由于空间引力波探测等深空探测任务对卫星平台提出了越来越高的要求,使得卫星的星务软件的规模与复杂度也都随之日趋提高,并呈现智能化趋势,传统基于单核处理器的星载计算系统由于单核性能有限,系统功能相对简单,软件扩展性弱等不足逐渐难以满足上述趋势带来的各种需求。因此,研究基于多核处理器的通用高性能星载计算系统具有重要的意义。本文提出一种基于多核处理器与Linux的通用高性能星载计算系统设计方案。首先,针对卫星对星上计算资源需求不断提高,以及对操作系统具有扩展性并能够支持智能应用的需求,提出了一种基于多核处理器与Linux操作系统的星载高性能计算平台。选择基于SPARC V8架构的4核抗辐照处理器GR740开发板作为多核系统样例及硬件测试平台,使用带Preempt-RT补丁的主线Linux作为操作系统,并打通了星载计算系统的软件环境与PC平台。针对体积、实时性、拓展性与对智能应用的支持等需求,对Linux内核进行了配置与裁剪。然后,针对星务软件对充分利用多核资源、易于扩展、提高开发效率、支持智能应用的主要需求,提出了相应的星务软件结构与功能。使用POSIX接口将原本基于单核处理器与实时操作系统的星务软件移植到高性能平台。设计了具有三种模式的星务软件框架结构,高性能与高可靠性运行模式之间可根据需求灵活切换,使得在各种运行状态下均可充分利用多核处理器资源,同时具有高扩展性与通用性。性能测试与评估表明所设计的星载计算系统的各项指标能够满足较复杂卫星的需求。最后,针对智能应用对于以异构计算的方式实现计算加速的需求,在以上星载计算系统基础上,进一步提出了星载多核异构计算系统。设计采用芯片级异构的组织方式,以CPU、GPU、FPGA作为计算单元的硬件结构框架。为了管理与使用异构计算资源,对基于多核处理器的软件结构进行扩充,形成了异构计算软件结构,添加了智能应用的依赖库,引入了智能应用管理机制等。在基于多核异构处理器Yulong810A的硬件平台上,部署了星务软件并扩展了数据库与智能应用。测试结果表明星务软件、数据库及智能应用三者协同运行功能正常且可在要求的时间内完成计算任务,验证了所述异构计算系统的基本功能。本文所设计的星载计算系统方案,经过实验测试与验证,具有高性能、高可靠性、通用、可扩展的特点,为满足未来复杂卫星对计算系统自主管理智能化的需求提供基础,具有较好的应用前景。