| BAE Systems 군사 & 우주용 CPU | ||||
| RAD6000 | → | RAD750 | → | RAD5500 |
1. 개요
2001년에 출시된 군사 & 우주용 CPU로, 2005년 처음으로 쓰였으며, 2020년 현재 열심히 구동 중인 큐리오시티에 탑재된 컴퓨터의 CPU로도 사용되고 있다. 2016년 7월에 목성 궤도에 들어선 탐사선 주노는 물론 2021년 12월 발사된 제임스 웹 우주 망원경의 핵심 모듈인 ISIM(통합과학기기모듈)에도 사용되었다. 개발은 BAE Systems. PowerPC G3을 기반으로 만들어졌다고 한다. 사실 애초부터 군사 & 우주용 CPU라는 슬로건을 내걸고 만든 물건 중의 물건.스피릿과 오퍼튜니티의 컴퓨터 시스템인 RAD6000의 후계작이며, 칩셋 생산 후 공정으로 방사선을 쪼여서 태양풍과 같은 고에너지 하전입자 등의 치명적 방사선에 대한 내성을 검증한 뒤 메인보드에 집적시켜 생산된 싱글보드 컴퓨팅 시스템이다.
2. RAD750 제품군
생각보다 다양한 모델이 있지만 탐사선에 보편적으로 많이 쓰이는 모델만 서술한다.3. RAD750 3U
| IBM PowerPC 750 프로세서 | |
| 코어클럭 | 116~132MHz[1] |
| L1 캐시 | 32KB 인스트럭션 32KB 데이터 |
| L2 캐시 | 1MB |
| 코어수 | 1 |
| 명령어 셋 | PowerPC v1.1 |
| 버스 인터페이스 | PCI 2.2 |
| 메모리 | 128MB SDRAM[2] 256KB suROM 256KB EEPROM 64KB PROM[3] |
| 저장장치 | 128MB~2GB 플래시 메모리 |
| 소비전력 | 10.8W |
| 소프트웨어 | 윈드리버 VxWorks |
4. RAD750 6U-160
| IBM PowerPC 750 프로세서 | |
| 코어클럭 | 116~132MHz |
| L1 캐시 | 32KB 인스트럭션 32KB 데이터 |
| L2 캐시 | 1MB |
| 코어수 | 1 |
| 명령어 셋 | PowerPC v1.1 |
| 버스 인터페이스 | PCI 2.2 |
| 메모리 | 4~48MB CPU SRAM[4] 256KB suROM 4MB EEPROM 64KB PROM |
| 저장장치 | 128~2GB 플래시 메모리 |
| 부가기능 | 임베디드 마이크로컨트롤러 Space Wire[5] + 1포트 |
| 소비전력 | 11~14W |
| 소프트웨어 | 윈드리버 VxWorks |
5. RAD750 6U-220
| IBM PowerPC 750 프로세서 | |
| 코어클럭 | 132~200MHz |
| L1 캐시 | 32KB 인스트럭션 32KB 데이터 |
| L2 캐시 | 1MB |
| 코어수 | 1 |
| 명령어 셋 | PowerPC v1.1 |
| 버스 인터페이스 | Dual 1553[6] PCI 2.2 |
| 메모리 | 128~1GB SDRAM 4~256MB CPU SRAM 4~16MB NV-CRAM[7] 256KB suROM 4MB EEPROM 64~256KB PROM[8] |
| 저장장치 | 128~8GB 플래시 메모리 |
| 부가기능 | 임베디드 마이크로컨트롤러 Space Wire 컨트롤러 도터보드 Space Wire + 4포트 |
| 소비전력 | 11~14W |
| 소프트웨어 | 윈드리버 VxWorks |
6. 탐사선별 커스터마이징
- 큐리오시티 RAD750 6U-220
200MHz 256MB SDRAM 2GB NAND 플래시 메모리 - 주노(탐사선) RAD750 3U
132MHz 128MB SDRAM 256MB NAND - 인사이트(탐사선) RAD750 6U-220
115.5MHz 256MB SDRAM 8GB NAND - 퍼서비어런스 RAD750 6U-160
133MHz 128MB SDRAM 4GB NAND - 파커 태양 탐사선 RAD750 6U-220
133MHz 256MB SDRAM 32GB(16GBx2)의 SSR(솔리드 스테이트 레코더)
7. 성능
1040만 트랜지스터가 박혀 있으며, 클럭은 많아야 200 MHz, 초당 2억 6600만 개의 연산을 처리하며 L2 캐시를 늘렸다. 이는 일반인 가정용 컴퓨터의 CPU와 비교하자면 공짜로 줘도 아무도 가져가지 않을 정도의 성능이지만, 가정용 컴퓨터용 CPU가 절대 보장할 수 없는 극한상황에서의 작동을 보장하고 있다.다음은 BAE System에서 정상적인 연산을 보장하는 기본 가동 환경이다.
- 1MSv(1,000,000 Rads), 온도 범위 –55 °C ~ 125 °C, 그리고 5와트 소요
EMP 항목에서 보다시피, 반도체와 방사능은 거의 쥐약 관계다. 초기 마이크로프로세서와 DRAM은 모두 방사선 때문에 버그를 겪었으며, 버그의 원인을 찾고 보니 우주선이든가 아님 자연붕괴하는 알파선이었다는 것. 태양 플레어로 인해 퍼지는 태양풍을 직격으로 맞은 우주탐사선의 경우는 RAM 안에 저장된 소프트웨어가 손상되는 경우가 많았다. 외부 전자기파에 의해 회로가 원자 단위로 이온화되면서 설계에 반영되지 않은 미세한 과전류가 흐르는데, 이 과전류가 저장된 비트를 반전시키는 것은 예사고 아예 트랜지스터 회로 자체를 태워버리는 일도 부지기수였다. 우주탐사선은 행성간 항해 시 태양 그리고 용골자리 알파성 카노푸스의 위치를 추적하며(모든 행성 탐사선은시스템 내부에 카노푸스 트래커를 내장하고 있다.) 자신의 현재 위치를 실시간으로 갱신하고, 이후 가속이나 감속 등의 궤도 수정을 위한 메뉴버링 커맨드를 짜서 탐사선에 송신하고, 수정된 값을 지구관제소에서 수신받은 탐사선의 Flight 컴퓨터가 RAM에 커맨드 코드값을 로드 시키는데 이때 방사선이나 태양풍 하전입자가 RAM을 파괴시킨다면?
RAD750이 버틸 수 있는 최대치는 10MSv로, 이는 사용 후 연료봉 옆에서 1시간까지는 무리지만, 짧은 시간 안에는 버틸 수 있다는 것이다.
[1] 260MIPS 대략 펜티엄-133과 비슷한 속도를 지닌다.[2] 64MB(16MBx4)x2개 모듈[3] Programed ROM[4] 기본형은 16MB 최대 48MB까지 용량확장이 가능하다. 160모델 기본형은 특이하게도 메인 램은 CPU의 SRAM을 쓴다. 허나 고객사의 요구조건에 따라서 SDRAM을 쓰기도 한다. 128~256MB를 확장시킬 수 있다.[5] 유럽우주기구(ESA)가 주도하는 IEEE1394 기반의 우주 네트워크 통신포트. 주로 탐사선의 내장된 각종 실험, 과학탐사장비와 연결한다. 전송속도는 20~400MB/s[6] Ch.A 와 Ch.B로 구성된 듀얼채널 PCI 버스. 버퍼 메모리 용량은 64KB[7] 1553과 Space Wire의 I/O 데이터 버스 전용 버퍼 플래시 메모리. 칩제조사는 알카텔[8] 엔지니어링 모델은 1MB