根据不同的任务功能需求，不同级别和类别的计算机特点可能会不同，但航空电子系统类机载计算机普遍具有以下特点。

（1）工作环境恶劣

机载计算机的工作环境条件十分恶劣，比如低气压、高温、低温、温度冲击、温度高度、淋雨、湿热、霉菌、盐雾、沙尘、加速度、坠落、振动、噪声、冲击、温度湿度高度、飞机炮振等。这些条件的综合作用对机载计算机的稳定工作、可靠性和工作寿命都有着重要的影响。如供电环境，飞机上的供电系统有交流供电和直流供电系统两种，其中直流供电系统的供电条件更为恶劣。对飞机上的供电类别为C类的电子设备（如计算机），在采用直流供电系统时，其正常工作电压为24～30V（通常为27～28V），但发动机启动时可能降低到17V。因此，其低端电压的波动可达（28-17）/28=39%，如此大幅度的波动，是其他应用系统所少见的；又如温度范围很宽，为-55℃~+71℃，有些机载计算机还要求在环控系统失效情况下（即在95℃的高温下）能够短时间工作以保证飞机的返航；再如飞机上空空导弹用计算机，冲击试验时其加速度值达100g以上。其它情况类同，这儿不再一一列举。

（2）重量轻、体积小

受飞机总重量和空间的限制，对机载计算机的重量和体积都提出了高要求。此外，随着航空电子系统的发展和计算机在飞机上应用范围的扩大，在飞机上的安装数量也急剧上升。未来的航空电子系统将是“信息密集型”，而作为其硬件支撑平台将是”计算机密集型”。因此，减少机载计算机的重量和体积对于整个飞机有着非常大的影响。由于微电子技术和计算机技术的飞速发展，给计算机重量、体积的降低带来了可能性。

目前，国外在先进的机载计算机中都广泛采用了片上系统（SystemOn-Chip,SoC）、多芯片模块（Muti-ChipsModule,MCM）等技术以实现降低重量和体积，提高可靠性的目的。MCM是20世纪90年代最有前途的微封装技术，美国当时将MCM列入90年代优先发展的六大军事技术之一。据统计采用MCM后可以使系统的尺寸和重量降低2个数量级，且系统的可靠性提高1个数量级。

（3）强实时性和好的安全性

牛津计算机辞典对实时系统的定义为：“实时系统是指那些产生系统输出的时间对于系统是至关重要的系统。这通常是因为输入对应于物理世界的某些运动，同时输出也与一些运动相关。从输入到输出的滞后时间必须小到一个可以接受的时限内。因此实时系统逻辑正确性不仅依赖于计算结果的正确性，还取决于输出结果的时间”。对于实时系统而言，没有按时完成任务和没有完成任务其效果是等同的。因此，实时系统的确定性是非常重要的，必须在规定的时间内正确完成任务。实时系统按对实时性的要求可分为软实时系统和硬实时系统，这是根据时限对其性能影响程度的不同进行区分的。如果任务在时限到来之前未能完成只是使实时系统的性能降低，则为软实时系统；如果其后果是灾难性的，则为硬实时系统。机载计算机属于硬实时系统。

实时性和安全性（security）是相互矛盾的。计算机能否同时满足实时性和安全性的要求，其主要关键是操作系统实时性能、安全性能的好坏以及关键硬件的质量（包括架构和基础元器件的功能性能）。

a）对具有安全特征的机载计算机硬件的主要的要求是通过RTCA/DO-254的确认。

RTCA/DO-254的名称为“Design Assurance forAirborne Electronic Hardware”。RTCA/DO-254是2005年才提出的标准，与RTCA/DO-178B一样，它根据任务重要性级别分为A-E五类，其中A类级别最高，E类级别最低。该标准是针对下述问题而提出的过程保证标准：当电子硬件包含现场可编程门阵列（fieldprogrammable gate array，FPGA）、特种应用集成电路（application-specificintegrated circuit，ASIC）、脉宽鉴别（pulse-lengthdiscrimination，PLD）等复杂器件时，设计人员因无法完整和全面地测试所有的逻辑功能，导致设计中可能会产生潜在的缺陷或错误，从而不仅影响任务的可靠性，甚至对飞机的安全造成很大的威胁的问题。

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b）对具有安全特征的机载实时操作系统主要有以下两个方面的要求：

·符合ARINC SPECIFICATION653

ARINC653名称为“AvionicsApplication Software Standard Interface”；该规范定义了应用软件与操作系统的接口，即APEX（application/executive）接口。

·通过RTCA/DO-178B的确认

RTCA/DO-178B的名称为“SoftwareConsiderations in Airborne Systems and Equipment Certification”。RTCA/DO-178B确认根据任务重要性级别分为A-E五类，其中A类级别最高，E类级别最低。

目前市场上出现的符合上述两个要求的实时操作系统有GreenHills Software公司的Integrity-178B、Wind River公司的VxWorks AE653和中航工业计算所的天脉2。F-35选择了integrity-178B实时操作系统。

Interity-178B主要有以下几个特征：

·较好地同时解决了实时性与安全性的问题，即在具有安全性的同时仍然保证实时系统对实时性的要求。

·具有时间域与空间域的保护能力。具有存储器地址空间保护功能和各任务所需资源（包括CPU时间资源和存储器空间资源）的保护功能。

·具有任务运行时间的确定性。如采用最高锁信号灯（highestlocker semaphore）解决优先级倒挂（priorityinversion）问题；使用ARINC653分区调度程序（ARINC653partition scheduler）保证了各任务的CPU时间窗口；具有非常小的中断时延（140ns@233MHzPowerPC）和上下文切换时间（870ns@233MHzPowerPC）等。

（4）可靠性高、可维护性好

从统计学的角度出发，1957年美国电子设备可靠性咨询组发表的报告中把可靠性定义为“在规定的时间和给定的条件下，无故障完成规定功能的概率”。可靠性的概念最早就是来源于航空领域。

机载计算机工作的环境条件非常恶劣。恶劣的工作环境对其可靠性产生了不利的影响。此外，飞机对可靠性也提出了非常高的要求，对一架现代飞机而言，其安全关键系统、生存关键系统和任务关键系统的可靠性要求分别为10-6、10-5和10-4个故障/飞行小时，而作为其关键部件的机载计算机，其可靠性要求分别高一至两个数量级，达到10-7～10-8、10-6～10-7和10-5～10-6个故障/飞行小时。例如飞机的飞行控制系统（安全关键系统），要求飞控计算机可靠性的失效率应小于10-7个故障/飞行小时。

为达到如此高的可靠性，除通过加强元器件的控制、采用更严格的降额设计和热设计、强调环境应力筛选外，从设计技术上还采用了冗余设计。飞行控制计算机通常为四余度计算机。

可维修性通常定义为“产品在规定的条件下和规定的时间内，按规定的程序和方法进行维修时，保持或恢复到其规定状态的能力”。简言之，维修性指的是产品维修的难易程度。

从武器装备的战备完好性和全寿命周期费用出发，仅提高可靠性不是一种最有效的方法，必须综合考虑可靠性和可维修性才能获得最佳的结果。

在第四代飞机之前，机载设备的维护通常采用三级维护方式，即外场级、内场级和车间级。外场级将故障定位到现场可替换部件（LRU），诊断主要靠机内自检测；内场级将故障定位到模块，诊断可以借助于测试设备；车间级将故障定位到元器件并进行模块的修复。从第四代飞机开始，由于故障诊断技术的进步，维护体制由三级维护变为两级维护，即外场级和车间级维护，取消了内场级维护。在外场直接将故障定位到现场可替换模块（LRM），然后交车间进行修复。

缩短维修时间的关键是自动故障诊断。20世纪80年代中期以来，为解决现役武器装备存在的诊断能力差、机内虚警率高的问题，美英等国相继开展了综合诊断和人工智能技术应用的研究。综合诊断已在B-2和F-22等飞机中得到了应用，而运用人工智能的灵巧BIT已经进入实用阶段。当前，综合诊断已由事后发展成预测，即PHM(征兆与健康管理)技术，该技术已逐步应用到型号中。

（5）通用化、系列化和模块化程度高

通用化、系列化和模块化是标准化（所谓三化)的三种表现形式，是机载计算机的基本要求之一。

三化最早起源于数字航空电子电系统（DigitalAvionics Information System，DAIS）计划，当时的主要目的是：降低产品全寿命周期的成本。包括开发、生产和维护的成本；也包括硬件、软件、维护设备、开发环境和工具、人员的成本；有利于部队的维护，降低了对部队维护人员数量和水平的要求；缩短研制周期。由于受当时技术水平的限制，DAIS计划在第三代飞机航空电子系统中的应用仅实现了CPU模块、存储器模块、MIL-STD-1553B（简称1553B）多路传输数据总线模块以及电源模块的通用化和模块化，与此同时，也实现了机箱的通用化和系列化。

从第四代飞机航空电子系统开始，计算机的通用化和模块化除上述目的外，从技术上也是支持分布式计算机系统任务重构与方便软件/硬件升级的需要。

在F-22飞机的“综合化、模块化”分布式计算机系统中，计算机资源的通用化、模块化的程度也有了大步的提高。这主要体现在以下三个方面：一是通用模块的概念已不仅仅限于在一种飞机内通用，而是跨越了不同飞机的界限。如“宝石柱”计划制定的通用模块，就是准备用于先进战术飞机（AdvancedTactic Fighter，ATF），如F-22和RAH-66飞机；二是在F-22飞机上，采用12种通用模块组合成不同的计算机簇并进而形成CIP，模块的种类有了明显的减少；三是通用模块的应用领域由“核心”向“外围”渗透。在第三代飞机航空电子系统中，通用模块主要限于核心数据处理部分，在第四代飞机航空电子系统中，通用模块进一步向传感器领域渗透（如信号处理机等）。

在“宝石平台”计划中，预计综合核心处理机将有8种通用标准电子模块组成，而这些模块又有12种多芯片模块（MCP：multi-chip package；与通常所说的MCM：multi-chip module是同一概念）组成。可以说不仅在模块级实现了通用化，而且在器件级也实现了通用化。

由于机载计算机的应用范围（只是在一架飞机的范围内）和应用对象（各子系统）都是有限的，因此只要从认识上重视，机载计算机的通用化、系列化和模块化工作是完全可以做到的。

（6）由”专用”设计向”通用”设计转变

长期以来，武器装备研制走的是一条封闭的、专用的道路。所谓封闭式的专用系统是指制定专用规范、研制专用部件、进行专门的测试和验证、采用专门的软件开发环境和支持工具等完成系统的研制。如美国空军的MIL-STD-1750A指令系统结构标准、MIL-STD-1589C（jovial）语言、某型号项目国际合作中外方定义的计算机内总线L-bus等均属于专用标准和专用规划。封闭的、专用系统的研制方法带来的问题是研制的周期长、风险高、价格贵、升级难。与之相反，开放系统研制方法则是优先采用在市场上广泛使用的商用标准、产品和技术组成系统。仅当上述标准、产品和技术不能满足系统需求时才考虑采用其他类型的标准、规范、产品和技术。

开放系统的优点有：更少地依赖于专利产品，通过更多的竞争降低了价格，降低了项目的风险，多生产厂商的支持，更快的新技术的注入，改进了互操作性和应用可移植性，提高了全寿命周期的后勤支持，增强了软件/硬件的重用。

但开放系统面临以下几个方面的挑战：思想观念的转变――与开放系统有关的教育刚刚开始，开放系统对军用系统开发者与部件制造商而言是一个新的概念，有的甚至对专用系统到开放系统的转变态度很勉强，有的部件制造商不愿意让其产品进行严格的符合性测试审查；开放系统鼓励采用商用标准、商用技术和商用产品，这节约了开发价格，但是商用市场的特点是发展和变化快，与武器装备的长生命周期是矛盾的，开放系统如何降低这部分的价格是值得考虑的问题。此外，如何选准有生命力的标准和技术，也是一项挑战性的问题；缺乏对供货商的控制，缺乏技术数据，也缺乏对进行中（on-going）的产品和标准进行管理，存在替换备件的风险。军用系统的特殊性（如强实时性、高可靠性、安全性和恶劣的工作环境等）导致商用标准、商用技术和商用产品在某些方面不能完全满足军用的需要，需要进行裁减和补充、加固或改善工作条件后，才能应用于军用领域；开放系统的测试与评估也是需要关注的地方。