EAFTC datori lidojumam paredzētā kosmosa šasijā. Attēla kredīts: NASA / Honeywell. Noklikšķiniet, lai palielinātu
Diemžēl starojums, kas caurstrāvo kosmosu, var izraisīt šādus trūkumus. Kad ātrgaitas daļiņas, piemēram, kosmiskie stari, saduras ar datoru mikroshēmu mikroskopisko shēmu, tās var izraisīt mikroshēmu kļūdas. Ja šīs kļūdas novirza kosmosa kuģi nepareizajā virzienā vai izjauc dzīvības uzturēšanas sistēmu, tā var būt slikta ziņa.
Lai nodrošinātu drošību, lielākajā daļā kosmosa misiju tiek izmantotas ar radiāciju rūdītas datoru mikroshēmas. “Rad-hard” mikroshēmas daudzējādā ziņā ir atšķirīgas no parastajām mikroshēmām. Piemēram, tie satur papildu tranzistorus, kas patērē vairāk enerģijas, lai ieslēgtu un izslēgtu. Kosmiskie stari tos tik viegli nevar iedarbināt. Rad-hard mikroshēmas turpina veikt precīzus aprēķinus, kad parastās mikroshēmas varētu “glitch”.
NASA paļaujas gandrīz tikai uz šīm īpaši izturīgajām mikroshēmām, lai padarītu datorus kosmosa vērts. Tomēr šīm individuāli izgatavotajām mikroshēmām ir dažas negatīvās puses: tās ir dārgas, enerģijas izsalkušas un lēnas - pat 10 reizes lēnākas nekā līdzvērtīgs centrālais procesors mūsdienu patērētāju galddatoros.
Ja NASA sūta cilvēkus atpakaļ uz Mēnesi un uz Marsu - lai redzētu kosmosa izpētes vīziju -, misijas plānotāji labprāt saviem kosmosa kuģiem dotu lielāku skaitļošanas jaudu.
Ja bortā būtu vairāk skaitļošanas jaudas, tas palīdzētu kosmosa kuģiem ietaupīt vienu no ierobežotākajiem resursiem: joslas platumu. Joslas platums, kas pieejams datu pārraidīšanai atpakaļ uz Zemi, bieži ir sašaurinājums, un pārsūtīšanas ātrums ir pat lēnāks nekā vecajiem iezvanes modemiem. Ja kosmosa kuģa sensoru apkopotie neapstrādāto datu apjomi varētu tikt “sagriezti” uz klāja, zinātnieki varētu atsaukties tikai uz rezultātiem, kas prasītu daudz mazāku joslas platumu.
Mēness vai Marsa virspusē pētnieki varēja izmantot ātros datorus, lai analizētu savus datus tūlīt pēc to savākšanas, ātri identificējot jomas, kurās ir liela zinātniskā interese, un, iespējams, varētu savākt vairāk datu, pirms paiet īslaicīga iespēja. Arī Rovers gūtu labumu no moderno centrālo procesoru papildu informācijas.
Tas pats lēts, jaudīgs Pentium un PowerPC mikroshēmas, kas atrodamas patērētāju personālajos datoros, ārkārtīgi palīdzētu, taču, lai to izdarītu, ir jāatrisina radiācijas izraisīto kļūdu problēma.
Šeit nāk klajā NASA projekts ar nosaukumu Vides adaptīva kļūmēm toleranta skaitļošana (EAFTC). Pētnieki, kas strādā pie projekta, eksperimentē ar veidiem, kā kosmosa misijās izmantot patērētāju centrālo procesoru. Viņus īpaši interesē “atsevišķu notikumu sajukums” - visizplatītākais traucējumu veids, ko izraisa atsevišķas starojuma daļiņas, kas saduras šķembās.
Komandas loceklis Rafaels Daži no JPL skaidro: “Viens no veidiem, kā ātrāk izmantot patērētājam paredzētos CPU kosmosā, ir vienkārši trīs reizes vairāk CPU, nekā jums nepieciešams: Trīs CPU veic vienādu aprēķinu un balso par rezultātu. Ja viens no CPU pieļauj kļūdu, kas saistīta ar radiāciju, pārējie divi joprojām piekritīs, tādējādi uzvarot balsojumā un dodot pareizu rezultātu. ”
Tas darbojas, taču bieži vien tas ir pārspīlēti, tērējot dārgo elektroenerģiju un skaitļošanas jaudu, lai trīskārši pārbaudītu aprēķinus, kas nav kritiski.
“Lai to izdarītu gudrāk un efektīvāk, mēs izstrādājam programmatūru, kas izsver aprēķina nozīmi,” turpina Daži. “Ja tas ir ļoti svarīgi, piemēram, navigācija, visiem trim CPU ir jābalso. Ja tas ir mazāk svarīgi, piemēram, klintis ķīmiskā uzklājuma noteikšana, var būt iesaistīts tikai viens vai divi CPU. ”
Šī ir tikai viena no desmitiem kļūdu labošanas paņēmienu, ko EAFTC apvieno vienā paketē. Rezultāts ir daudz labāka efektivitāte: bez EAFTC programmatūras datoram, kura pamatā ir patērētāju CPU, nepieciešama 100-200% atlaišana, lai aizsargātu pret radiācijas izraisītām kļūdām. (100% atlaišana nozīmē 2 CPU; 200% nozīmē 3 CPU.) Izmantojot EAFTC, vienādai aizsardzības pakāpei ir nepieciešami tikai 15-20% atlaišanas. Visu ietaupīto CPU laiku tā vietā var izmantot produktīvi.
“EAFTC neaizstās radikālos centrālos procesorus,” brīdina daži. "Daži uzdevumi, piemēram, dzīvības uzturēšana, ir tik svarīgi, mēs vienmēr vēlamies, lai ar radiāciju rūdītas mikroshēmas tos darbinātu." Bet noteiktā laikā EAFTC algoritmi varētu noņemt daļu no datu apstrādes slodzes no šīm mikroshēmām, padarot ievērojami lielāku datora jaudu nākamajām misijām.
Pirmais EAFTC tests būs bortā uz satelīta ar nosaukumu Space Technology 8 (ST-8). Daļa no NASA jaunās tūkstošgades programmas, ST-8 pārbaudīs lidojumus ar jaunām, eksperimentālām kosmosa tehnoloģijām, piemēram, EAFTC, ļaujot tās ar lielāku pārliecību izmantot nākamajās misijās.
Satelīts, kuru plānots uzsākt 2009. gadā, izsitīs Van Allen starojuma jostas katrā tā elipsveida orbītā, pārbaudot EAFTC šajā augstas radiācijas vidē līdzīgi kā dziļajā kosmosā.
Ja viss iet labi, kosmosa zondes, kas izplūst pāri Saules sistēmai, drīz var izmantot tieši tās pašas mikroshēmas, kuras atrodamas jūsu galddatorā, - tikai bez trūkumiem.
Oriģinālais avots: NASA ziņu izlaidums
