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星载嵌入式计算机是整个航天器的核心，计算机的能力提升主要体现在高性能计算能力、高速数据网络、标准软硬件接口配置、多元信息融合和高可靠性保障等方面。通过对系统功能的整合、资源的合理配置和综合利用，实现提高面向任务和用户的综合服务能力。
系统架构定义了系统的结构、语义行为和系统内各部分之间的关系。它包括组成系统的各种元素、元素之间的关系、影响关系的约束以及对系统局部和整体的关注。软件架构设计标准中对架构的定义是：包含在系统基本组织中的部件之间的关系、与环境之间的关系，以及指导开发和进化的原则。
星载嵌入式计算机从本质上来说，是用系统工程方法设计的，在统一的模块化环境中开发的，协调控制航天器平台和有效载荷的各种传感器、执行部件和其他资源有序工作，为全航天器提供信息处理和服务，统一管理全航天器任务运行和安全事务的一体化系统。
星载嵌入式计算机的核心是一种电气、信息和控制三位一体的服务支持框架，为卫星平台和有效载荷提供全方位的服务。各分系统的硬件、软件仍然存在，但信息与管理统一。
星载嵌入式计算机的业务范围包括任务运行业务（遥测遥控、姿轨控、测控通信等）、载荷管理业务（载荷管理、任务规划等）、星务管理业务（热控管理、信息服务、星载时间服务等）、资源管理业务（能源管理、存储管理、计算资源管理等）和安全管理业务（状态监视、故障诊断、安全模式、故障重组、任务降级等）。
星载嵌入式计算机的本质特点在于：
（1）统一。在一个共同的模块化的环境中对整星电子系统进行统一设计。
（2）优化。通过顶层设计实现整星电子系统的最优化。
（3）标准。在系统构架、协议及接口等方面采用统一的标准，实现构件、产品、业务和系统的标准化。
（4）高效。通过对系统功能的定义和分解，实现系统、设备的灵活性和可重用性。
星载嵌入式计算机与以前系统的最大不同是，强调将所有的组成部分都置于一个完整、合理的体系架构之下，采用自顶向下的系统工程方法完成系统的研发。
星载嵌入式计算机系统是指星上采用计算机网络技术将星载电子设备互连，实现卫星内部信息共享和综合利用的信息管理和传输系统。其作为一个以多种不同的功能模块组成的完整系统，在统一的任务调度和管理下，完成整星的所有信息管理功能。星载嵌入式计算机的系统架构主要有集中式体系架构和分布式体系架构两种。
集中式体系架构是指由单台集中式计算机完成控制、处理等所有功能，星载嵌入式计算机可与每个处理单元进行点对点通信。这种体系架构生产成本较低，功能模块较少，体积、功耗和重量较小，对于处理单元较少的系统简单有效。
集中式体系架构主要应用于规模较小的航天器上，如小卫星或微小卫星等。这种航天器系统复杂程度较低，对卫星平台要求不高，飞行任务和运行轨道相对简单，对星载嵌入式计算机的功能、功耗和重量都有限制，因此对于小型航天器采用集中式体系架构，将姿轨控分系统、星载数据系统、有效载荷数据处理系统等集成于一个标准设备中，由一台星载嵌入式计算机和专用芯片完成控制和数据处理功能。
但是，集中式体系架构每增加一个新的处理单元，都会影响星载嵌入式计算机的软件和硬件性能，从而增加星载嵌入式计算机的处理负荷，因此该体系的模块性和可拓展性较差。而且，集中式的处理使得各个功能模块间的耦合度增加，增大了开发过程中的相互影响，模块耦合度的增加也加大了运行中故障扩散的可能性，该体系架构中存在明显的集中管理和并行处理之间的矛盾。
目前，分布式体系架构主要是利用总线结构进行信息交互。总线结构的分布式体系是使用一条公共的数据总线连接所有的处理器单元。和集中式体系架构相比，分布式体系架构具有模块性好、易于扩展和容错性好等特点，目前广泛应用于大中型航天器星载嵌入式计算机中。
分布式体系架构主要适用于规模较为庞大的航天器如空间站等。航天器上星载数据系统、姿轨控分系统、有效载荷数据处理系统及卫星平台系统分别配置，各个系统通过高速总线互连实现数据传输。但是，分布式体系架构复杂程度较高，开发成本较大，系统较为庞杂。
分布式系统的数据传输由功能单元间的高速总线互连实现。虽然分布式体系架构的特点是功能、性能强大，但其各功能单元分工明确、层次较清楚、耦合度低，便于独立开发和测试。