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根据应用领域特征、任务特点和卫星工程约束，系统架构的具象化实现将体现出差异化设计，如应用卫星领域，其系统架构体现出模块化、多冗余、高可靠的特征；深空探测领域，其系统架构集中于长寿命高可靠控制；微纳卫星领域，其系统架构以模块化、开放式、高密度为主；飞船领域，其系统架构具有多层次、模块化、开放式、多冗余、高可靠等特征。目前国内星载计算机系统大致可分为以下几类。
根据整星的任务功能，可将应用卫星划分成不同的星载计算机系统，常见的有导航卫星、气象卫星、通信卫星等。其采用的系统架构主要由中心计算机、姿轨控计算机、测控、全球导航卫星系统（global navigation satellite system，GNSS）及外围电路等系统组成，每个系统具有自己的CPU，各部分之间通过通信总线连接。中心计算机通过通信总线接收测控分系统遥控指令，转换为星上各单机的总线指令，发送给星上各单机执行，并从各单机采集遥测数据，组包后通过测控分系统下传至地面；姿轨控计算机接收GNSS获取的定位定轨数据，计算整星姿态轨道信息，将生成的姿态轨道控制数据发送至姿轨控执行部件，同时通过通信总线向中心计算机回报姿态轨道遥测信息。
应用卫星系统功能包括遥测遥控管理、姿态和轨道控制、热控管理、电源管理、时间管理、总线网络管理、信息安全管理以及有效载荷管理等。其设备组成包括：
（1）卫星管理单元（SMU）。完成遥测遥控管理、热控管理、电源管理、时间管理、总线网络管理、信息安全管理等功能。
（2）数据处理单元（DPU）。完成数据存储、数据复接及下传功能。
（3）平台接口单元。完成遥测数据采集、指令输出、火工品控制、平台供配电等功能。
（4）载荷接口单元。完成遥测数据采集、指令输出、火工品控制、载荷供配电等功能。
（5）控制接口单元。完成姿态和轨道控制功能。
各设备间采用1553B总线互连。系统设计的主要特点包括：
（1）系统体系架构。卫星管理单元与控制接口单元分离，由卫星管理单元完成平台的数据管理等功能，控制接口单元完成姿态轨道控制功能。
（2）数据总线网络体系架构。各设备间采用1553B总线进行互连，在接口服务单元设备内部采用二级内总线，完成各模块之间的互连。
（3）模块化设计。系统采用模块化的设计思想，在接口服务单元中设计标准的模块，如遥测模块、常规指令模块、矩阵指令和矩阵遥测模块、电源与通信模块、火工品管理模块、热控管理模块、配电模块等，各接口服务单元可以根据需要采用这些标准模块进行组装。
（4）系统容错。提供整星系统级的故障检测和修复，在CMU故障或DPRU故障时，可通过应急模式实现对卫星的控制。
（5）星间网络。系统具备星间网络路由功能，可实现卫星间多种数据的传输，包括指令、遥测数据、导航电文、时间同步信息、测距信息等。
根据上述讨论，星载嵌入式计算机要能够发挥其应有的作用，从概念上看其作用范围涉及卫星平台和有效载荷的各种电子系统，即传统意义上的数据管理（星务）、姿态和轨道控制、电源、热控、总体电路、天线和有效载荷等各分系统。该星载嵌入式计算机产品支持卫星的智能成像模式，主要实现成像指令解析、成像参数获取、轨道确定和星历计算、姿态控制、天线控制、供电控制、主载荷成像指令控制、载荷数据传输控制。
星载嵌入式计算机产品在标准总线接口的基础上，与载荷和平台的各大分系统核心单机都有协同工作的能力，起到任务控制中心的统一调度的作用，按照规定的顺序协调工作，完成这样一个智能化的任务过程。
深空探测是人类了解地球、太阳系和宇宙，进而考察、勘探和定居太阳系地球以外其他天体的第一步。深空探测是21世纪人类进行空间资源开发与利用、空间科学与技术创新的重要途径。目前深空探测的6个重点方向为月球探测、火星探测、小行星与彗星的探测、太阳探测、水星与金星的探测、巨行星及其卫星的探测。我国目前的深空探测项目有探月工程（即嫦娥工程）一、二、三期，火星探测工程。
与围绕地球轨道运行的航天器相比，深空探测器具有鲜明的技术特点，主要表现在以下几个方面：
（1）任务形式多。深空探测系统比较典型的任务形式包括“绕、落、回、巡、附、穿”。
（2）目标差异大。行星、行星的卫星、彗星和小行星等目标的光照条件、引力场、大气环境等各不相同。
（3）环境不确定性大。天体表面的环境、土壤松软程度、地形起伏和磁场分布等，还缺乏实测数据的支撑。
（4）任务周期长。目标天体一般都距离地球较远，漫长的星际飞行中要考虑能源供给、温度保证、自主管理和空间辐射环境等因素。
因此，由上述可知，深空探测系统对各分系统的需求更加全面，以某着陆器为例，其数管分系统与姿轨控分系统相独立，数管分系统的功能包括遥测遥控管理、电源管理、热控管理、总线网络管理、FDIR、火工品管理、大容量存储与高速复接和机构驱动控制等。
（1）系统管理单元。由16个模块组成，完成遥测、遥控、供配电、电源变换、热控、火工品管理、大容量存储与高速复接和机构驱动控制等功能。
（2）数据接口单元。实现上行通道数据处理、遥测采集与间接指令发送、加热回路控制、配电管理、机构控制、自锁阀控制功能。
系统设备间采用1553B总线互连。系统设计特点包括：
（1）采用国际空间数据系统咨询委员会（Consultative Committee for Space Data Systems，CCSDS）标准，实现了平台和载荷数据流的统一设计，包括数据采集、存储、处理和回放等。
（2）采用星载嵌入式计算机设计思想，实现了平台和载荷管理电子设备的集成设计，减少了设备外壳和设备间电缆的重量，实现了系统体积、功耗及重量的大幅降低。
（3）实现了高集成后的电磁兼容性和抗干扰设计。
轨道器系统实现信息采集和处理、数据管理、控制、驱动等多种任务综合在一个有机整体中，为平台提供全面、综合的服务与管理。轨道器采用一体化设计思路，走标准化、模块化、通用化模式。将整个系统模块化或组件化，将模块或组件标准化，使模块或组件可以任意组合成所需单机。针对大型探测器体积大、多舱段、区域广和多次分离等特点，构建基于高速串行总线的分布式系统架构，实行分区管理。
微小卫星高功能密度计算机系统采用分层模块化、开放式体系架构，硬件模块按照航天器设备的接口类型设置，软硬件接口采用标准化设计，功能由软件定义，将卫星平台功能集成于微小计算机系统和软件中，外加载荷系统，可以满足快速组装、测试和发射等要求。遇到紧急事件时可形成数十颗甚至几十颗卫星，在较短时间内形成战斗力，对局部作战、自然灾害等应急事件提供专用支持，弥补大卫星平台的实效性不足，实现对应急突发事件的战术性快速响应。
近年来，随着商业航天的发展，利用MEMS（micro-electro-mechanical system）、工业级器件生产的微纳卫星在航天系统中所占的比重越来越大。低成本、短研制及生产周期是微纳卫星特别是商业微纳卫星的两项重要要求，也是目前微纳卫星的研制趋势。对于微纳卫星，目前主要的设计模式仍遵循传统大型卫星设计方式，采用现有卫星平台设备及单机，根据功能需要增加载荷，并在现有卫星平台基础上修改。这种模式可利用现有技术和设备产品，缩短卫星研制时间周期，但其功能及性能受限于现有产品，性能通常较低，功耗较大，难以适应微纳卫星越来越高的性能及功耗需求。虽然微纳卫星通常工作在低地球轨道，空间环境相对高轨道卫星较好，但对于星载嵌入式计算机来说，由于其承担了卫星星上平台设备及载荷控制、遥控遥测控制处理、姿态及轨道计算等关键任务，仍需要较高的可靠性。
目前在研的商业航天星载嵌入式计算机主要以高可靠性航天级处理器为主，配合工业级外围器件实现，利用处理器本身的高可靠性及外围电路冗余设计实现星载嵌入式计算机高可靠性要求。由于高可靠性处理器自身及外围电路模块限制，此种方式需要的星载嵌入式计算机的体积及重量大，功耗较高，难以满足微纳卫星小型化、集成化的要求。
系统功能包括遥测遥控管理、姿态和轨道控制、热控管理、电源管理、FDIR、配电和火工品管理、有效载荷数据处理等。
星载嵌入式计算机的核心设备采用双机冷备方式，其组成包含处理器、RS-422串口、模拟量输出、OC门指令输出、模拟电压检测接口、温度检测接口、DS检测接口、PCM接口和数字开关量输入等。