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ScOSA on the Way to Orbit: Reconfigurable High-Performance Computing for Spacecraft

Lüdtke, Daniel und Firchau, Thomas und Gonzalez Cortes, Carlos Eduardo und Lund, Andreas und Nepal, Ayush Mani und Elbarrawy, Mahmoud Mostafa Hussein Hassan und Haj Hammadeh, Zain Alabedin und Meß, Jan-Gerd und Kenny, Patrick und Brömer, Fiona und Mirzaagha, Michael und Saleip, George und Kirstein, Hannah und Kirchhefer, Christoph und Gerndt, Andreas (2023) ScOSA on the Way to Orbit: Reconfigurable High-Performance Computing for Spacecraft. In: Proceedings - 2023 IEEE Space Computing Conference, SCC 2023. 2023 IEEE Space Computing Conference (SCC), 2023-07-18 - 2023-07-21, Pasadena, CA, USA. doi: 10.1109/SCC57168.2023.00015. ISBN 979-8-3503-4143-0.

[img] PDF
3MB

Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/10207529

Kurzfassung

The German Aerospace Center (DLR) is developing ScOSA (Scalable On-board Computing for Space Avionics) as a distributed on-board computing architecture for future space missions. The ScOSA architecture consists of commercial off-the-shelf (COTS) and radiation-tolerant nodes interconnected by a SpaceWire network. The system software provides services to enable parallel computing and system reconfiguration. This allows ScOSA to adapt to node errors and failures that COTS hardware is susceptible to in the space environment. In the ongoing ScOSA Flight Experiment project, a ScOSA system consisting of eight Xilinx Zynq systems-on-chip with dual-core ARM-based processors and a LEON3 radiation-tolerant processor is being built for launch on DLR's next CubeSat in late 2024. In this flight experiment, not only all 18 cores but also the programmable logic will be used for high performance on-board data processing. This paper presents the current hardware and software architecture of ScOSA. The scalability of ScOSA is highlighted from both hardware and software perspectives. We present benchmark results of the ScOSA system and experiments of the ScOSA system software on ESA's OPS-SAT in orbit in combination with a machine learning application for image classification.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/196642/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:ScOSA on the Way to Orbit: Reconfigurable High-Performance Computing for Spacecraft
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Lüdtke, DanielDaniel.Luedtke (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6758-1562140704946
Firchau, Thomasthomas.firchau (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5404-2482NICHT SPEZIFIZIERT
Gonzalez Cortes, Carlos Eduardocarlos.gonzalezcortes (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5936-9708140704948
Lund, AndreasAndreas.Lund (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3828-2088140704949
Nepal, Ayush ManiAyush.Nepal (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Elbarrawy, Mahmoud Mostafa Hussein Hassanmahmoud.elbarrawy (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0007-1064-0318NICHT SPEZIFIZIERT
Haj Hammadeh, Zain AlabedinZain.HajHammadeh (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7539-2393140704950
Meß, Jan-GerdJan-Gerd.Mess (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2117-3483NICHT SPEZIFIZIERT
Kenny, PatrickPatrick.Kenny (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1242-0582NICHT SPEZIFIZIERT
Brömer, Fionafiona.broemer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1788-7173146679595
Mirzaagha, Michaelmichael.mirzaagha (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Saleip, GeorgeGeorge.NasrAlla (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kirstein, Hannahhannah.kirstein (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kirchhefer, ChristophChristoph.Kirchhefer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0006-2166-8511NICHT SPEZIFIZIERT
Gerndt, AndreasAndreas.Gerndt (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-0409-8573NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:10 August 2023
Erschienen in:Proceedings - 2023 IEEE Space Computing Conference, SCC 2023
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.1109/SCC57168.2023.00015
ISBN:979-8-3503-4143-0
Status:veröffentlicht
Stichwörter:COTS, FPGA, SpaceWire, Multi-core, Computer Architecture, Hybrid, LEON3, Reconfiguration, Benchmark
Veranstaltungstitel:2023 IEEE Space Computing Conference (SCC)
Veranstaltungsort:Pasadena, CA, USA
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:18 Juli 2023
Veranstaltungsende:21 Juli 2023
Veranstalter :IEEE
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Projekt ScOSA Flugexperiment
Standort: Braunschweig , Bremen , Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Softwaretechnologie > Software für Raumfahrtsysteme und interaktive Visualisierung
Institut für Raumfahrtsysteme > Avioniksysteme
Hinterlegt von: Lüdtke, Daniel
Hinterlegt am:18 Aug 2023 09:07
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:56

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