等各级科研项目10余项，获中国航天科技集团有限公司“航天贡献奖”“创新争先优秀共产党员”，并带领团队获得“中国青年五四奖章”。
目录
第１章 绪论 ００１
１．１ 星载计算机概述 ００１
１．１．１ 计算机发展史 ００１
１．１．２ 星载计算机发展历程 ００７
１．１．３ 体系结构的发展历程 ０１０
１．２ 星载计算机概念 ０１１
１．２．１ 功能定义 ０１１
１．２．２ 主要特点 ０１１
１．２．３ 分类与功能 ０１４
１．２．４ 基本组成 ０１４
１．２．５ 性能指标 ０１６
１．３ 本书内容安排 ０１８
第２章 体系架构技术 ０１９
２．１ 系统架构概述 ０１９
２．１．１ 基本概念 ０１９
２．１．２ 系统架构分类 ０２０
２．２ 系统架构特征 ０２１
２．２．１ 模块化 ０２１
２．２．２ 开放式 ０２５
２．２．３ 冗余 ０３０
２．３ 典型架构应用 ０３５
２．３．１ 应用卫星 ０３５
２．３．２ 深空探测 ０３６
２．３．３ 微纳卫星 ０３７
第３章 处理器小系统 ０３９
３．１ 星载计算机处理器概述 ０３９
３．１．１ 国内外处理器发展情况 ０３９
３．１．２ 计算机指令集及其系列产品概述 ０４０
３．２ １７５０Ａ系列处理器技术 ０４３
３．２．１ １７５０Ａ体系架构发展历程 ０４３
３．２．２ １７５０Ａ体系架构简介 ０４４
３．２．３ 典型的１７５０Ａ系列处理器 ０４４
３．２．４ 技术特征 ０４７
３．３ ＳＰＡＲＣ系列处理器技术 ０４９
３．３．１ ＳＰＡＲＣ体系发展历程 ０４９
３．３．２ ＳＰＡＲＣ体系架构特点 ０５０
３．３．３ 典型的ＳＰＡＲＣ系列处理器 ０５１
３．３．４ 技术特征 ０５３
３．４ ＰｏｗｅｒＰＣ系列处理器技术 ０５６
３．４．１ ＰｏｗｅｒＰＣ体系发展历程 ０５６
３．４．２ ＰｏｗｅｒＰＣ体系架构特点 ０５７
３．４．３ 典型的ＰｏｗｅｒＰＣ处理器 ０５７
３．４．４ 技术特征 ０５８
３．５ ＡＲＭ系列处理器技术 ０６０
３．５．１ ＡＲＭ体系发展历程 ０６０
３．５．２ ＡＲＭ体系架构特点 ０６０
３．５．３ 典型的ＡＲＭ处理器 ０６２
３．５．４ 技术特征 ０６６
３．６ ＭＩＰＳ系列处理器技术 ０６８
３．６．１ ＭＩＰＳ体系架构发展历程 ０６８
３．６．２ ＭＩＰＳ体系架构简介 ０６９
３．６．３ 典型的 ＭＩＰＳ系列处理器 ０６９
３．６．４ 技术特征 ０７０
３．７ Ｘ８６系列处理器技术 ０７２
３．７．１ Ｘ８６体系架构发展历程 ０７２
３．７．２ Ｘ８６体系架构简介 ０７２
３．７．３ 典型的Ｘ８６系列处理器 ０７３
３．７．４ 技术特征 ０７３
３．８ ＲＩＳＣ Ｖ系列处理器技术 ０７５
３．８．１ ＲＩＳＣ Ｖ体系架构发展历程 ０７５
３．８．２ ＲＩＳＣ Ｖ体系架构简介 ０７６
３．８．３ 典型的ＲＩＳＣ Ｖ系列处理器 ０７７
３．８．４ 技术特征 ０７８
３．９ 处理系统存储技术 ０８０
３．９．１ 非易失性程序存储器设计与应用 ０８０
３．９．２ Ｆｌａｓｈ型数据存储器设计与应用 ０８１
３．９．３ ＳＲＡＭ型数据存储器设计与应用 ０８２
３．９．４ ＳＤＲＡＭ型数据存储器设计与应用 ０８２
第４章 总线技术 ０８４
４．１ 总线概述 ０８４
４．２ 总线分类 ０８５
４．２．１ 按功能划分 ０８５
４．２．２ 按传输方式划分 ０８６
４．３ 星载计算机总线设计 ０８６
４．３．１ １５５３Ｂ总线 ０８７
４．３．２ ＣＡＮ总线 ０９２
４．３．３ ＳｐａｃｅＷｉｒｅ总线 ０９７
４．３．４ ＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ总线 １０２
４．３．５ ＲａｐｉｄＩＯ总线 １０５
４．３．６ 其他总线 １０９
第５章 接口电路技术 １１９
５．１ 接口电路需求 １１９
５．１．１ 接口电路功能需求 １１９
５．１．２ 接口电路隔离需求 １２０
５．２ 接口电路功能分类 １２０
５．２．１ 供电接口 １２０
５．２．２ 模拟量采集与发送接口 １２１
５．２．３ 数字量采集与发送接口 １２１
５．２．４ 驱动接口 １２２
５．２．５ 其他高可靠接口 １２２
５．３ 接口电路设计 １２３
５．３．１ 供电接口 １２３
５．３．２ 模拟量采集与发送接口 １２５
５．３．３ 数字量采集与发送接口 １３０
５．３．４ 驱动接口 １４２
５．３．５ 其他高可靠接口 １４４
５．４ 典型应用 １４７
第６章 电源与地设计 １５０
６．１ 电源系统概述 １５０
６．１．１ 能量的来源 １５０
６．１．２ 系统的定义 １５１
６．１．３ 系统的供电 １５１
６．２ 系统拓扑 １５３
６．２．１ 电源信号定义 １５３
６．２．２ 电源转换方式 １５４
６．２．３ 电源转换拓扑 １５７
６．３ 电源接地技术 １５８
６．３．１ 接地的定义 １５８
６．３．２ 接地的作用 １５８
６．３．３ 接地的方式 １５９
６．３．４ 接地的要求 １６０
６．４ 电源可靠性与安全性 １６３
６．４．１ 可靠性设计 １６３
６．４．２ 安全性设计 １６６
６．５ 电磁兼容性设计技术 １６６
６．５．１ 电磁兼容性设计 １６７
６．５．２ 电磁兼容性试验 １７０
６．６ 电源稳定性 １７３
６．６．１ 浪涌抑制 １７３
６．６．２ 纹波抑制 １７５
６．７ 电源损耗与噪声 １７６
６．８ 电源器件特性 １７７
６．８．１ 开关电源 １７７
６．８．２ 线性稳压器 １７９
第７章 星载计算机犉犘犌犃设计 １８２
７．１ 星载计算机ＦＰＧＡ概述 １８２
７．１．１ 星载计算机ＦＰＧＡ系列及体系架构 １８２
７．１．２ 星载计算机ＦＰＧＡ器件使用流程 １８６
７．１．３ ＦＰＧＡ开发软件 １８７
７．１．４ ＦＰＧＡ开发硬件 １８８
７．２ 星载计算机ＦＰＧＡ需求分析与选型参考 １８９
７．２．１ 需求分析 １８９
７．２．２ 设计预估 １９０
７．２．３ 选型参考 １９１
７．３ 星载计算机ＦＰＧＡ设计与实现 １９４
７．３．１ ＦＰＧＡ典型开发流程 １９４
７．３．２ ＦＰＧＡ硬件设计 １９６
７．３．３ ＦＰＧＡ逻辑设计 ２００
７．３．４ ＦＰＧＡ可靠性设计 ２０４
７．３．５ 几种常见类型的ＦＰＧＡ设计要点 ２０６
７．３．６ ＦＰＧＡ在轨上注重构 ２０７
７．４ 星载计算机ＦＰＧＡ设计的新趋势 ２０８
７．４．１ ＳＯＰＣ开发 ２０８
７．４．２ ＨＬＳ开发 ２０９
第８章 软件技术 ２１１
８．１ 星载计算机软件简介 ２１１
８．１．１ 星载计算机软件分类 ２１１
８．１．２ 星载计算机软件的发展 ２１２
８．２ 星载计算机单机软件设计 ２１４
８．２．１ 软件顶层设计 ２１４
８．２．２ 软件功能设计 ２１７
８．２．３ 软件外部接口设计 ２２２
８．２．４ 软件可靠性与安全性设计 ２２４
８．３ 星载嵌入式操作系统 ２２８
８．３．１ 操作系统简史 ２２８
８．３．２ 操作系统软件架构 ２３０
８．３．３ 操作系统可靠性设计 ２４１
８．３．４ 操作系统功能应用 ２４９
第９章 元器件应用与抗辐射加固技术 ２５５
９．１ 元器件选用 ２５５
９．１．１ 元器件选择要求 ２５５
９．１．２ 元器件应用要求 ２６０
９．２ 抗辐射加固技术 ２６０
９．２．１ 空间辐射环境 ２６１
９．２．２ 常见辐射效应 ２６４
９．２．３ 芯片级辐射效应及加固技术 ２７０
９．２．４ 系统级抗辐射加固设计 ２７４
９．２．５ 电子系统抗辐射加固设计量化评估技术 ２７９
第１０章 发展趋势与展望 ２８１
１０．１ 体系架构发展 ２８１
１０．１．１ “云 边 端协同”架构 ２８１
１０．１．２ 软件定义系统架构 ２８３
１０．１．３ 感存算一体化架构 ２８６
１０．１．４ 新型信息系统架构 ２８６
１０．２ 元器件发展 ２８７
１０．２．１ 多芯并行 ２８８
１０．２．２ 片上系统与系统级封装 ２９０
１０．２．３ 软件定义无线电 ２９１
１０．２．４ 人工智能芯片 ２９２
１０．３ 软件发展 ２９５
１０．３．１ 智能信息处理 ２９５
１０．３．２ 智能数据管理 ２９６
１０．３．３ 卫星网络安全 ２９７
１０．３．４ 网络化操作系统 ２９８
１０．３．５ 综合化软件系统 ２９９
１０．３．６ 混合异构算力 ３００
１０．４ 应用展望 ３０２
１０．４．１ 卫星组网通信 ３０２
１０．４．２ 在轨图像处理 ３０３
１０．４．３ 自主健康管理 ３０５
１０．４．４ 量子计算机 ３０６
１０．４．５ 数字计算机 ＭＢＳＥ ３０８
１０．４．６ 智能人机交互 ３０９
１０．４．７ 空间防御 ３１０
参考文献 ３１３
１．１ 星载计算机概述 ００１
１．１．１ 计算机发展史 ００１
１．１．２ 星载计算机发展历程 ００７
１．１．３ 体系结构的发展历程 ０１０
１．２ 星载计算机概念 ０１１
１．２．１ 功能定义 ０１１
１．２．２ 主要特点 ０１１
１．２．３ 分类与功能 ０１４
１．２．４ 基本组成 ０１４
１．２．５ 性能指标 ０１６
１．３ 本书内容安排 ０１８
第２章 体系架构技术 ０１９
２．１ 系统架构概述 ０１９
２．１．１ 基本概念 ０１９
２．１．２ 系统架构分类 ０２０
２．２ 系统架构特征 ０２１
２．２．１ 模块化 ０２１
２．２．２ 开放式 ０２５
２．２．３ 冗余 ０３０
２．３ 典型架构应用 ０３５
２．３．１ 应用卫星 ０３５
２．３．２ 深空探测 ０３６
２．３．３ 微纳卫星 ０３７
第３章 处理器小系统 ０３９
３．１ 星载计算机处理器概述 ０３９
３．１．１ 国内外处理器发展情况 ０３９
３．１．２ 计算机指令集及其系列产品概述 ０４０
３．２ １７５０Ａ系列处理器技术 ０４３
３．２．１ １７５０Ａ体系架构发展历程 ０４３
３．２．２ １７５０Ａ体系架构简介 ０４４
３．２．３ 典型的１７５０Ａ系列处理器 ０４４
３．２．４ 技术特征 ０４７
３．３ ＳＰＡＲＣ系列处理器技术 ０４９
３．３．１ ＳＰＡＲＣ体系发展历程 ０４９
３．３．２ ＳＰＡＲＣ体系架构特点 ０５０
３．３．３ 典型的ＳＰＡＲＣ系列处理器 ０５１
３．３．４ 技术特征 ０５３
３．４ ＰｏｗｅｒＰＣ系列处理器技术 ０５６
３．４．１ ＰｏｗｅｒＰＣ体系发展历程 ０５６
３．４．２ ＰｏｗｅｒＰＣ体系架构特点 ０５７
３．４．３ 典型的ＰｏｗｅｒＰＣ处理器 ０５７
３．４．４ 技术特征 ０５８
３．５ ＡＲＭ系列处理器技术 ０６０
３．５．１ ＡＲＭ体系发展历程 ０６０
３．５．２ ＡＲＭ体系架构特点 ０６０
３．５．３ 典型的ＡＲＭ处理器 ０６２
３．５．４ 技术特征 ０６６
３．６ ＭＩＰＳ系列处理器技术 ０６８
３．６．１ ＭＩＰＳ体系架构发展历程 ０６８
３．６．２ ＭＩＰＳ体系架构简介 ０６９
３．６．３ 典型的 ＭＩＰＳ系列处理器 ０６９
３．６．４ 技术特征 ０７０
３．７ Ｘ８６系列处理器技术 ０７２
３．７．１ Ｘ８６体系架构发展历程 ０７２
３．７．２ Ｘ８６体系架构简介 ０７２
３．７．３ 典型的Ｘ８６系列处理器 ０７３
３．７．４ 技术特征 ０７３
３．８ ＲＩＳＣ Ｖ系列处理器技术 ０７５
３．８．１ ＲＩＳＣ Ｖ体系架构发展历程 ０７５
３．８．２ ＲＩＳＣ Ｖ体系架构简介 ０７６
３．８．３ 典型的ＲＩＳＣ Ｖ系列处理器 ０７７
３．８．４ 技术特征 ０７８
３．９ 处理系统存储技术 ０８０
３．９．１ 非易失性程序存储器设计与应用 ０８０
３．９．２ Ｆｌａｓｈ型数据存储器设计与应用 ０８１
３．９．３ ＳＲＡＭ型数据存储器设计与应用 ０８２
３．９．４ ＳＤＲＡＭ型数据存储器设计与应用 ０８２
第４章 总线技术 ０８４
４．１ 总线概述 ０８４
４．２ 总线分类 ０８５
４．２．１ 按功能划分 ０８５
４．２．２ 按传输方式划分 ０８６
４．３ 星载计算机总线设计 ０８６
４．３．１ １５５３Ｂ总线 ０８７
４．３．２ ＣＡＮ总线 ０９２
４．３．３ ＳｐａｃｅＷｉｒｅ总线 ０９７
４．３．４ ＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ总线 １０２
４．３．５ ＲａｐｉｄＩＯ总线 １０５
４．３．６ 其他总线 １０９
第５章 接口电路技术 １１９
５．１ 接口电路需求 １１９
５．１．１ 接口电路功能需求 １１９
５．１．２ 接口电路隔离需求 １２０
５．２ 接口电路功能分类 １２０
５．２．１ 供电接口 １２０
５．２．２ 模拟量采集与发送接口 １２１
５．２．３ 数字量采集与发送接口 １２１
５．２．４ 驱动接口 １２２
５．２．５ 其他高可靠接口 １２２
５．３ 接口电路设计 １２３
５．３．１ 供电接口 １２３
５．３．２ 模拟量采集与发送接口 １２５
５．３．３ 数字量采集与发送接口 １３０
５．３．４ 驱动接口 １４２
５．３．５ 其他高可靠接口 １４４
５．４ 典型应用 １４７
第６章 电源与地设计 １５０
６．１ 电源系统概述 １５０
６．１．１ 能量的来源 １５０
６．１．２ 系统的定义 １５１
６．１．３ 系统的供电 １５１
６．２ 系统拓扑 １５３
６．２．１ 电源信号定义 １５３
６．２．２ 电源转换方式 １５４
６．２．３ 电源转换拓扑 １５７
６．３ 电源接地技术 １５８
６．３．１ 接地的定义 １５８
６．３．２ 接地的作用 １５８
６．３．３ 接地的方式 １５９
６．３．４ 接地的要求 １６０
６．４ 电源可靠性与安全性 １６３
６．４．１ 可靠性设计 １６３
６．４．２ 安全性设计 １６６
６．５ 电磁兼容性设计技术 １６６
６．５．１ 电磁兼容性设计 １６７
６．５．２ 电磁兼容性试验 １７０
６．６ 电源稳定性 １７３
６．６．１ 浪涌抑制 １７３
６．６．２ 纹波抑制 １７５
６．７ 电源损耗与噪声 １７６
６．８ 电源器件特性 １７７
６．８．１ 开关电源 １７７
６．８．２ 线性稳压器 １７９
第７章 星载计算机犉犘犌犃设计 １８２
７．１ 星载计算机ＦＰＧＡ概述 １８２
７．１．１ 星载计算机ＦＰＧＡ系列及体系架构 １８２
７．１．２ 星载计算机ＦＰＧＡ器件使用流程 １８６
７．１．３ ＦＰＧＡ开发软件 １８７
７．１．４ ＦＰＧＡ开发硬件 １８８
７．２ 星载计算机ＦＰＧＡ需求分析与选型参考 １８９
７．２．１ 需求分析 １８９
７．２．２ 设计预估 １９０
７．２．３ 选型参考 １９１
７．３ 星载计算机ＦＰＧＡ设计与实现 １９４
７．３．１ ＦＰＧＡ典型开发流程 １９４
７．３．２ ＦＰＧＡ硬件设计 １９６
７．３．３ ＦＰＧＡ逻辑设计 ２００
７．３．４ ＦＰＧＡ可靠性设计 ２０４
７．３．５ 几种常见类型的ＦＰＧＡ设计要点 ２０６
７．３．６ ＦＰＧＡ在轨上注重构 ２０７
７．４ 星载计算机ＦＰＧＡ设计的新趋势 ２０８
７．４．１ ＳＯＰＣ开发 ２０８
７．４．２ ＨＬＳ开发 ２０９
第８章 软件技术 ２１１
８．１ 星载计算机软件简介 ２１１
８．１．１ 星载计算机软件分类 ２１１
８．１．２ 星载计算机软件的发展 ２１２
８．２ 星载计算机单机软件设计 ２１４
８．２．１ 软件顶层设计 ２１４
８．２．２ 软件功能设计 ２１７
８．２．３ 软件外部接口设计 ２２２
８．２．４ 软件可靠性与安全性设计 ２２４
８．３ 星载嵌入式操作系统 ２２８
８．３．１ 操作系统简史 ２２８
８．３．２ 操作系统软件架构 ２３０
８．３．３ 操作系统可靠性设计 ２４１
８．３．４ 操作系统功能应用 ２４９
第９章 元器件应用与抗辐射加固技术 ２５５
９．１ 元器件选用 ２５５
９．１．１ 元器件选择要求 ２５５
９．１．２ 元器件应用要求 ２６０
９．２ 抗辐射加固技术 ２６０
９．２．１ 空间辐射环境 ２６１
９．２．２ 常见辐射效应 ２６４
９．２．３ 芯片级辐射效应及加固技术 ２７０
９．２．４ 系统级抗辐射加固设计 ２７４
９．２．５ 电子系统抗辐射加固设计量化评估技术 ２７９
第１０章 发展趋势与展望 ２８１
１０．１ 体系架构发展 ２８１
１０．１．１ “云 边 端协同”架构 ２８１
１０．１．２ 软件定义系统架构 ２８３
１０．１．３ 感存算一体化架构 ２８６
１０．１．４ 新型信息系统架构 ２８６
１０．２ 元器件发展 ２８７
１０．２．１ 多芯并行 ２８８
１０．２．２ 片上系统与系统级封装 ２９０
１０．２．３ 软件定义无线电 ２９１
１０．２．４ 人工智能芯片 ２９２
１０．３ 软件发展 ２９５
１０．３．１ 智能信息处理 ２９５
１０．３．２ 智能数据管理 ２９６
１０．３．３ 卫星网络安全 ２９７
１０．３．４ 网络化操作系统 ２９８
１０．３．５ 综合化软件系统 ２９９
１０．３．６ 混合异构算力 ３００
１０．４ 应用展望 ３０２
１０．４．１ 卫星组网通信 ３０２
１０．４．２ 在轨图像处理 ３０３
１０．４．３ 自主健康管理 ３０５
１０．４．４ 量子计算机 ３０６
１０．４．５ 数字计算机 ＭＢＳＥ ３０８
１０．４．６ 智能人机交互 ３０９
１０．４．７ 空间防御 ３１０
参考文献 ３１３
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