随着航天器任务需求不断增加，空间任务呈现出多样性和复杂性的特点。航天器在空间环境中，始终受到空间复杂环境的影响。随着设计成本和开发难度增加，星载计算机作为卫星系统的控制及管理中心，其可靠性和安全性始终是国内外航天科研单位研究的核心，也是亟需解决的本质需求点。相对避错技术，采用容错技术的星载计算机，一定程度上能提高容错计算机的可靠性和安全性。三模冗余技术作为容错技术的核心，不仅能解决双模冗余技术存在的单点故障，而且还可以进行在线修复，完成系统重构。但是由于国内星载计算机系统采用的都是部分功能模块的三模冗余，仍然存在部分单点故障，可靠性还有进一步的提升空间。本文对采用三模冗余结构的星载计算机进行了详细研究，结合实际技术指标，设计了一种全三模冗余星载计算机系统，所有功能模块均为同构三模冗余结构，有效解决单模表决模块存在的单点故障隐患。论文总体侧重系统的方案设计与技术实现，首先通过前期星载计算机相关技术背景调研和实际应用需求，设定了系统技术指标。然后，借由总体设计分述同步、交互、表决、故障检测和系统重构等关键技术的解决方法，以及对应详细的软硬件实现手段，其中重点阐述了同步技术和表决技术。同步技术依次采用1ms中断同步和握手同步的两级同步方式实现精确同步，表决技术采用CPU三机数据表决和表决器输出权表决的“双重表决”机制。最后，通过系统主要功能模块测试数据和高低温实验数据，完成系统功能性测试和可靠性测试。分析结果表明，基本达到系统设计要求。同时，对整机性能进行全面分析和总结，指出该系统可进一步优化和改善的地方。