手機、平板等移動設(shè)備的快速發(fā)展，促使人們開始越來越多關(guān)注各種操作系統(tǒng)。何為操作系統(tǒng)呢？簡單來說，操作系統(tǒng)就相當于我們的人類的大腦，控制著計算機硬件與軟件資源的協(xié)同運作，如果非要說有啥區(qū)別，那么就是現(xiàn)如今的操作系統(tǒng)不會思考。但會思考的操作系統(tǒng)也并非離我們太遙遠，不久的將來很可能就會出現(xiàn)。

談到操作系統(tǒng)，人們可能了解最多的就是微軟的Windows，蘋果的Mac OS以及谷歌的安卓。當然如果你夠資深，可能還會了解Linux、Windows Server等操作系統(tǒng)。這些系統(tǒng)可以說是計算機的靈魂，直接影響到硬件的操控情況。

近日，兩條有關(guān)航天航天系統(tǒng)的消息吸引了我的關(guān)注，一個消息就是中國高分八號衛(wèi)星在太原成功發(fā)射成功。

另一條信息是美國“獵鷹9”火箭發(fā)生升空后發(fā)生劇烈爆炸并解體。

兩條都是關(guān)于航天衛(wèi)星的信息。筆者就想了，計算機系統(tǒng)在航天領(lǐng)域?qū)Σ倏氐挠绊懹卸嘀匾?？中國與美國的航天計算機的操作系統(tǒng)有何區(qū)別呢？他們都用的什么操作系統(tǒng)呢？帶著這些疑問，筆者查找了很多資料，在這里將我的一些思考結(jié)合起來跟大家說一下。希望能夠讓大家對航天飛船的操作系統(tǒng)有些了解。

航天飛船用什么操作系統(tǒng)呢？

據(jù)了解，中國航天科技集團公司五院從2001年就開始研發(fā)星載計算機特有的操作系統(tǒng)——SpaceOS，并在2006年首飛成功。那么SpaceOS為何許人也呢？

首先，我們要了解SpaceOS系統(tǒng)，那么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(huán)境的巨大挑戰(zhàn)。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(yīng)”和“單粒子效應(yīng)”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***挑戰(zhàn)。

并且，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(yīng)力時，一面震動、一面溫度急劇變化、同時多個條件加載，考驗產(chǎn)品的極限性能都要滿足。

不能關(guān)機、不能復(fù)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一直運行，總有開機、關(guān)機的時候，如果出錯，換個零件、升級一下軟件都很容易實現(xiàn)，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(tǒng)恢復(fù)解決問題。1998年歐洲阿里亞娜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(tǒng)錯誤導(dǎo)致的。

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神州九號太空計算（圖片來源新浪博客）

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，它的外形是一個堅固的經(jīng)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(shè)備相連接。這樣堅固的構(gòu)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。并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，即使是這樣一個簡樸的黑盒子，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(shè)計開發(fā)人員在工作中分外嚴格遵守操作流程。甚至有人開玩笑說，如果不小心燒毀一個芯片，那么一輛奧迪車就沒了。

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好了，介紹完硬件平臺，那么我們就來說一下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(jù)了解，502所從1998年開始研制星載計算機，從2006年，自主研發(fā)的SpaceOS操作系統(tǒng)成功運行，現(xiàn)在的神舟九號和天宮一號使用的都是用的這個操作系統(tǒng)。

那么接下來我們來解答上面的各種疑問。

為何航天系統(tǒng)不采用Windows或者Linux這些操作系統(tǒng)呢？  

Windows 10

家用系統(tǒng)多數(shù)情況下要求系統(tǒng)的均衡運行，能夠滿足我們?nèi)粘５纳罟ぷ餍枨?。比如，網(wǎng)友可以同時玩游戲，上網(wǎng)，聽音樂，但實時系統(tǒng)都是重要任務(wù)先執(zhí)行，不重要的任務(wù)往后放，這種設(shè)計理念與航天器的計算機是不一樣的。

Linux/Unix/Windows這些都是通用操作系統(tǒng)，由于兼顧的功能太多，所以其更復(fù)雜。航天器的計算機并不需要滿足這么多功能，只要能夠完成所需的操作就可以了。這也減少了系統(tǒng)出現(xiàn)故障的幾率。

而且，航天器的內(nèi)存和CPU都非常弱，據(jù)稱，天宮一號的CPU是10MHz的，內(nèi)存是2M，這種配置跑Windows和Linux比較費勁，雖然采用Linux也并非不可能但要裁剪Linux內(nèi)核確實太麻煩了。但那么大量的裁剪，誰來保證裁剪后的系統(tǒng)的穩(wěn)定性？

更致命的是，Linux不是一個硬實時操作系統(tǒng)。航天器對計算機的要求必須是實時的控制。對快速中斷響應(yīng)，對關(guān)中斷的時間有非常嚴格的控制。Linux和Windows他們是民用的操作系統(tǒng)，其內(nèi)核設(shè)計并沒有考慮到這些點，所以Linux不適用于航天領(lǐng)域。

SpaceOS操作系統(tǒng)是否屬于純國貨？

據(jù)介紹，我國自主研發(fā)，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的實時多任務(wù)空間操作系統(tǒng)SpaceOS1，歷時5年完成研制，從2006年已成功運行于通信衛(wèi)星上，截至2012年3月，使用 SpaceOS的飛行器已經(jīng)發(fā)射了33顆星（船），并且這些飛行器全部穩(wěn)定運行，未發(fā)生任何在軌問題。

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

VxWorks

提到系統(tǒng)的自主研發(fā)，肯定有人會說，中國航天用的SpaceOS主要內(nèi)容是仿造美國風河系統(tǒng)公司的VxWorks653（653是產(chǎn)品名，并非版本號），那么是否還是自主研發(fā)呢？

之所以說系統(tǒng)是自主研制，這代表著這個系統(tǒng)是我國自己從頭開始寫的，但借鑒了現(xiàn)有VxWorks653系統(tǒng)的代碼。SpaceOS代碼非常少，與其說是說是操作系統(tǒng)，實際就是一套硬件管理程序。

那么中國人能不能寫出自己的桌面通用操作系統(tǒng)呢？完全可以自己開發(fā)，但寫一個操作系統(tǒng)容易，中國并不缺技術(shù)人員，大可去挖intel和AMD的墻角。但是相應(yīng)的配套服務(wù)（比如開發(fā)軟件支持等）如果跟不上，那自己寫出桌面操作系統(tǒng)也是沒用的。

所以，無論是哪個行業(yè)，其實看似簡單的基礎(chǔ)對一個產(chǎn)業(yè)的未來發(fā)展有著巨大的作用。我國錯過了計算機基礎(chǔ)理論發(fā)展的黃金階段，這就需要我們在后面幾十年去填補這個苦果。這個并不是在很短的時間能夠彌補的，但我們卻不能視而不見，需要對計算機產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)重視起來。