EAFTC kompiuteriai, pritaikyti skrydžio važiuoklėje. Vaizdo kreditas: NASA / Honeywell. Spustelėkite norėdami padidinti
Deja, radiacija, skverbianti kosmosą, gali sukelti tokius trūkumus. Kai didelės spartos dalelės, tokios kaip kosminiai spinduliai, susiduria su mikroskopine kompiuterių lustų schema, jos gali sukelti mikroschemų klaidas. Jei dėl šių klaidų erdvėlaivis nuskris neteisinga kryptimi arba sugadins gyvybės palaikymo sistemą, tai gali būti bloga žinia.
Saugumui užtikrinti dauguma kosminių misijų naudoja su radiacija grūdintas kompiuterio lustas. „Rad-hard“ žetonai daugeliu atžvilgių skiriasi nuo įprastų žetonų. Pavyzdžiui, juose yra papildomų tranzistorių, kurie užima daugiau energijos įjungdami ir išjungdami. Kosminiai spinduliai negali jų taip lengvai suaktyvinti. „Rad-hard“ žetonai ir toliau atlieka tikslius skaičiavimus, kai paprasti lustai gali „sutrikti“.
NASA pasikliauja beveik vien šiomis patvariomis lustomis, kad kompiuteriai taptų erdviais. Tačiau šie pagal užsakymą pagaminti lustai turi tam tikrų pranašumų: Jie yra brangūs, daug alkio reikalaujantys ir lėti - net 10 kartų lėtesni nei lygiaverčiai procesoriai šiuolaikiniame vartotojui skirtame staliniame kompiuteryje.
NASA siųsdama žmones atgal į Mėnulį ir atgal į Marsą - žiūrėdami į kosmoso tyrinėjimo viziją - misijos planuotojai mielai suteiktų savo erdvėlaiviui daugiau skaičiavimo arklio galių.
Turėdami daugiau skaičiavimo galios laive, erdvėlaiviai galėtų sutaupyti vieną iš labiausiai ribotų išteklių: pralaidumą. Pralaidumas, galimas perduodant duomenis atgal į Žemę, dažnai yra kliūtis, o perdavimo greitis yra dar lėtesnis nei senų telefono ryšio modemų. Jei neapdorotų duomenų, kuriuos surinko erdvėlaivio jutikliai, rutulys galėtų būti „sutraiškytas“ laive, mokslininkai galėtų atspindėti tik rezultatus, kurių pralaidumas būtų mažesnis.
Mėnulio ar Marso paviršiuje tyrinėtojai galėtų naudotis greitaisiais kompiuteriais, kad išanalizuotų savo duomenis iškart po jų surinkimo, greitai nustatydami svarbias mokslo sritis ir galbūt surenkant daugiau duomenų, kol praeis trumpalaikė galimybė. „Rovers“ taip pat gautų naudos iš papildomų šiuolaikinių procesorių intelekto.
Panaudojant tuos pačius nebrangius, galingus „Pentium“ ir „PowerPC“ lustus, kurie randami vartotojų asmeniniuose kompiuteriuose, nepaprastai padėtų, tačiau norint tai padaryti, reikia išspręsti radiacijos sukeltų klaidų problemą.
Čia įsijungia NASA projektas, pavadintas „Aplinkai pritaikomas gedimų netoleruoti skaičiavimas“ (EAFTC). Projekte dirbantys tyrėjai eksperimentuoja, kaip naudoti vartotojų CPU kosminėse misijose. Juos ypač domina „vieno įvykio sutrikimai“, dažniausiai pasitaikantys trūkumai, kuriuos sukelia pavienės radiacijos dalelės, susidedančios į skiedras.
Komandos narys Raphaelis Kai kas iš JPL paaiškina: „Vienas iš būdų naudoti greitesnius, vartotojui svarbius procesorius kosmose yra tiesiog tris kartus daugiau CPU, nei jums reikia: Trys CPU atlieka tą patį skaičiavimą ir balsuoja už rezultatą. Jei vienas iš procesorių padarys radiacijos sukeltą klaidą, kiti du vis tiek sutiks, taigi laimės balsavimą ir pateiks teisingą rezultatą. “
Tai veikia, tačiau dažnai tai yra pernelyg didelė, eikvojant brangią energiją ir skaičiuojant galią, kad būtų galima atlikti trigubai patikrintus skaičiavimus, kurie nėra svarbūs.
„Norėdami tai padaryti protingiau ir efektyviau, mes kuriame programinę įrangą, kuri pasveria skaičiavimo svarbą“, - tęsia Kai kurie. „Jei tai labai svarbu, pavyzdžiui, navigacija, visi trys procesoriai turi balsuoti. Jei tai nėra taip svarbu, pavyzdžiui, matuojant uolos cheminį makiažą, gali būti naudojamas tik vienas ar du procesoriai. “
Tai tik vienas iš dešimčių klaidų taisymo būdų, kuriuos EAFTC kaupia į vieną paketą. Rezultatas yra daug geresnis efektyvumas: be EAFTC programinės įrangos vartotojui skirtų procesorių pagrindu veikiančiam kompiuteriui reikia 100–200% perteklinės atsargos, kad būtų apsaugota nuo radiacijos sukeltų klaidų. (100% atleidimas reiškia 2 CPU; 200% reiškia 3 CPU.) Naudojant EAFTC, norint apsaugoti tą patį laipsnį, reikia tik 15-20% atleidimo. Visą tą sutaupytą procesoriaus laiką galima produktyviai panaudoti.
„EAFTC nepakeis nepaprastųjų procesorių“, - įspėja kai kurie. „Kai kurios užduotys, tokios kaip gyvybės palaikymas, yra tokios svarbios, kad visada norėsime, kad jos veiktų su radiacija sutvirtintais lustais“. Tačiau tinkamu laiku EAFTC algoritmai gali sunaikinti dalį duomenų tvarkymo krūvio nuo tų lustų, todėl būsimoms misijoms bus suteikta žymiai didesnė kompiuterio galia.
Pirmasis EAFTC bandymas bus palydove, pavadintame „Space Technology 8“ (ST-8). Dalyje NASA naujojo tūkstantmečio programos „ST-8“ bus išbandomos naujos eksperimentinės kosminės technologijos, tokios kaip EAFTC, leisiančios jomis užtikrintai naudotis būsimose misijose.
Palydovas, kurį planuojama paleisti 2009 m., Nugriaus Van Allen radiacijos diržus kiekvienos jo elipsės orbitos metu, išbandydamas EAFTC šioje didelės radiacijos aplinkoje, panašioje į giluminę erdvę.
Jei viskas klostosi gerai, kosmoso zondai, skleidžiantys saulės energiją, netrukus gali naudoti tas pačias mikroschemas, kurias rasite jūsų staliniame kompiuteryje - tik be trūkumų.
Originalus šaltinis: NASA naujienų leidinys
