Είναι εκπληκτικό, αλλά τα σύγχρονα διαστημόπλοια είναι εξοπλισμένα με ξεπερασμένους επεξεργαστές που αναπτύχθηκαν τον 20ο αιώνα. Σε αυτό το άρθρο, θα σας πούμε ποιος είναι ο λόγος για αυτήν την κατάσταση πραγμάτων.
Τα διαστημόπλοια είναι πραγματικά θαύματα της τεχνολογίας, εξοπλισμένα με κάθε είδους ηλεκτρονικά. Φυσικά, αυτό περιλαμβάνει και επεξεργαστές, χάρη στους οποίους ο εξοπλισμός μπορεί να εκτελέσει πολύ περίπλοκους υπολογισμούς. Ωστόσο, τα τσιπ που χρησιμοποιούνται στην ανάπτυξη της NASA και άλλων διαστημικών υπηρεσιών μπορεί συχνά να μοιάζουν με απαρχαιωμένες συσκευές που έχουν από καιρό εκτός παραγωγής.
Όταν μιλάμε για τον επεξεργαστή, τα μπλοκ των επιτραπέζιων υπολογιστών μας μάλλον έρχονται αμέσως στο μυαλό. Πολλά τσιπ έχουν επηρεάσει τον κλάδο της τεχνολογίας. Επί του παρόντος, έχουν ήδη αναπτυχθεί ισχυροί υπερυπολογιστές με τεράστια υπολογιστική ισχύ. Θα ήταν λογικό να χρησιμοποιηθεί παρόμοιος εξοπλισμός σε ένα τόσο περίπλοκο τεχνολογικό πεδίο όπως η διαστημική έρευνα. Η προσγείωση στο φεγγάρι ή η εκτόξευση και ο ελιγμός ενός διαστημικού ανιχνευτή σε απόσταση εκατομμυρίων χιλιομέτρων από τον πλανήτη μας απαιτεί σίγουρα μεγάλη υπολογιστική ισχύ. Αποδεικνύεται ότι δεν είναι ακριβώς έτσι, και πολλοί από εσάς πιθανότατα θα εκπλαγείτε από το πόσο λίγα χρειάζονται για τον έλεγχο, ας πούμε, ενός διαστημικού σταθμού. Παρεμπιπτόντως, το νέο Rover Perseverance, το οποίο προσγειώθηκε πρόσφατα με επιτυχία στον Κόκκινο Πλανήτη, βασίζεται στον επεξεργαστή RAD750, ο οποίος είναι μια ειδική έκδοση του PowerPC 750 - η καρδιά των υπολογιστών iMac G3 που κυκλοφόρησαν πριν από περισσότερα από 20 χρόνια . Και το ελικόπτερο Ingenuity, το οποίο επίσης λειτουργεί αυτή τη στιγμή στον Άρη, είναι εξοπλισμένο με επεξεργαστή Snapdragon 801. Αυτά τα διαστημόπλοια, που εκτελούν τις πιο περίπλοκες υπολογιστικές λειτουργίες, δουλεύουν σε τέτοιους «συνηθισμένους» ή και ξεπερασμένους μικροεπεξεργαστές. Αλλά αυτή η κατάσταση είναι απίθανο να αλλάξει ακόμη και στο μέλλον. Ας μάθουμε γιατί οι επιστήμονες της NASA και άλλων διαστημικών υπηρεσιών αναγκάζονται να χρησιμοποιούν τόσο αδύναμα SoC.
Διαβάστε επίσης: Terraforming Mars: Θα μπορούσε ο Κόκκινος Πλανήτης να μετατραπεί σε μια νέα Γη;
Οι διαστημικοί επεξεργαστές είναι εκπληκτικά αργοί
Ας ξεκινήσουμε με ένα παράδειγμα που πρέπει να είναι πολύ γνωστό σε όλους. Μιλάμε για το γεγονός που συνέβη στις 16 Ιουλίου 1969. Την ημέρα αυτή, στο πλαίσιο της αποστολής Apollo 11, το όχημα εκτόξευσης SA-506 έβγαλε το διαστημόπλοιο Apollo από την ατμόσφαιρα της Γης. Και 4 μέρες αργότερα, οι Αμερικανοί αστροναύτες Buzz Aldrin και Neil Armstrong πάτησαν το πόδι τους στην επιφάνεια του φεγγαριού για πρώτη φορά στην ανθρώπινη ιστορία. Η αποστολή πραγματοποιήθηκε με επιτυχία με τη βοήθεια του AGC (Apollo Guidance Computer), που αναπτύχθηκε το 1966. Ο σχεδιασμός ήταν αρκετά ενδιαφέρον από την άποψη της τεχνολογίας των υπολογιστών, αλλά κοιτάζοντας τα τεχνικά χαρακτηριστικά αυτής της συσκευής, μπορεί κανείς μόνο να εκπλαγεί ότι η αποστολή ήταν καθόλου επιτυχημένη. Απλώς σκεφτείτε, το τσιπ στο σκάφος λειτουργούσε με συχνότητα ρολογιού μόνο 2,048 MHz και είχε μνήμη RAM μόνο 2048 λέξεων. Ναι, ακριβώς τα λόγια. Δηλαδή, τώρα φαίνεται απλά απίστευτο, αλλά εκείνη την εποχή ήταν ένας από τους πιο σύγχρονους υπολογιστές.
Αξίζει να σημειωθεί ότι παρόμοια απόδοση προσέφερε και ένας οικιακός υπολογιστής Apple II, κυκλοφόρησε λίγα χρόνια αργότερα. Με άλλα λόγια, εκείνη την εποχή το διαστημόπλοιο διέθετε τεχνικό εξοπλισμό που ήταν μπροστά από την εποχή του.
Ωστόσο, αυτή η κατάσταση διήρκεσε μέχρι ένα ορισμένο σημείο, γρήγορα έγινε σαφές ότι μια πιο αποτελεσματική συσκευή δεν είναι απαραίτητα η καλύτερη λύση και μερικές φορές μπορεί να είναι πιο επικίνδυνη. Το σημείο καμπής στην ιστορία της διαστημικής ηλεκτρονικής ήταν ο προσδιορισμός των ακριβών τιμών της κοσμικής ακτινοβολίας και ο αντίκτυπός της στην τεχνολογία. Πώς όμως η ακτινοβολία επηρεάζει τον ίδιο τον επεξεργαστή;
Όταν το διαστημόπλοιο Gemini, εξοπλισμένο με έναν απλό ενσωματωμένο υπολογιστή, εκτοξεύτηκε στο διάστημα, οι τεχνολογίες που χρησιμοποιήθηκαν για τη δημιουργία του ήταν, από σήμερα, εξαιρετικά πρωτόγονες. Ωστόσο, στο διάστημα αποδείχθηκε μεγάλο πλεονέκτημα.
Στις μέρες μας, κατά τη δημιουργία νέων επεξεργαστών, χρησιμοποιούνται πιο σύγχρονες τεχνολογικές διαδικασίες, τώρα μπορούμε εύκολα να αγοράσουμε, πρακτικά, μικροσκοπικούς επεξεργαστές κατασκευασμένους με λιθογραφία 7 nm. Όσο μικρότερο είναι το τσιπ, τόσο λιγότερη τάση απαιτείται για την ενεργοποίηση και απενεργοποίηση του. Στο διάστημα, αυτό μπορεί να προκαλέσει σοβαρά προβλήματα. Το γεγονός είναι ότι υπό την επίδραση των σωματιδίων ακτινοβολίας, υπάρχει πιθανότητα απρογραμμάτιστης εναλλαγής της κατάστασης στην οποία θα βρίσκεται το τρανζίστορ. Αυτό, με τη σειρά του, μπορεί να προκαλέσει τη διακοπή της λειτουργίας του τελευταίου την πιο απροσδόκητη στιγμή ή οι υπολογισμοί που εκτελούνται χρησιμοποιώντας έναν τέτοιο επεξεργαστή θα είναι ανακριβείς. Και στο διάστημα, αυτό είναι απαράδεκτο και μπορεί να οδηγήσει σε τραγικές συνέπειες.
Ένα ενδιαφέρον παράδειγμα είναι, για παράδειγμα, ο επεξεργαστής Intel 386SX (μια κομμένη έκδοση του Intel 80386), ο οποίος έλεγχε τη λεγόμενη γυάλινη καμπίνα. Έτρεχε με ταχύτητα ρολογιού περίπου 20 MHz, που σημαίνει ότι μπορούσε να εκτελέσει εργασίες με 20 κύκλους ανά δευτερόλεπτο. Ήδη την εποχή του ντεμπούτου του στην κατασκευή του διαστήματος, το τσιπ δεν είχε ιδιαίτερα υψηλή ταχύτητα, αλλά το πιο σημαντικό, χάρη στη χαμηλή συχνότητα ρολογιού, ο επεξεργαστής ήταν ασφαλής.
Όταν εκτίθεται σε ακτινοβολία, τα σωματίδια του μπορεί να βλάψουν τα δεδομένα που είναι αποθηκευμένα στην κρυφή μνήμη του επεξεργαστή. Αυτό είναι δυνατό σε πολύ σύντομο παράθυρο - ο χαμηλός χρονισμός το μειώνει σημαντικά, πράγμα που σημαίνει ότι τα ταχύτερα κυκλώματα είναι περισσότερο εκτεθειμένα στην ακτινοβολία. Με απλά λόγια, η ακτινοβολία μπορεί τελικά να επηρεάσει την αποθήκευση δεδομένων και να βλάψει τον ίδιο τον επεξεργαστή. Αυτό είναι απαράδεκτο υπό τις συνθήκες λειτουργίας ενός διαστημικού σταθμού, οχήματος εκτόξευσης ή καθετήρα. Κανείς δεν θα ρισκάρει ένα έργο εκατομμυρίων δολαρίων.
Διαβάστε επίσης: Τι μπορεί να μας εμποδίσει να αποικίσουμε τον Άρη;
Καταστροφική ακτινοβολία
Κάποτε, η επίδραση της ακτινοβολίας αντισταθμίστηκε από αλλαγές στην ίδια τη διαδικασία παραγωγής, για παράδειγμα, χρησιμοποιήθηκαν υλικά όπως το αρσενίδιο του γαλλίου. Ωστόσο, κάθε τροποποίηση ήταν πολύ ακριβή. Επιπλέον, συστήματα για διαστημικά οχήματα δημιουργούνται σε εξειδικευμένα εργοστάσια σε μικρές ποσότητες. Μόνο η χρήση της τεχνολογίας RHBD κατέστησε δυνατή τη χρήση της τυπικής διαδικασίας CMOS για την παραγωγή μικροκυκλωμάτων ανθεκτικών στην ακτινοβολία. Χρησιμοποιήθηκαν επίσης τεχνικές όπως ο τριπλός πλεονασμός, που επιτρέπει την αποθήκευση τριών πανομοιότυπων αντιγράφων του ίδιου bit ανά πάσα στιγμή. Όταν χρειάζονται, επιλέγεται το καλύτερο.
Οι καταστροφικές επιπτώσεις της ακτινοβολίας στα συστήματα διαστημικών σκαφών κάποτε προκάλεσαν την αποτυχία της ρωσικής αποστολής Phobos-Grunt. Το τσιπ WS512K32V20G24M, σχεδιασμένο για στρατιωτικά αεροσκάφη, υπέστη ζημιά από βαριά ιόντα από τις κοσμικές ακτίνες. Το υπερβολικό ρεύμα κατέστρεψε τον υπολογιστή και μπήκε σε ασφαλή λειτουργία. Λόγω προβλημάτων επικοινωνίας, η επανεκκίνηση δεν ήταν δυνατή, γεγονός που οδήγησε στην είσοδο του καθετήρα στην ατμόσφαιρα και την καύση του.
Επομένως, για έργα με μεγάλη διάρκεια ζωής, χρησιμοποιούνται πραγματικά ανθεκτικά μπλοκ. Για παράδειγμα, το τηλεσκόπιο Hubble ήταν αρχικά εξοπλισμένο με μια μονάδα Rockwell Autonetics DF-8 224-bit με συχνότητα ρολογιού 1,25 MHz. Σύντομα έγινε σαφές ότι αυτή ήταν μια κακή ιδέα και η NASA έπρεπε να προχωρήσει στη διαδικασία αντικατάστασης του τσιπ με ένα Intel. Το 1993, το τηλεσκόπιο προσαρμόστηκε για να υποστηρίζει το Intel 386 και κατά τη διάρκεια της αποστολής υπηρεσίας 3A το 1999, το ζεύγος των τσιπ DF-224 και Intel 386 αντικαταστάθηκε με ένα τσιπ Intel 486.
Έχουμε ήδη δώσει το παράδειγμα του διαστημικού σταθμού εδώ. Φαίνεται ότι μια τόσο μεγάλη και πολύπλοκη δομή θα πρέπει να διαθέτει ένα πολύ αποτελεσματικό σύστημα. Ωστόσο, αυτό δεν ισχύει. Είναι γνωστό ότι ο κύριος υπολογιστής στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS) λειτουργεί στο ήδη αναφερθέν μπλοκ Intel 386. Βασικά, χρησιμοποιούνται δύο σετ τριών υπολογιστών - ένας Ρώσος και ένας Αμερικανός. Ας ρίξουμε επίσης μια ματιά στο πολύ νεότερο διαστημόπλοιο New Horizons, το οποίο πέταξε δίπλα στον Πλούτωνα το 2015 και είχε στόχο τη Ζώνη Κάιπερ. Το ανθεκτικό στην ακτινοβολία τσιπ Mongoose-V με συχνότητα ρολογιού 15 MHz, ικανό να εκτελεί εργασίες με ταχύτητα 40 κύκλων ανά δευτερόλεπτο, ήταν υπεύθυνο για τις περισσότερες λειτουργίες αυτής της συσκευής. Η απόδοσή του είναι κοντά στην απόδοση του επεξεργαστή στον οποίο λειτουργεί η κονσόλα PlayStation.
Όταν κοιτάμε ακόμη και πολύ μοντέρνα διαστημόπλοια, βλέπουμε ότι οι σχεδιαστές χρησιμοποιούν λύσεις που συχνά είναι αρκετές δεκαετίες. Πρόσφατα όλος ο κόσμος παρακολούθησε την προσγείωση του ρόβερ Curosity στον Άρη. Λίγοι θα μάντευαν ότι μέσα υπήρχε ένας επεξεργαστής BAE RAD750 χρονισμένος στα 200 MHz μόλις, μια βελτιωμένη έκδοση του τσιπ IBM PowerPC 750. Αν είχατε ποτέ υπολογιστή Apple, ίσως γνωρίζετε αυτόν τον επεξεργαστή από τη σειρά iMac. Επιπλέον, χρησιμοποίησε επίσης τον λιγότερο αποδοτικό μικροεπεξεργαστή από την κονσόλα Nintendo Wii. Σε σχέση με τις απαιτήσεις λειτουργίας σε συνθήκες αυξημένης ακτινοβολίας, η συχνότητα ρολογιού του έχει μειωθεί περισσότερο από τρεις φορές.
Έχουμε ήδη αναφέρει ότι το Rover Perseverance τρέχει και με επεξεργαστή που κυκλοφόρησε πριν από περισσότερα από 20 χρόνια. Με άλλα λόγια, τίποτα δεν έχει αλλάξει και τα διαστημόπλοια που κοστίζουν εκατομμύρια δολάρια χρησιμοποιούν μικροεπεξεργαστές που κυκλοφόρησαν τον περασμένο αιώνα. Όσο κι αν ακούγεται, αλλά είναι αλήθεια.
Διαβάστε επίσης: Χώρος στον υπολογιστή σας. 5 καλύτερες εφαρμογές αστρονομίας
Λογισμικό και υπολογιστές που τρέχουν τα Crew Dragon, Falcon και Starlink
Αποφασίσαμε να μάθουμε με περισσότερες λεπτομέρειες τι χρησιμοποιείται ως λογισμικό, χρησιμοποιώντας το παράδειγμα των διάσημων Crew Dragon, Falcon και Starlink.
Όταν ακούμε το όνομα του διαστημικού σκάφους Crew Dragon, πολλοί άνθρωποι σκέφτονται τις τρεις οθόνες αφής και τη μπλε διεπαφή ελέγχου που είδαμε κατά τη διάρκεια των εκπομπών. Υπάρχει ακόμη πολλή συζήτηση σχετικά με τη σκοπιμότητα του ελέγχου του διαστημικού σκάφους χρησιμοποιώντας οθόνες αφής αντί για κουμπιά, διακόπτες και joystick. SpaceX επέλεξαν αυτή την επιλογή γιατί στόχος τους ήταν να σχεδιάσουν το πλοίο με τέτοιο τρόπο ώστε να μην απαιτεί κανέναν έλεγχο και, ταυτόχρονα, το πλήρωμα να έχει πάντα πρόσβαση σε όσο το δυνατόν περισσότερες πληροφορίες. Το πλοίο είναι εντελώς αυτόνομο και το μόνο πράγμα που πρέπει να ελέγχουν οι αστροναύτες περιορίζεται στα εσωτερικά συστήματα καμπίνας, όπως η ένταση του ηχοσυστήματος. Ο έλεγχος της πτήσης του πλοίου και των πιο σημαντικών συστημάτων του από αστροναύτες θα πρέπει να πραγματοποιείται μόνο σε περιπτώσεις έκτακτης ανάγκης και η SpaceX προσπάθησε με τη βοήθεια των ίδιων των αστροναυτών να αναπτύξει την καλύτερη γραφική διεπαφή για αυτές τις εργασίες.
Ωστόσο, πρέπει να σημειωθεί ότι οι βασικές λειτουργίες του πλοίου μπορούν να ελεγχθούν χρησιμοποιώντας τα κουμπιά που βρίσκονται κάτω από την οθόνη. Το πλήρωμα έχει τη δυνατότητα να εκκινήσει το σύστημα πυρόσβεσης, να ανοίξει τα αλεξίπτωτα κατά την επανείσοδο στην ατμόσφαιρα, να διακόψει την πτήση προς τον ISS, να ξεκινήσει έκτακτη κάθοδο από τροχιά, να επαναφέρει τους υπολογιστές επί του οχήματος και να εκτελέσει άλλες εργασίες έκτακτης ανάγκης. Ένας μοχλός κάτω από τη μεσαία οθόνη επιτρέπει στους αστροναύτες να ξεκινήσουν το σύστημα εκκένωσης. Έχουν επίσης κουμπιά που ξεκινούν και ακυρώνουν τις εντολές που εισάγονται χρησιμοποιώντας τις οθόνες. Με αυτόν τον τρόπο, εάν ο αστροναύτης εκτελέσει μια εντολή στην οθόνη και αυτή αποτύχει, εξακολουθεί να έχει τη δυνατότητα να ακυρώσει την εντολή πατώντας ένα κουμπί κάτω από την οθόνη. Η διαύγεια και η δυνατότητα ελέγχου των οθονών δοκιμάστηκαν επίσης υπό συνθήκες δόνησης και οι ομάδες δοκιμών και οι αστροναύτες πραγματοποίησαν πολυάριθμες δοκιμές με γάντια και σφραγισμένες διαστημικές στολές.
Πιθανώς η πιο σημαντική απαίτηση για ένα σύστημα ελέγχου πυραύλων και πλοίων είναι, φυσικά, η αξιοπιστία. Στην περίπτωση των πυραύλων SpaceX, αυτό διασφαλίζεται, πρώτα από όλα, λόγω του πλεονασμού του συστήματος, δηλαδή λόγω της χρήσης πολλών πανομοιότυπων εξαρτημάτων που συνεργάζονται και μπορούν να αντιγράψουν και να αλληλοσυμπληρωθούν. Συγκεκριμένα, το Falcon 9 διαθέτει συνολικά τρεις ξεχωριστούς ενσωματωμένους υπολογιστές. Καθένας από αυτούς τους υπολογιστές διαβάζει δεδομένα από τους αισθητήρες και τα συστήματα του πυραύλου, εκτελεί τους απαραίτητους υπολογισμούς, λαμβάνει αποφάσεις για περαιτέρω ενέργειες και παράγει εντολές για τη λήψη αυτών των αποφάσεων. Και οι τρεις υπολογιστές συνδέονται μεταξύ τους και τα αποτελέσματα που λαμβάνονται συγκρίνονται και αναλύονται.
Οι υπολογιστές βασίζονται σε επεξεργαστές PowerPC διπλού πυρήνα. Και πάλι, και οι δύο πυρήνες εκτελούν τους ίδιους υπολογισμούς, τους συγκρίνουν μεταξύ τους και ελέγχουν για συνέπεια. Έτσι, ενώ ο πλεονασμός υλικού είναι τριπλάσιος, ο υπολογιστικός πλεονασμός λογισμικού είναι εξαπλάσιος. Ταυτόχρονα, μπορείτε να επαναφέρετε έναν ελαττωματικό υπολογιστή σε κατάσταση λειτουργίας, για παράδειγμα, με επανεκκίνηση. Εάν ο κύριος υπολογιστής αποτύχει, ένας από τους υπόλοιπους υπολογιστές αναλαμβάνει.
Σε περίπτωση προβλημάτων με υπολογιστές ή άλλα συστήματα, η τύχη της αποστολής εξαρτάται από την απόφαση του Αυτόνομου Συστήματος Ασφάλειας Πτήσεων (AFSS). Αυτό είναι ένα εντελώς ανεξάρτητο ενσωματωμένο σύστημα υπολογιστή που λειτουργεί σε ένα σύνολο πολλών μικροελεγκτών (μικροί υπολογιστές), λαμβάνει τα ίδια δεδομένα από αισθητήρες, αποτελέσματα υπολογισμών και εντολές από υπολογιστές επί του οχήματος και ελέγχει την ασφαλή πορεία της πτήσης.
Για να διασφαλιστεί ότι όλοι οι υπολογιστές έχουν πάντα τα πιο αξιόπιστα δεδομένα, οι περισσότεροι αισθητήρες είναι περιττοί, όπως και οι υπολογιστές που διαβάζουν αυτά τα δεδομένα και στη συνέχεια τα στέλνουν στους ενσωματωμένους υπολογιστές. Με τον ίδιο τρόπο, οι υπολογιστές που ελέγχουν μεμονωμένα υποσυστήματα πυραύλων (κινητήρες, πηδάλια, ακροφύσια ελιγμών κ.λπ.) αντιγράφονται με εντολές υπολογιστή επί του οχήματος. Έτσι, το Falcon 9 ελέγχεται από ένα ολόκληρο δέντρο που αποτελείται από τουλάχιστον 30 υπολογιστές. Στην κορυφή του δέντρου υπάρχουν ενσωματωμένοι υπολογιστές που διαχειρίζονται ένα δίκτυο δευτερευόντων υπολογιστών. Το καθένα έχει το δικό του κανάλι επικοινωνίας με κάθε υπολογιστή οχήματος ξεχωριστά. Έτσι όλες οι ομάδες έρχονται σε αυτόν τρεις φορές.
Αλλά όπως μπορείτε να δείτε, όλοι οι ενσωματωμένοι υπολογιστές βασίζονται σε απλά μικροτσίπ, όχι σε εξελιγμένα μικροκυκλώματα των σύγχρονων υπερυπολογιστών.
Διαβάστε επίσης: Σύμπαν: Τα πιο ασυνήθιστα διαστημικά αντικείμενα
Το μέλλον των διαστημικών τσιπ
Η χρήση σχετικά παλιών επεξεργαστών δεν σημαίνει ότι δεν δημιουργούνται νέοι. Απλώς η διαδικασία δημιουργίας τους είναι πολύ δύσκολη και απαιτεί πολύ χρόνο. Θα πρέπει επίσης να γίνει κατανοητό ότι κάθε δομή που θα χρησιμοποιηθεί στο διάστημα πρέπει να πληροί τις απαιτήσεις της κατηγορίας MIL-STD-883. Αυτό σημαίνει να περάσεις πάνω από 100 δοκιμές που αναπτύχθηκαν από το Υπουργείο Άμυνας των ΗΠΑ, συμπεριλαμβανομένων θερμικών, μηχανικών, ηλεκτρικών και άλλων δοκιμών τσιπ. Οι περισσότεροι από τους επεξεργαστές που πέρασαν αυτό το τεστ κατασκευάζονται μόνο από το κεντρικό τμήμα της γκοφρέτας πυριτίου. Αυτό συμβαίνει επειδή εδώ είναι που είναι λιγότερο πιθανό να εμφανιστούν ελαττώματα ακμών.
Η λίστα των έργων για μελλοντικά διαστημόπλοια περιλαμβάνει, μεταξύ άλλων, τη σειρά συστημάτων HPSC που αναπτύχθηκε από τη NASA. Όπως αναμενόταν, οι επεξεργαστές θα πρέπει να είναι έτοιμοι στο τέλος του 2023 και του 2024. Η απόδοσή τους θα πρέπει να είναι πάνω από 100 φορές υψηλότερη από αυτή των ταχύτερων συστημάτων που χρησιμοποιούνται σήμερα σε διαστημόπλοια. Οι Αμερικανοί επικεντρώνονται στην ανάπτυξη τσιπ που μπορούν να βοηθήσουν στην κατάκτηση του φεγγαριού και του Άρη. Αλλά μέχρι στιγμής αυτά είναι μόνο έργα.
Ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος, ο οποίος αναπτύσσει τσιπ βασισμένα στην αρχιτεκτονική SPARK ανοιχτού κώδικα εδώ και πολύ καιρό, ακολουθεί μια ελαφρώς διαφορετική προσέγγιση. Το τελευταίο τέτοιο προϊόν είναι το μοντέλο GR740 από την οικογένεια LEON4FT. Αυτός ο τετραπύρηνος επεξεργαστής 250 MHz, εξοπλισμένος με προσαρμογέα δικτύου gigabit και 2 MB προσωρινής μνήμης L1000, θα πρέπει να είναι μια κατάλληλη πλατφόρμα για μη επανδρωμένα διαστημόπλοια και δορυφόρους. Σύμφωνα με τους υπολογισμούς των επιστημόνων, ο σχεδιασμός και τα χαρακτηριστικά του επεξεργαστή θα πρέπει να εγγυώνται την κανονική λειτουργία του ακόμη και μετά από 300 χρόνια. Οι επιστήμονες εγγυώνται ότι μόνο μετά από 250 χρόνια λειτουργίας του τσιπ, μπορεί να συμβεί τουλάχιστον ένα σφάλμα. Αυτό εμπνέει εμπιστοσύνη στη δύναμη και την ανθεκτικότητα των διαστημικών σκαφών, επειδή η πτήση στον ίδιο Άρη θα διαρκέσει περίπου 300-XNUMX ημέρες, και αυτή είναι μόνο μια βολική τροχιά. Οι ανιχνευτές περιφέρονται μερικές φορές στο διάστημα για χρόνια.
Ως ένα ενδιαφέρον γεγονός, αξίζει να αναφέρουμε ότι το 2017, η HPE και η NASA εκτόξευσαν τον πρώτο εμπορικό υπολογιστή υψηλής απόδοσης στον πύραυλο SpaceX Falcon 9. Ένας διακομιστής HPE Apollo 40 διπλής υποδοχής με επεξεργαστές Intel Broadwell και γρήγορο 56 Gbit/ Η διεπαφή έφτασε στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό. Για να πιστέψουν οι επιστήμονες, η απόδοσή του ήταν μόνο 1 TFLOPS, αλλά ήταν πολύ για τις διαστημικές συνθήκες.
Δείχνει πόσο δύσκολο είναι να σχεδιάζουμε τσιπ για χρήση εκτός του πλανήτη μας και πόση δουλειά χρειάζεται να γίνει για να προσεγγίσουμε τουλάχιστον τους κύριους επεξεργαστές οικιακών υπολογιστών.
Αλλά οι επιστήμονες καταβάλλουν μεγάλες προσπάθειες για να αναπτύξουν τα πιο ισχυρά μικροτσίπ που όχι μόνο θα υποστηρίζουν τη λειτουργία των διαστημικών σκαφών, αλλά και θα προστατεύονται αξιόπιστα από την διαστημική ακτινοβολία και ακτινοβολία. Ίσως οι κβαντικοί υπολογιστές να αλλάξουν την κατάσταση, αλλά αυτό είναι μια άλλη ιστορία.
Διαβάστε επίσης:
Οπτοηλεκτρονική/κβαντικοί υπολογιστές;
20 MHz είναι 20000000 λειτουργίες ανά δευτερόλεπτο, 20000 είναι 20 KHz.
"Αυτός ο τετραπύρηνος επεξεργαστής χρονισμένος στα 250 MHz, εξοπλισμένος με τσιπ gigabit και 2 MB προσωρινής μνήμης LXNUMX."
Τι είδους τσιπ;
Αυτή είναι η απροσεξία μου. Ευχαριστώ για την παρατήρηση. Επρόκειτο για έναν προσαρμογέα δικτύου gigabit. Το έφτιαξα.
"Πολλοί από εσάς πιθανότατα θα εκπλαγείτε από το πόσο λίγα χρειάζονται για τον έλεγχο, για παράδειγμα, ενός διαστημικού σταθμού" - Είναι μάλλον περίεργο πόσοι πόροι καταναλώνουν οι σύγχρονοι υπολογιστές για μερικές από τις πιο απλές εργασίες. Για να ανοίξετε, για παράδειγμα, μια σελίδα στο Διαδίκτυο, χρειάζεστε πιο ισχυρό επεξεργαστή και περισσότερη μνήμη από τον έλεγχο ενός διαστημικού σταθμού.